Серьезной проблемой для техники остаются микроудары мелкими частицами – песком, пылью, льдом. Особенно критично это в аэрокосмической отрасли: такие воздействия разрушают защитные слои приборов, приводят к трещинам, ухудшают прочность и аэродинамику. Со временем накопившиеся скрытые дефекты ставят под угрозу безопасность и вызывают дорогостоящий ремонт или преждевременную замену важных узлов.
Точная диагностика ударов – ключевой вызов
Особая сложность – одновременное определение координат удара и его силы. Современные индикаторные покрытия и точечные датчики часто фиксируют лишь факт удара, но не указывают конкретное место повреждения, что резко снижает эффективность систем мониторинга состояния конструкций.
Пример: при обледенении или попадании града на фюзеляж самолета, существующие датчики зарегистрируют удар, однако определить точные точки повреждения корпуса для оценки рисков и обеспечения безопасности полета они не смогут.
Решение из Перми: интеллектуальный сенсор
Специалисты Пермского Политеха создали математическую модель уникального сенсорного полимерного покрытия. В его основу заложена двойная спираль электродов, что позволяет точно анализировать механические ударные воздействия. Это покрытие наносится на поверхность и дает возможность точно локализовать удар, измерить его силу и даже спрогнозировать возможные последствия для конструкции.
Локальный контроль повреждений: преимущества разработки
Технология кардинально отличается от стандартных подходов. Традиционные точечные датчики для мониторинга обладают погрешностью до 20%, тогда как новое решение предлагает гораздо более надежный и детальный контроль.
Модель ученых реализована как легкая, гибкая и тонкая полимерная пленка, обладающая пьезоэлектрическим эффектом и армированная двойной спиралью электродов. Ее легко наносить («приклеивать») на внешние элементы критически важных конструкций аэрокосмической техники. Незначительный вес материала открывает перспективы для его широкого внедрения не только в космосе и авиации, но и в других высокотехнологичных областях.
В основе – умная энергия материалов
Удивительная технология использует пьезоэффект полимерной пленки. В момент удара в зоне контакта создается локальное давление, мгновенно генерируя электрическое поле и четкие информативные импульсы на встроенных электродах.
Точность, открывающая новые возможности
— При столкновении твердой частицы с нашим покрытием, система на основе математической модели снимает и анализирует возникающий импульс. Как подчеркивает профессор Андрей Паньков (кафедра «Механика композиционных материалов и конструкций», д.ф.-м.н.), это решение с минимальной погрешностью определяет сразу три ключевых параметра: точку удара, его силу и локальную прочность конструкции. Такая точность превосходит аналоги в 2 раза!
Мгновенный отклик для надежной защиты
Расчеты показывают, что время от механического воздействия до формирования сигнала составляет буквально микросекунды. Это открывает удивительную возможность регистрировать даже сверхбыстрые последовательные удары!
Представьте: микрометеорит сталкивается с корпусом космической станции – сенсор генерирует сигнал *именно в точке столкновения*. Данные мгновенно передаются по электродам в систему, позволяя оператору в реальном времени оценить характер и масштаб возможного ущерба.
Проверенная технология для реального мира
— Мы тщательно проверяли технологию с помощью численного моделирования, — уточняет Андрей Паньков. — Виртуально воссоздавали удар сферической частицы по покрытию, детально анализируя деформацию материала и генерацию электрических сигналов на электродах.
Разработка сочетает практичность нанесения покрытия с выдающейся точностью измерений и масштабируемостью на любые поверхности. Например, в авиации такой материал мгновенно обнаружит удар корпуса самолета крупным градом или частицами покрытия взлетно-посадочной полосы при взлете или посадке, надежно предотвращая скрытые повреждения и повышая безопасность полетов.
Наш продукт демонстрирует впечатляющие результаты и значительный потенциал для использования в контроле механических повреждений! Эта технология особенно актуальна в машиностроении и авиакосмической отрасли, где жизненно важно своевременно обнаруживать и устранять любые возможные микротрещины, вызванные внешними силовыми нагрузками. Быстрое выявление таких дефектов на самых ранних этапах обеспечивает беспрецедентную надежность и безопасность.
