В Пермском Политехе разработали термоиндикаторное покрытие для аэрокосмической техники
Изменения температуры значительно влияют на свойства полимерных композитных конструкций, например, аэрокосмической техники. Если не отслеживать показатели, то время эксплуатации деталей может сильно сократиться из-за перегрева или обледенения, а поломки застанут врасплох. Эффективный способ преодолеть проблему – устанавливать температурные датчики. Есть датчики, которые передают информацию в виде оптических сигналов, быстро преодолевая большие расстояния. Это помогает в удаленном мониторинге и управлении техникой. Ученые Пермского Политеха разработали математическую модель полимерного покрытия со встроенным оптоволоконным датчиком для отслеживания температуры, локации и самоочистки участков обледенения аэродинамических поверхностей.
Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». На исследование выдан патент, статья опубликована в научном журнале «Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика».
Ученые ПНИПУ предлагают наносить на поверхность аэрокосмической техники, например, на крылья самолетов, индикаторное покрытие, определяющее температуру. Оно представляет собой полимер со встроенными датчиками в виде оптоволокна с расположенными вокруг него электролюминесцентным и пьезоэлектрическим слоями. Электролюминесцентный слой содержит вещество, которое излучает свет под действием энергии. Пьезоэлектрический – создает эту энергию при деформациях (изменениях температуры). В датчике есть два электрода, которые отвечают за передачу управляющих электрических импульсов на эти слои.
«Световой эффект в виде спектра свечения возникает в результате взаимодействия электролюминесцентного и пьезоэлектрического слоев датчика при заданном контролируемом спектре вибраций покрытия, при этом осуществляется измерение «частотного сдвига» спектра свечения в зависимости от изменений температуры. Колебания покрытия создаются переменным управляющим электрическим напряжением на электродах датчика. Световые сигналы с «градусной» информацией появляются в электролюминесцентном слое и далее проникают внутрь оптоволокна. Затем распространяются по нему к приемнику-анализатору, где преобразуются в числовую форму и обрабатываются по специально разработанному алгоритму», – рассказывает профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ, доктор физико-математических наук Андрей Паньков.
Математическое моделирование термоиндикаторного покрытия осуществлено на его фрагменте в виде композитной ячейки, так как структура покрытия аналогична пчелиным сотам – это большое число одинаковых повторяющихся ячеек. Каждая из них преобразует напряжение на электродах датчика в свечение электролюминофора в зависимости от температуры. В математическую модель ячейки необходимо подставить известные параметры датчика – геометрические размеры и свойства его элементов и начальный спектр свечения люминофора, например, при комнатной температуре, а на «выходе» модели (в результате компьютерных вычислений) находится коэффициент «частотного сдвига» спектра свечения в зависимости от нагрева или охлаждения.
С помощью формул ученые Пермского Политеха подробно описали математический алгоритм, по которому качественно «извлекается» информация о температурном спектре и его зависимости от спектра интенсивности световых сигналов на выходе из оптоволокна датчика. Полученная модель дает новые знания о происходящих сложных процессах и различных физических эффектах при работе термоиндикаторного покрытия.
Разработка ученых Пермского Политеха повышает эффективность удаленного мониторинга температурных изменений аэрокосмической техники. Это позволит более точно контролировать механические характеристики летательных аппаратов при их эксплуатации и вовремя принимать меры при обнаружении, например, обледенелых участков. Изготовление термоиндикаторных полимерных покрытий уже планируется в одной из лабораторий аэрокосмического факультета ПНИПУ.
Telegram 
Дзен 
VK Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Считается, что современная музыка стала простой и даже примитивной. Ученые из Италии математически проверили эту гипотезу и подтвердили, что даже самые сложные жанры со временем стали дрейфовать к простоте и повторам одних и тех же составляющих.
Большой взрыв мог быть не началом Вселенной, а моментом рождения самой гравитации в привычном нам виде. Новая модель предлагает иную, квантовую форму гравитации, которая могла запустить инфляцию и избавить космологию от проблемы сингулярности, где законы физики перестают работать.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Ученые, похоже, приблизились к разгадке происхождения пшеницы мягкой — той самой, из которой делают большую часть хлеба и другие мучные изделия. Согласно авторам нового исследования, она, предположительно, появилась 8000 лет назад на территории современной Грузии и Армении.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно