Interfax-Russia.ru - Томские ученые разрабатывают прибор для поиска скрытых дефектов в обшивке самолета.
Сотрудники Томского политехнического университета (ТПУ) приступили к созданию первого в России теплового томографа для самолетов. Как пояснил Interfax-Russia.ru один из авторов проекта, заведующий лабораторией тепловых методов контроля вуза Владимир Вавилов, данное устройство позволит оперативно выявлять проблемные участки в панелях из композиционных материалов, используемых при производстве современных гражданских воздушных судов.
"Сегодня в мире широко известны три вида томографии: рентгеновская, магнитно-резонансная и ультразвуковая. Все они, в основном, связаны с медициной, хотя последнее время применяются и в промышленности. Но в нашем случае мы говорим еще об одном виде данного исследования – так называемой тепловой томографии, чьи физические процессы кардинально отличается от всех вышеперечисленных методов", - рассказал Владимир Вавилов.
Так, по словам ученого, если в первых трех случаях объект контроля нужно просвечивать под разными углами (которые потом используются, чтобы построить сечение нужного участка), то при тепловой томографии происходят другие физические процессы, когда энергия распространяются по твердому телу по принципу диффузии.
"Авторское свидетельство на принцип тепловой томографии мы получили еще в 1985 году. Однако в то время выполнить экспериментальные исследования мы не могли - не было необходимого оборудования. Потом в 1991 году я первый раз выехал в США, и там, в Университете Уэйна города Детройта, нам удалось провести эксперименты, которые показали, что в принципе метод работает. Тогда мы получили первые положительные результаты. Однако настоящий интерес к нашей разработке возник только с резким ростом объема использования композиционных материалов в авиастроении", - отметил собеседник Interfax-Russia.ru.
Как пояснил Вавилов, раньше обшивку всех гражданских воздушных судов в нашей стране делали из алюминия, теперь же, начиная с Ту-204, панели для самолетов изготавливаются, в основном, из композиционных материалов, в том числе и углепластика.
"Углепластик – материал весьма прочный, но у него есть свои особенности. При сильном ударе, если, например, в самолет врезалась птица, повреждения обшивки, конечно, будут видны сразу. В таком случае на панель ставят специальную заплатку. А вот если воздействие на корпус было несильным (например, самолет попал под град), никаких внешних дефектов вы не заметите, поскольку растрескивание композита появится не снаружи, а внутри. В дальнейшем, если воздушное судно попадет под дождь или пролетит через туман, туда может проникнуть влага. Затем, на большой высоте эта вода замерзнет, пора, в которой она скопилась, расширится и разорвет панель", - пояснил ученый.
Впрочем, разрушается панель не сразу. С небольшой трещиной самолет может спокойно пролетать и 5, и 10, и 15 лет. Однако со временем дефект неизбежно будет расти, что может в свою очередь привести к крайне серьезным последствиям.
"Авиакомпании это прекрасно понимают. Сейчас для выявления таких дефектов используется, в основном, ультразвуковой метод. Однако ввиду своей низкой производительности для осмотра больших пассажирских самолетов он не является оптимальным методом диагностики. Наш же метод, напротив, позволяет проводить экспресс-сканирование больших площадей, и при этом он совершенно безопасен в отличие от рентгеновской томографии, которую также используют в промышленности", - сказал Владимир Вавилов.
Как отметил собеседник Interfax-Russia.ru, первый прототип прибора ученые планируют создать уже в 2015 году. Финансировать проект будут Томский политехнический университет и частные заказчики. Исследования ведутся в рамках проекта "Технологии и комплексы томографического неразрушающего контроля нового поколения".
"Университет выделит 7 млн рублей, еще столько же мы рассчитываем получить от промышленного заказчика", - сказал Владимир Вавилов.
В тоже время, как отметил специалист, сканирование обшивки самолетов – лишь одно из многих популярных направлений промышленной томографии. По словам ученого, развитие методов неразрушающего контроля имеет большое значение практически для всех отраслей современной промышленности (производителю экономически выгоднее проводить контроль качества своей продукции без остановки производственного процесса и разборки готовых изделий), поэтому в настоящее в ТПУ трудятся над созданием целого комплекса подобных приборов.
"В комплексе мы соединим различные методы томографического контроля. Но нашим заказчикам мы будем предлагать лишь тот набор, который оптимально подойдет именно под их производственные потребности. То есть на своей аппаратуре мы проведем испытания и определим методы, наиболее эффективно определяющие дефекты в изделиях заказчика. Дальше мы изготовим для нашего партнера установку, использующую лишь эти методы контроля. Так что подход будет индивидуальный", - пояснил директор Института неразрушающего контроля (ИНК) ТПУ Валерий Бориков.
По его словам, в ходе реализации проекта политехники надеются разработать новые технологии неразрушающего контроля с использованием бетатронов (ускорителей электронов), акустико-электромагнитных, тепловых и ультразвуковых методов и систем и на их основе изготовить первый в стране экспериментальный образец комплексного промышленного томографа.
"Практически по всем методам неразрушающей диагностики мы являемся лидерами - обладателями уникальных технологий и оборудования. Так, к примеру, ИНК первым создал радиационные томографические комплексы для поиска дефектов в промышленности и досмотра крупногабаритных грузов. В основе этих томографов - бетатроны - ускорители электронов. Здесь наши ученые являются монополистами: новая томографическая установка позволяет получать изображения, которые дадут ответы на вопросы: есть ли дефект внутри изделия, и где именно он расположен", - сообщил ученый.
Еще одно направление в томографии, в котором преуспели политехники, - электромагнитная дефектоскопия. Этот метод, как рассказали в вузе, начал развивать еще профессор Александр Воробьев, с 1944 по 1970 год занимавший пост ректора Томского политехнического университета.
"Работа современного дефектоскопа основана на регистрации изменений вторичного электромагнитного поля. Любое механическое воздействие вызывает электромагнитные волны. По отклику этих волн можно судить о дефектах, находящихся в объекте. Чаще всего электромагнитную томографию используют для поиска брака в строительных материалах - железобетонных конструкциях, кирпиче", - уточнил директор Института неразрушающего контроля ТПУ.
Поэтому, как считают ученые, установка, объединяющая в себе сразу несколько методов промышленного контроля, будет несомненно востребована как в России, так и за рубежом. Тем более что в настоящее время отдельные ее составляющие (установки, созданные в ТПУ) уже используются в Германии, Китае, Бразилии и других странах.
"Например, досмотровые комплексы, созданные при участии ТПУ, используют на границе между Сингапуром и Малайзией для таможенного досмотра грузовых контейнеров. Они хорошо показали себя и в России. Именно с их помощью проверяли автомобили в сочинском порту во время зимних Олимпийских игр", - рассказал Бориков.
Кроме того, по его словам, в этом направлении ТПУ активно сотрудничает с такими крупными организациями, как Роскосмос и "Газпром". Так, в частности, на базе Института неразрушающего контроля в настоящее время проводят испытания электронных компонентов спутников для НПО "Полюс".
"Цель испытаний - продлить срок службы космических объектов с 10 до 15 лет. Электронные платы располагают на специальных стендах и подвергают радиационному облучению, максимально близкому к космическому. Такие испытания дают представления о том, сколько прослужит тот или иной электронный компонент в реальных условиях космоса", - пояснил Бориков.
Еще одной перспективной установкой, которая является частью данного проекта, является акустический течеискатель - прибор для контроля качества сварных швов и поиска протечек на трубопроводах. На сегодняшний день большая партия этих приборов отправлена на нефтепровод "Восточная Сибирь - Тихий океан".
"Наша разработка способна диагностировать, искать скрытые протечки в запорной арматуре. С ее помощью можно оценить качество сварки и найти дефекты в трубе прямо в полевых условиях", - добавил директор ИНК.
Обозреватель Наталья Пономарева
Присоединяйтесь к Interfax-Russia в "Twitter‘е", "Вконтакте" и на "Facebook
