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 Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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