Мельчайшие частицы пыли, песка или льда, сталкиваясь с поверхностью летательного аппарата, оставляют почти незаметные следы, которые со временем превращаются в опасные микротрещины. Такие дефекты постепенно разрушают защитные покрытия и снижают прочность конструкции. В авиации и космонавтике это может привести к серьезным последствиям — от потери аэродинамических свойств до повреждения корпуса.
Инженеры Пермского Политеха предложили способ обнаруживать такие повреждения еще на ранней стадии. Они разработали математическую модель сенсорного полимерного покрытия, которое точно определяет место и силу удара.
В отличие от традиционных датчиков, фиксирующих только сам факт воздействия, новая система регистрирует сразу три параметра — координаты удара, его силу и локальную прочность материала в зоне контакта. Погрешность измерений при этом вдвое меньше, чем у существующих аналогов.
В основе технологии — тонкая гибкая пленка из полимера с пьезоэлектрическими свойствами. В ее структуру встроена двойная спираль электродов, реагирующая на механические воздействия. При ударе частицы, например града, пыли или микрометеорита, в точке контакта возникает электрический импульс. Математическая модель анализирует сигнал и за микросекунды определяет, где и с какой силой произошло столкновение.
Такое покрытие позволяет в реальном времени контролировать состояние больших и сложных поверхностей — от корпусов самолетов до элементов орбитальных станций. Его можно наносить тонким слоем без увеличения веса конструкции, а данные автоматически поступают в систему мониторинга.
Компьютерное моделирование показало, что система точно воспроизводит физические процессы: деформацию материала, распределение напряжений и генерацию электрических сигналов. Это подтверждает, что технология способна фиксировать даже сверхбыстрые удары и помогает заранее выявлять потенциально опасные участки конструкции.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в МИСИС создали проводящие полимеры для электроники.
