تعمیر و نگهداری پیشگیرانه از طریق حسگرهايي توانمندتر، هزینه های پایین تر و افزایش زمان پرواز عملیاتی را برای هواپیما فراهم می کند
همانند یک سیستم عصبی در بدن انسان، شبکه‌اي از حسگرهاي متصل به بدنه هواپیما، انتقال داده های ضروری مربوط به سلامت ساختاری هواپیما را در آینده بر عهده خواهند داشت. يك پروژه‌اي اروپايي با همكاري پژوهشگاه EADS و دانشگاه فناوري وین، از نخستين پرواز آزمایشی با «ماژول‌های برداشت كننده‌ي انرژی ترموالكتريكي» بر روی هواپیمای ایرباس گزارش داده كه از ايجاد حسگرهای خود شارژ، برای نظارت بر بي نقص بودن هواپیما خبر مي‌دهد.
| |
|
عامل هزینه، تعمیر و نگهداری هواپیما |
در حال حاضر، حسگرهای گوناگوني در هواپيما نصب مي‌شود که بر تخریب ساختار هواپیما و قطعات آن، پيش از رسيدن به سطح بحرانی نظارت مي‌كنند. در نتیجه زمان کافی برای مهندسان تعمیر و نگهداری فراهم مي‌شود تا به تعمیر و يا تعويض مناسب قطعات یدکی پيش از خراب شدن كامل آنها بپردازند.
فشار وارد شده به بدنه هواپيما كه ناشي از تغييرات شديد در رطوبت، فشار، سرعت، درجه حرارت، برخورد پرندگان، و حتي وزن مسافران و بارگيري است، چنانچه به درستي تشخيص داده نشود، به لايه لايه شدن، ترک‌خوردگی، شکستگی و ساير فرسودگي‌ها در بدنه‌ي هواپيما منجر خواهد شد كه مي‌تواند در طول زمان فاجعه به بار آورد.
بنابراين تعمیر و نگهداری پیشگیرانه از طریق حسگرهايي توانمندتر، هزینه های پایین تر و افزایش زمان پرواز عملیاتی را برای هواپیما فراهم می کند.
عدم استفاده از فن‌آوری بي‌سیم در سیستم های موجود، طراحی پيچيده را به هواپیما تحميل كرده و به طور قابل توجهی وزن هواپیما را افزایش می دهد. علاوه بر این، باتری‌های معمولی برای چنین اختلاف دماي زیادی که هواپیما به طور مداوم در معرض آن قرار گیرد، طراحی نشده و نيز هیچ کس به تعويض مداوم و منظم تمام باتری های حسگرها در هواپیما علاقمند نيست.
به همين خاطر، محققان EADS و دانشگاه فناوری وین در حال کار بر روی راه حلي با دوام و مقرون به صرفه هستند که با استفاده از ماژول‌های برداشت كننده‌ي انرژی ترموالكتريكي، با تنها چند سانتی‌متر در قطر بیرونی، انرژی کافی را براي حسگر ها تأمين كرده و داده‌ها را به صورت بی سیم، به یک واحد نظارت بر سیستم ارائه دهد.
| |
|
تولید انرژی از اختلاف درجه حرارت |
این برداشت انرژی حرارتی، از اختلاف دماي ایجاد شده در هنگام بلند شدن هواپیما از زمين و فرود آن، براي تولید مقدار کمی از انرژی مورد نیاز حسگر استفاده مي‌كند. هر برداشت شامل یک مخزن کوچک آب است که هنگام نشستن هواپیما روی زمین، حرارت هوای گرمتر در سطح زمین را مي‌گيرد. با صعود هواپیما، تفاوت در درجه حرارت بین آب گرم و دیوار سرد بیرونی ، مطابق پديده شناخته شده اي به نام «اثر زيبک» انرژي الكتريكي توليد مي‌كند. (هنگامی که دو ماده مختلف رسانای الکتریکی بهم متصل شده و نقاط تماس آنها در دماهای مختلف باشد، یک ولتاژ الکتریکی تولید می شود. این پدیده به عنوان "اثر زيبك" شناخته شده است.)
اين سناریو به صورت معكوس با فرود هواپيما تكرار شده و آب اين بار خنک تر از دیوار بیرونی حسگر است. هنگامي که هواپیما در ارتفاعي ثابت است و هیچ اختلاف حرارت قابل توجهی بین این دو وجود ندارد، طراحی ماژول‌ها به گونه اي است كه انرژی عملياتي کافی را در خود ذخیره مي‌كند.
| |
|
آزمایش موفقیت‌آمیز در EADS |
در طول آزمایشات اخیر، چندین مسير پروازي با پروفایل های مختلف پرواز، طول پرواز و درجه حرارت خارجي آزمايش شد كه نتایج بدست آمده، انتظارات را از شبیه سازی های اولیه بر محفظه آب و هوايي در دو سال پیش، تایید کرد و نشان داد که برداشت انرژی ترموالكتريكي در محیط های دشوار هواپیما نيز امکان پذیر است.
الکساندروس؛ دانشجوی دکتری در دانشگاه فناوری وین می گوید: «ما توانسته‌ايم حدود 23 ژول انرژی در هر پرواز به دست آوريم، که به اندازه کافی براي تأمين انرژي حسگرهاي بی سیم قدرت دارد.»
پروفسور اولریش در مؤسسه حسگرهاي و محرک‌های سیستم از دانشگاه وین مي‌گويد: «بدیهی است که چنین سیستمی دارای مزایای عمده باشد، با این حال، مشکل اصلی در تامین انرژی نهفته است.»
محققان در حال بررسی جایگزین هایی برای آب هستند که ممکن است تحت حالات مختلف پرواز مناسب‌تر باشند.
