Top.Mail.Ru
РусРусский язык
Ученые Пермского Политеха нашли способ повысить надежность аэродинамической поверхности

Ученые Пермского Политеха нашли способ повысить надежность аэродинамической поверхности

В аэрокосмической сфере применяют сенсорную технику для оценки внешних силовых воздействий на аэродинамическую поверхность. Это могут быть удары града, бетонной крошки из-под переднего колеса при взлете самолета, частицы космического мусора и т.д. Научное сообщество стремится усовершенствовать индикаторные и тактильные полимерные покрытия. Ученые Пермского Политеха исследовали закономерности реакции тактильной поверхности сенсорной техники на внешнее воздействие. Это позволит улучшить систему мониторинга и снизить риски возникновения аварийных ситуаций из-за нестабильной работы датчиков.

Статья опубликована в журнале СФУ «Техника и технологии» за 2024 год. Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».­­­­

Гибкие полимерные тактильные датчики (покрытия) используют для измерения механических воздействий, физических и геометрических характеристик (текстуры, формы) в результате контакта объекта с тактильной поверхностью. Они также применяются в устройствах высокоинтеллектуальной электроники, интерфейсах взаимодействия человека и машины, электронной коже для «очувствления» робототехнических устройств.

В современные тактильные покрытия встраивают функциональные чувствительные материалы. К ним относятся пьезоэлектрические, которые генерируют электрические заряды при механическом воздействии, и механолюминесцентные — их деформация вызывает свечение. Например, пьезоэлектрические элементы в составе оптоволоконного датчика в полимерном слое позволяют диагностировать обледенение и автоматически очищать поверхность от корки льда.

Идеальный тактильный датчик имеет высокую чувствительность, быстрый отклик, надежность и стабильность характеристик. Ученые Пермского Политеха выявили и проанализировали, как сила вдавливания множества однотипных жестких шаровых частиц (например, аналогия града) в сенсорную поверхность покрытия влияет на характеристики его колебаний. Эксперимент провели на полимерном слое со встроенным оптоволоконным пьезоэлектролюминесцентным датчиком в виде световода.

— Мы представили модель для диагностики внешних воздействий на поверхность с помощью тактильного оптоволоконного покрытия. Встроенный в него датчик реагирует на механические воздействия и создает свет. Для анализа и определения силы вдавливания шаровых частиц мы использовали численный метод, основанный на решении сложной математической задачи с помощью специального ПО. В результате исследования установили, что зависимость между силой воздействия и собственными (резонансными) частотами колебаний покрытия близка к линейной. Открытие позволяет использовать резонансный метод для точной диагностики внешних воздействий на поверхность, — прокомментировал Андрей Паньков, доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ПНИПУ.

Резонансный метод — это когда искомую информацию об объекте находят по измеряемым изменениям резонансной частоты микроколебания (вибрации) тактильной поверхности. Он также широко используется, например, в медицинских электронных термометрах. Управляемые микроколебания тактильной поверхности как бы «ощупывают» исследуемый объект — шаровую частицу, и возникают от действия переменного электрического напряжения на встроенные в тактильную поверхность электроды.

Исследование ученых Пермского Политеха поможет улучшить точность мониторинга механического воздействия на сенсорную поверхность. Это позволит избежать рисков возникновения аварийных ситуаций в аэрокосмических аппаратах, связанных с неправильной работой сенсоров или их отказом в критических ситуациях.


01.10.24370

Похожие Новости

Есть новость?
Предложи нам!

Предложить новость

politehperm

🙋‍♂В Пермском Политехе прошла летняя предпринимательская школа Молодежной образовательно-наставнической программы «Предпринимательская среда». ⚙Одним из организаторов и партнеров смены стала [club224981157|ПИШ ПНИПУ] . В мероприятии приняли участие 45 ребят, которые представили свои проекты, а также узнали, как анализировать рынок, презентовать новые продукты, рассчитывать их экономику и планировать ресурсы. В конце смены состоялась предзащита и отбор проектов для участия в финале [club192628339|Школьного трека конкурса «Большая разведка»]💻 Заместитель директора по образовательной деятельности ПИШ ВШАД [id32568243|Анна Каменских] отметила, что идеи ребят могут составить конкуренцию студенческим стартапам и взрослой инновационной деятельности🔥 На финале Школьного трека участник летней смены Владимир Козодоев занял 3-е место с проектом «Навигационное кресло-такси для общественных пространств TSFA». #интересное@politehperm