Ein Nervensystem für Flugzeuge
Wissenschaftler der Austrian Research Centers [ARC] arbeiten an einem elektronischen System, das die Materialermüdung in Flugzeugen prüft.
Das neue System soll Schäden melden und Ausfällen vorbeugen. Das Forschungsprojekt "STA-SHM: Structural Health Monitoring" läuft im Rahmen des Forschungsförderprogramms "Take Off" und in Kooperation mit EADS und Airbus Germany.
Lauschen statt tauschen
Das "Damage Tolerant Design" hat sich in den vergangenen Jahren in der Luftfahrt durchgesetzt. Dabei werden kleine Schäden wie Risse in Metallen und Auflösungserscheinungen in Verbundwerkstoffen eines Flugzeugs sorgfältig registriert, die betroffenen Teile aber nicht sofort ausgetauscht.
Voraussetzung für "Damage Tolerant Design" sind allerdings geeignete Prüfsysteme, die möglichst oft den Zustand der Strukturen eines Flugzeugs überprüfen. Diese Tests müssen verständlicherweise zerstörungsfrei, beispielsweise über Ultraschall, ablaufen.
Teure Prüfungen
Heute erfolgen solche Prüfungen durchwegs auf dem Boden, sprich in der Werkstatt. "Je älter ein Flugzeug wird, in desto kürzeren Abständen müssen derartige Inspektionen erfolgen", erklärte dazu Projektleiter Michael Scheerer vom Department Functional Materials der ARC.
Das verursache nicht nur höhere Kosten durch die Inspektionen selbst, sondern auch unerwünschte Standzeiten der Maschinen. Ein besonderes Problem seien schwer zugängliche Stellen an den Flugzeugen, hier müssten zuerst aufwendig Teile demontiert werden, bevor der Techniker sie prüfen könne.
Der richtige Zeitpunkt
Fortschritte in der Sensortechnik sollen es in Zukunft möglich machen, die Flugzeuge mit einem permanenten Netz aus Fühlern auszustatten, die während des Flugs laufend über einen Computer den Zustand der tragenden und sonstigen Materialien messen. Der langsame Abbau etwa von Metallen oder Verbindungsteilen kann so laufend dokumentiert werden. Stellt das System dabei fest, dass ein kritischer Wert überschritten wurde, wird repariert.
Eine Möglichkeit zur ständigen Kontrolle von Materialien ist der Einsatz von Piezo-aktiven Sensoren. Dabei schickt ein Sender Ultraschall durch eine Komponente des Flugzeuges, ein Empfänger lauscht, wie sich der Schall ausbreitet. Dabei sind Schäden als Störungen zu hören. Die Forscher setzen aber auch auf Dehnungssensoren.
Ziviler Einsatz von Militärtechnik
So kann vor allem die Betriebsgeschichte eines Flugzeugs aufgezeichnet werden, beispielsweise wie oft und wie heftig ein Flügel während seiner Lebensdauer auf und ab geschwungen ist. Derartige Sensoren sind heute teilweise schon in Militärmaschinen eingebaut, die oft an den Grenzen der Belastung bewegt werden.
Bei der Entwicklung des ganzen Systems sind die Sensoren ein Teil, die Software, welche die Informationen sammelt, ein anderer. Der Computer sammelt die Informationen und vergleicht die Werte mit Erfahrungen aus dem Bereich der Materialermüdung und der Bruchmechanik. Derzeit rechnen die Forscher damit, dass es frühestens in drei bis fünf Jahren erste Prototypen der Nervennetze für Flugzeuge geben könnte.
Sparpotenzial ausschöpfen
Die Experten erhoffen sich durch die laufende Überwachung mittel- und langfristig, kostbare Standzeiten in den Werkstätten einsparen zu können. Auch sollen aus den Erfahrungen die Komponenten weiter optimiert und vor allem noch leichter ausgeführt werden. Dadurch würden sowohl Material als auch Energie eingespart.
(APA)