Innowacje w zakresie inteligentnych zaworów zwiększają bezpieczeństwo statków powietrznych
Zmniejszenie wpływu sektora lotniczego na środowisko i społeczeństwo to nie tylko kwestia poprawy wydajności silników. Ponownego przeanalizowania wymaga każdy aspekt lotu, w tym wykorzystanie toksycznych substancji chemicznych w różnych zastosowaniach. Przykładem mogą być chlorowcowane węglowodory(odnośnik otworzy się w nowym oknie) – czyli halony – które tradycyjnie stosuje się w gaśnicach lotniczych. Opary są jednak toksyczne, a substancje chemiczne szkodliwe dla warstwy ozonowej. Zastąpienie gaśnic halonowych bezpieczniejszą i bardziej ekologiczną alternatywą stało się priorytetem dla całej branży.
Zapobieganie powstawaniu mieszanin wybuchowych
Celem finansowanego ze środków UE projektu VISTAC było opracowanie nowej technologii, która wytwarzałaby gazy obojętne zdolne do zapobiegania tworzeniu się wybuchowych mieszanin w zbiorniku paliwa. Zespół projektu zajął się w szczególności zapotrzebowaniem na zawory do kontroli przepływu gazu. „Aby zapewnić im opłacalność ekonomiczną i skalowalność dla przemysłu lotniczego, zawory te muszą być niezawodne, tanie, lekkie i cechować się niewielkim śladem węglowym”, wyjaśnia koordynatorka projektu VISTAC Cynthia Rawyler z firmy Equip'Aero Technique(odnośnik otworzy się w nowym oknie) we Francji. Celem projektu było zaprojektowanie zaworu, który mógłby być stosowany w bezhalonowych systemach gaśniczych nowej generacji o nazwie On Board Inert Gas Generation Systems(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (OBIGGS). Ich działanie polega na wpuszczaniu gazów obojętnych do zbiornika paliwa i ładowni, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się ognia. Gazy obojętne działają poprzez usuwanie tlenu z potencjalnie niebezpiecznych obszarów. „Do regulacji OBIGGS potrzebny jest zawór wielopozycyjny, aby zapewnić wymaganą ilość powietrza wzbogaconego azotem do zobojętnienia zbiornika paliwa lub ładowni”, dodaje Rawyler.
Zastosowanie stopów z pamięcią kształtu
Zawór zaprojektowano z myślą o obsłudze za pomocą siłownika(odnośnik otworzy się w nowym oknie) wykonanego z drutów ze stopu z pamięcią kształtu (ang. shape-memory alloy, SMA). SMA to inteligentne materiały, które zmieniają swoje właściwości lub zachowanie pod wpływem zewnętrznego bodźca. Siłowniki elektromechaniczne wykorzystywane w projekcie VISTAC były aktywowane termicznie. „Oznacza to, że ciepło przekształcane jest w nich w siłę mechaniczną”, zauważa Rawyler. „Technika ta pozwoliła nam zmniejszyć liczbę części potrzebnych do wykonania siłownika, pomagając nam w uzyskaniu mniejszej wagi, użyciu mniejszej liczby części i uczynieniu sprzętu bardziej niezawodnym”. Zawór zaprojektowano w oparciu o ten nowy siłownik. Druty SMA przetestowano w reprezentatywnych środowiskach, takich jak wysokie i niskie temperatury, a także w obecności drgań i wstrząsów. „Scharakteryzowano również zachowanie fluidyczne”, mówi Rawyler. „Pomogło nam to zobaczyć, jak zawór będzie się otwierał i zamykał, aby odzwierciedlić różne natężenia przepływu”.
Możliwości przeskalowania na potrzeby innych branż
Powodzenie projektu może doprowadzić do zastąpienia elektromechanicznych siłowników do OBIGGS tańszym, prostszym siłownikiem opartym na SMA. Projekt umożliwił również Rawyler i jej współpracownikom lepsze zrozumienie siłowników SMA, od ich koncepcji i projektu po produkcję i integrację z działającym systemem zaworów. „Skalowalność konstrukcji pozwala na dostosowanie jej również do innych zastosowań przemysłowych”, dodaje. „Obejmują one nie tylko sektor lotniczy i kosmiczny, ale także inne sektory wykorzystujące zawór siłownikowy, takie jak przemysł spożywczy i farmaceutyczny”. Aby w pełni ocenić wydajność i potencjał tej innowacji, konieczne są dalsze testy i badania. „Technologia ta zostanie dopracowana w ramach innego projektu”, mówi Rawyler.
Słowa kluczowe
VISTAC, statek powietrzny, paliwo, lot, substancje chemiczne, lotnictwo, SMA, stop, elektromechaniczny
