211service.com
Światłowód w samolocie
W przeciętnym samolocie jest ponad sto mil przewodów elektrycznych, które kontrolują prawie wszystko, od podwozia po wezwania stewardesy. Cały ten izolowany drut miedziany jest dużą odpowiedzialnością: jest ciężki, jest podatny na zakłócenia elektromagnetyczne, a jeśli nie jest odpowiednio konserwowany, może powodować awarie systemu i pożary.
Wiązki izolowanych przewodów w samolotach są ciężkie i kosztowne w utrzymaniu. Wysyłanie sygnałów pojedynczą linią światłowodową może zaoszczędzić setki funtów i uprościć konserwację. (Źródło: Corbis)
Teraz naukowcy z Texas A&M University w College Station znaleźli sposób na zastąpienie niektórych z tych przewodów technologią światłowodową, która jest lżejsza niż przewód miedziany, mniej podatna na zakłócenia elektromagnetyczne i odporna na zwarcia elektryczne. Opracowali nowatorski przełącznik optyczny, który można zintegrować z elementami sterującymi w kokpicie, aby zarządzać operacjami, które należy włączyć lub wyłączyć – na przykład podwoziem, wyświetlaczami i ręcznym przełączaniem między zbiornikami paliwa.
Obecnie przełączniki on-off w kokpicie są przymocowane do oddzielnych przewodów, które wiją się przez samolot, kontrolując różne funkcje. Koszt utrzymania takiej konfiguracji może być wysoki, mówi Zhaoxia Xie, badacz z projektu Texas A&M. Jeśli przełącznik nie działa z powodu problemów z okablowaniem głęboko w samolocie, znalezienie niebezpiecznej linii może zająć dużo czasu i wysiłku, ponieważ dziesiątki przewodów są ze sobą powiązane.
Przełącznik, który Xie opracował wraz z późnym Henry Taylor , profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej w Texas A&M, może wyczuć, czy przycisk został wciśnięty od wyłączenia do włączenia. Informacje z urządzenia opartego na światłowodzie mogłyby być kierowane do głównej arterii światłowodowej, która przekazywałaby jednocześnie setki sygnałów. Xie twierdzi, że wyeliminowałoby to większość przewodów, uprościło konserwację i obniżyło koszty.
Sercem urządzenia jest 10-milimetrowy element czujnikowy, osadzony we włóknie o średnicy 125 mikrometrów. Ten czujnik składa się z dwóch luster, które są zarówno przezroczyste, jak i odbijające, co umożliwia wnikanie światła, odbijanie się między nimi, a następnie przechodzenie przez nie. Gdy fale świetlne odbijają się między lustrami, tworzą wzory interferencyjne, które zmieniają się w zależności od położenia luster. Naukowcy wykorzystali tę właściwość, podłączając przełącznik do wspornika, który nieznacznie dostosowuje położenie lusterek po naciśnięciu przycisku w kokpicie. Zmiana rozstawu lusterek dostosowuje wzór interferencji, sygnalizując w ten sposób, czy przełącznik jest włączony, czy wyłączony.
Chociaż inżynierowie od lat pracowali nad zastąpieniem okablowania samolotu światłowodami, odnieśli oni jedynie umiarkowany sukces. Boeing 777 – zbudowany w połowie lat 90. – korzysta ze światłowodowej sieci komunikacyjnej, ale projekt i wdrożenie były mniej więcej eksperymentem, mówi Dan Martinec, dyrektor techniczny ds. działalności przemysłowej w firmie ARINC , firma komunikacji lotniczej z siedzibą w Annapolis. Sieć nie była krytycznym systemem, mówi. Ponadto był przeprojektowany, z większą ilością miejsca na błędy, niż byłoby to opłacalne, gdyby było szeroko wdrażane w branży. Mówi jednak, że samoloty Boeinga 787, nowa flota, która ma latać w 2007 roku, będą miały na pokładzie bardziej opłacalną optyczną sieć komunikacyjną.
Martinec jest sceptyczny, czy badania Texas A&M kiedykolwiek dotrą do samolotów. Ale Fazi twierdzi, że wymiana przewodów elektrycznych podłączonych do przełączników może przynieść wystarczającą oszczędność masy, aby technologia była opłacalna. Mówi, że nawet jeśli z samolotu zginie tylko kilkaset funtów, to i tak jest to znaczące.
Xie mówi, że trzeba wykonać znacznie więcej pracy, aby przełącznik optyczny był gotowy do wdrożenia. Następnym krokiem jest przetestowanie konfiguracji w samolocie, aby określić ekstremalne temperatury i wibracje, które może wytrzymać.