Nowoczesny czujnik umożliwia obiektywną ocenę uderzenia samolotu o podłoże w fazie lądowania
Inżynierowie lotnictwa preferują miękkie lądowanie, a samoloty są projektowane z myślą o dość wąskim zakresie prędkości opadania. Przekroczenie tej prędkości oznacza zbyt twarde lądowanie i grozi uszkodzeniem statku powietrznego. Wciąż jednak odpowiedź na pytanie o to, czy lądowanie było zbyt twarde, sprowadza się do subiektywnego osądu pilota. W europejskim lotnictwie komercyjnym piloci zbyt często raportują twarde lądowanie, co wiąże się z poddaniem samolotu, nierzadko niepotrzebnie, kontroli jego stanu technicznego, w której dodatkowo udział bierze producent statku powietrznego. Oprócz kosztów bezpośrednich konserwacji taka inspekcja generuje dość długie przestoje, co tylko zwiększa koszty pośrednie. Obecnie stosowany system, który opiera się na osądzie pilota, jest zatem mało wydajny i to zarówno pod względem konserwacyjnym, jak i finansowym.
Fotoniczny czujnik światłowodowy
Przemysł lotniczy potrzebuje nowych rozwiązań, takich jak czujnik do obiektywnego pomiaru uderzenia samolotu o podłoże w fazie lądowania. Twórcy finansowanego ze środków UE projektu ALGeSMo opracowali taki czujnik jako pierwsi na świecie z myślą o samolotach pasażerskich wykorzystywanych w lotnictwie komercyjnym. Czujnik eliminuje konieczność subiektywnej oceny lądowania, a jeśli było ono zbyt twarde, inżynierowie będą o tym wiedzieli z całą pewnością. Czujnik powstał dzięki połączeniu technologii fotonicznej i światłowodowej. „Czujniki światłowodowe mają wiele zalet”, wyjaśnia koordynator projektu, Jerry Symons. „Po pierwsze, są z natury bezpieczne dzięki swojej odporności na interferencję elektromagnetyczną. Ponadto posiadają zdolność multipleksowania, co oznacza, że w ramach jednego światłowodu można wykorzystać wiele elementów detekcji do pomiaru szeregu parametrów. Co równie istotne dla tego zastosowania, czujniki optyczne odznaczają się wysoką precyzją pomiaru”. System ALGeSMo składa się z dwóch głównych komponentów – oba zostały opracowane od podstaw przez zespół projektu. Jego „mózgiem” jest jednostka przetwarzająca światłowodu (ang. fibre optic processing unit, FOPU) zainstalowana w zasobniku wyposażenia awioniki, która wytwarza światło podczerwone i wysyła je do każdego czujnika osi. Każda oś ma dwa koła, zaś każde koło posiada własny czujnik. Czujniki są zbudowane ze światłowodów zawierających światłowodowe siatki Bragga (FBG) zamknięte we wnętrzu kompozytowego nośnika. Każda siatka FBG odbija światło o różnej długości fali z powrotem do FOPU. Wszelkie obciążenia osi są przenoszone przez materiał kompozytowy do FBG i powodują zmianę długości fali odbijanego światła. Światło odbite przez każdy z czujników dociera do FOPU, a wszelkie zmiany w zakresie długości jego fali są konwertowane na wartość obciążenia. Czujniki utrzymują się na swoich miejscach dzięki nowemu mechanizmowi zaciskowemu specjalnie zaprojektowanemu dla osi samolotu Airbus A320.
Gotowość do dalszych prac
„Za nasze największe osiągnięcie uznajemy zdolność technologii optycznej do zaspokojenia potrzeb samolotu”, dodaje Symons. „Zrealizowaliśmy większość założonych celów. System nie był jeszcze testowany w fazie lotu, a jedynie na stanowisku badawczym, gdzie odtworzyliśmy obciążenia typowe dla statku pasażerskiego średniej wielkości”. Testy wykazały, że system prawidłowo oblicza obciążenie w fazie lądowania. Natomiast dane na temat obciążeń pomagają w automatyzacji innych funkcji samolotu, takich jak optymalizacja układu hamulcowego oraz konfiguracja trymera i przepustnicy podczas startu. Zespół planuje teraz przystąpić do dopracowania nowych funkcji, tak by osiągnąć poziom 6. gotowości technicznej, którego następstwem będzie wdrożenie rozwiązania do systemów przyszłych komercyjnych statków powietrznych. Bez wątpienia przyczyni się to do ograniczenia niepotrzebnych prac konserwacyjnych oraz zmniejszenia kosztów. Projekt jest finansowany ze środków wspólnego przedsięwzięcia „Czyste niebo 2”, w ramach unijnego programu badań i innowacji „Horyzont 2020”, a także ze środków wspólnego przedsięwzięcia „Czyste niebo 2” pochodzących od członków spoza UE.
Słowa kluczowe
ALGeSMo, czujnik, samolot, lądowanie, światłowodowy, lotnictwo, fotoniczny, Airbus A320
