Энергия «из ничего» для авиационных датчиков

Фюзеляж современного самолета напичкан разнообразными датчиками, собирающими информацию о состоянии воздушного судна. Все они соединяются километрами проводов и расходуют энергию. Ученые из Венского технического университета провели испытания энергетических сборщиков, модулей, которые в будущем смогут обеспечивать энергией беспроводные сенсоры, используя разницу температур.

Сенсорные сети самолета сравнимы с нервной системой живого организма. Они чутко реагируют на любые изменения в состоянии узлов и деталей, записывают и передают необходимые пилотам и инженерам данные. Традиционные проводные решения, используемые сегодня повсеместно, достаточно надежны, но усложняют и утяжеляют конструкцию, что в конечно итоге влияет на экономичность и экологическую чистоту авиационных сообщений.

Взамен километров проводов ученые Венского технологического университета в сотрудничестве с глобальной сетью научных центров EADS Innovation Works предлагают использовать миниатюрные термоэлектрические модули EHM (Energy Harvesting Module). Небольшие, диаметром несколько сантиметров сборщики смогут поставлять достаточно энергии для работы сети беспроводных датчиков.

Недавно модули, работающие на разнице температур, создающейся во время взлета и посадки, были впервые успешно испытаны на самолете Airbus.

Наряду с расходами на заработную плату экипажей, стоимостью топлива и амортизацией, расходы на техническое обслуживание занимают значительную часть в совокупной стоимости авиационных перевозок. В течение срока службы самолета эта статья расходов достигает 20% от первоначальной стоимости воздушного судна.

Использование сети беспроводных автономных датчиков, размещенных в ключевых местах, позволит оперативно отслеживать «состояние здоровья» лайнера, принимать важные решения о проведении ремонтов и замен в оптимальные сроки.

Очевидно, что широкому внедрению автономных датчиков мешает проблема энергоснабжения. До сих пор выбор источников питания для них органичен. Приходится либо перегружать самолет лишними проводами, либо использовать аккумуляторы, требующие периодической подзарядки и обслуживания.

Сборщики энергии, разработанные профессором Ульрихом Шмидом (Ulrich Schmid) работают, используя так называемый «эффект Зеебека». Он заключается в том, что электропроводящие материалы генерируют напряжение между точками с различной температурой. Внешняя оболочка самолета во время взлета или посадки разогревается и остывает, что и используют ученые.

В составе сборщика небольшая емкость (около 10 куб. см) с водой. Во время взлета вода замерзает, на посадке происходит обратный процесс. Однако вода  остывает и нагревается медленнее, чем фюзеляж. Разницы температуры между корпусом и жидкостью достаточно, чтобы обеспечить датчики энергией.

Вначале ученые провели ряд лабораторных модельных тестов в климатической камере. Опираясь на положительные результаты, они организовали первые испытания модуля EHM в полете на самолете Airbus. Как рассказывает аспирант Александрос Элефсиниотис (Alexandros Elefsiniotis): «Мы смогли получить около 23 джоулей энергии за рейс, что достаточно для питания беспроводных датчиков».

По материалам Technische Universität Wien

• < Наногубки спасут от ядов
• Искусственные листья теперь могут самовосстанавливаться и производить энергию из воды >

Комментарии: