Mikrosenzory pomohou vytvořit „živé“ materiály
Po unikátní kamuflážní technologii umožňující využít simulované zabarvení a teplotu počítačem řízených segmentů, která dokáže skrýt bojovou techniku i před infračervenými, a na teplo reagujícími senzory, přichází britská zbrojovka BAE Systems s další pozoruhodnou technologickou novinkou. Tentokráte je určena na „kondiční monitorig” samotné techniky, prostřednictvím systému inteligentních čidel.
Primárně by měla nová technologie být určena pro letadla budoucnosti, ale v principu je použitelná obecně pro různé druhy techniky, např. plavidla i pozemní vozidla. Miniaturní senzory mohou vytvořit „inteligentní kůži” pro techniku budoucnosti.
Typický letoun současnosti disponuje několika senzory - obvykle radarem a kamerami. Unikátní koncepce s neoficiálním kódovým označením „chytrá kůže“ (smart skin), na níž nyní pracují výzkumníci z laboratoří Advanced Technology Centre BAE Systems, je založena na využití navzájem propojených desítek tisíc miniaturních senzorů umístěných na povrchu letadel, lodí nebo aut. Senzory jsou napojené na centrální jednotku a umožňují sledovat jak okolní prostředí, tak integritu trupu. Zatímco v současné době piloti nedokážou zjistit fyzické poškození nebo extrémní namáhání konstrukce svého letadla (např. poškození nepřátelskou palbou), tato novinka umožní - podobně jako lidská kůže - pilotům a řidičům cítit, když je na nějakém místě stroj vystaven nadměrnému zatížení, poškozen, nebo v jakém prostředí se právě pohybuje. Při aplikaci na letadla umožní obsluze vnímat rychlost větru, teplotu, fyzické namáhání a pohyb, velikost magnetického a elektrického pole nebo přímo fyzické poškození v důsledku únavy materiálu nebo po zásahu cizím předmětem, a to mnohem přesněji, než dovolují současné technologie senzorů.
Prvním prototypem BAE je pracovní panel z letounu Eurofighter Typhoon, který má na povrchu rozmístěny dvě desítky senzorů. V případě, že je panel vyzvednut, cítí to, stejně jako když přes něj fouká horký vzduch nebo je otočen. Další prototyp, který má přijít na řadu v polovině roku 2015, bude zkoušet detektory světla, jak „distribuují otvor přes kůži a změní celé letadlo na kameru". Ale Lydia Hyde, vedoucí vědecký pracovník BAE Systems, která vede tento projekt, už myslí dále dopředu, kdy by „inteligentní kůže” strojů mohly být přímo propojeny s brýlemi pilotů.
Zjistit zárodky problémů a řešit je dříve než nastanou
Nemenší význam má systém pro servisní a údržbářské práce - nyní je údržba prováděna obvykle na základě servisních rozpisů, kdy např. letoun musí po přesném počtu odlétaných hodin (podobně jako auta musí do servisu po určeném kilometrovém intervalu) zamířit do hangáru, kde je provedena kontrola všech jeho důležitých částí, a po skončeni předepsané životnosti je pak prováděna generální oprava. S využitím nové technologie bude možné už průběžně zjišťovat, zda se v trupu nevyskytují mikrotrhliny, které znamenají riziko a v případě rozšíření mohou vést ke katastrofě, což bylo dosud možné jen pomocí speciálních přístrojů a v rámci pozemní údržby. Současnými metodami nelze během letu nebo provozu podobné vady odhalit. Tím by bylo možné najít potenciální problémy ještě poměrně dostatečně dlouho předtím, než dospějí do kritické fáze, a včas reagovat. Technologie umožňující monitorovat fyzikální změny v trupu do nejmenších podrobností pomocí senzorů, prakticky na každém kousku plochy trupu sledovat nejrůznější fyzikální vlastnosti, či např. odhalit anomálie v pohyblivých mechanických částech (hydraulika, ložiska, pohyblivé části, atd.), které vlivem zvýšeného mechanického namáhání produkují více tepla, by umožnila odhalit vadné či porušené části a zajistit jejich včasnou výměnu ještě mimo rámec pravidelné servisní kontroly a údržby. A tím i redukovat počet takovýchto regulérních kontrol, vycházejících dnes spíše ze statistických výpočtů a pravděpodobnostních odhadů, než z reálného stavu stroje.
Senzorická data získávaná z čidel jsou bezdrátově přenášena a zobrazována posádce nebo vzdálenému operátorovi v řídicím centru. Na panelu se pak zobrazují např. zóny s výrazným namáháním nebo zahříváním, směr obtékání vzduchu a další důležité informace.
Technologie inspirovaná domácími spotřebiči
Současný technický pokrok umožňuje už dnes vyrábět senzory o velikosti menší než 1 mm³. Tedy menší než např. zrnko rýže, které si dokážou samy zajišťovat výrobu energie potřebné ke svému provozu (např. pomocí piezoelektrického jevu prostřednictvím vibrací) a připojit se do bezdrátové sítě. Díky své miniaturní velikosti by bylo možné je na trup doslova „nastříkat” podobně jako barvu při provádění povrchových úprav. Nástřik „inteligentní kůže” by tak mohl umožnit dovybavení starého letadla, stejně snadno jako nový lak. „Chcete-li dát nový senzor na vozidlo, je to obtížný a nákladný proces. S inteligentní kůží se nemusíte starat o to, co je už na palubě," říká Hyde.
„Kolektivně by senzory měly mít svůj vlastní zdroj energie spárovány s příslušným softwarem, a být schopné komunikovat v podstatě stejným způsobem, jakým lidská kůže vysílá signály do mozku, komunikovat jako inteligentní sítě,” říká Lydia Hyde. Příslovečné „heureka” ji napadlo, když sledovala svoji sušičku prádla, která využívá obdobný senzor, zabraňující přehřátí zařízení. Od zjištění, jak efektivně může malé čidlo vypnout a zastavit přístroj, vedla myšlenka k využití tisícovek takovýchto levných multifunkčních mikročipů sledujících „zdravotní stav” zařízení, které by mohly nahradit v řadě případů objemné drahé senzory.
„Tím, že kombinuje výstupy tisíců senzorů se systémy analýzy velkých dat, má takováto technologie potenciál změnit pravidla hry v průmyslovém využití. V budoucnu by mohla pomoci vytvořit robustnější obranné platformy, schopné složitějších úkolů a zároveň umožňující snížit nutnost pravidelné kontroly a údržby," konstatuje Lydia Hyde.
546
