Czujniki ciśnienia działające w czasie rzeczywistym znajdują zastosowanie w systemach chłodzenia w przemyśle lotniczym
Silniki elektryczne, które przekształcają energię elektryczną w energię mechaniczną dzięki ruchomym elementom, stanowią jedno z nieodzownych urządzeń we współczesnym świecie. Można je znaleźć w pralkach, samochodach, a nawet w komputerach, gdzie napędzają wentylatory chłodzące elementy elektroniczne. Samoloty są natomiast wyposażone w zespoły rozrusznika i generatora, który w czasie rozruchu głównych silników odrzutowych pełni funkcję silnika elektrycznego. Produktem ubocznym przemiany energii przez zespół rozrusznika i generatora jest ciepło, którego odprowadzanie jest konieczne w celu zapewnienia prawidłowego działania urządzenia. W związku z tym awaria układu chłodzenia może doprowadzić do szybkiej awarii całego układu. Większość zespołów rozruszników i generatorów instalowanych w samolotach posiada układy chłodzenia olejem, a stosowane w celu monitorowania czujniki ciśnienia są czujnikami progowymi – nie mierzą ciśnienia oleju w czasie rzeczywistym. Skupieni wokół finansowanego przez Unię Europejską projektu SOCOSYS dokonali prawdziwego przełomu opracowując czujnik ciśnienia, który jest w stanie mierzyć ciśnienie i przekazywać informacje na jego temat na bieżąco.
Innowacyjne rozwiązania odporne na trudne warunki pracy
Stosowane obecnie czujniki ciśnienia lepiej byłoby określić mianem binarnych przełączników, wykrywających niskie lub wysokie ciśnienie. Tego rodzaju czujniki uruchamiają alarm ostrzegawczy w przypadku przekroczenia ustalonego progu. Biorąc pod uwagę fakt, że monitorowanie stanu i działania chłodzonych olejem rozruszników i generatorów lotniczych było zupełnie nową koncepcją, jedną z głównych części projektu stanowiło określenie wymaganych specyfikacji. Poza wymogiem niezawodnej pracy w temperaturze otoczenia wynoszącej nawet do 180°C, czujniki musiały być odporne na zanieczyszczenia i zakłócenia mechaniczne, w tym drgania. Jak twierdzi Isabelle Vallet, koordynatorka projektu: „Niezawodność i temperatura otoczenia stanowiły największe wyzwania związane z projektem, ponieważ te dwa czynniki mogą się nawzajem wykluczać. Wraz ze wzrostem temperatury otoczenia, niezawodność urządzenia może spadać”. W ramach projektu SOCOSYS powstały aż cztery prototypy czujników, których działanie zostało potwierdzone w warunkach laboratoryjnych. Prototypy skutecznie przeszły także testy skuteczności w warunkach pracy zespołu rozrusznika i generatora, stale dostarczając rzetelnych pomiarów temperatury oleju. Testy przyspieszonego starzenia funkcji elektronicznych przeprowadzone na 70 próbkach wykazały, że nowe rozwiązanie w pełni spełnia założenia dotyczące niezawodności określone w specyfikacjach.
Przyszłość czujników monitorujących stan i pracę w trudnych warunkach
Następnym etapem prac będzie przetestowanie czujników na stanowiskach testowych, zanim będzie możliwe zastosowanie ich w samolotach. Wybiegając w przyszłość, członkowie konsorcjum projektu SOCOSYS planują wprowadzenie rozwiązania na rynek oraz produkcję innowacyjnych czujników monitorowania stanu przeznaczonych do zastosowania w trudnych warunkach pracy, do zastosowań takich jak silniki. Ciągłe monitorowanie stanu pozwoli na poprawę pracy silników dzięki wykrywaniu spadków ciśnienia przed osiągnięciem wartości progowej, zmniejszając tym samym prawdopodobieństwo zatkania filtrów oleju. Poprawa pracy silników spowoduje także zwiększenie ich sprawności, co przyczyni się do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych i kosztów operacyjnych. Ponadto bieżące monitorowanie stanu pozwoli na minimalizację czasu i kosztów związanych z regularnymi planowanymi kontrolami i przestojami w pracy. Czujniki opracowane w ramach projektu SOCOSYS mogą wywrzeć ogromny wpływ zarówno na sektory producentów samolotów oraz linii lotniczych, jak również na podróżników oraz środowisko naturalne. Jak wyjaśnia Isabelle Vallet: „Nasze czujniki oraz funkcja monitorowania stanu zespołu rozrusznika i generatora przyczynią się do dalszej elektryfikacji samolotów, która doprowadzi do zwiększenia bezpieczeństwa oraz oszczędności, przy jednoczesnym zmniejszeniu emisji gazów cieplarnianych, co wpisuje się w założenia strategii dla europejskiego przemysłu lotniczego”. Biorąc pod uwagę wszystkie te korzyści, czujniki mogą doprowadzić do zwiększenia konkurencyjności europejskiego przemysłu lotniczego w warunkach stale postępującej globalizacji społeczności i handlu.
Słowa kluczowe
SOCOSYS, czujnik, zespół rozrusznika i generatora, monitorowanie stanu, temperatura, ciśnienie, olej, silnik, przemysł lotniczy, samolot, chłodzenie, emisje, silnik
