Радиофизики ТГУ впервые предложили исследовать авиационные стекла при помощи голографического метода регистрации частиц. Он позволяет обнаружить и зафиксировать микроповреждения, не снимая стекло с кабины самолета. При этом можно четко сказать, где находятся микротрещины, и оценить их влияние на безопасность полёта. 

Проект реализован в партнерстве с коллегами из НИЦ Центрального научно-исследовательского института Военно-воздушных сил Минобороны РФ, Военного учебно-научного центра ВВС «Военно-воздушная академия» им. Николая Жуковского и Юрия Гагарина (Воронеж), ООО «Лаборатория оптических кристаллов», ИОА СО РАН (Томск).   

Остекление является одним из ключевых элементов конструкции самолета. От качества его изготовления и технического состояния в момент эксплуатации зависит безопасность полётов. Сейчас одним из самых распространённых материалов при производстве остекления современных гражданских и военных самолетов является фтороорганическое авиационное стекло, а основная причина снижения его прочности – возникновение мельчайших микротрещин. Они возникают в результате ультрафиолетового излучения, механических нагрузок и воздействия агрессивных сред, например, созданных противообледенительными жидкостями. 

Образец стекла  

Прочность авиационного стекла становиться недопустимо мала для безопасной эксплуатации, когда размеры деструктивных дефектов достигают 100 мкм. Для контроля остекления самолетов на практике используют методы визуального осмотра с применением увеличительных луп и призм. Но таким образом определить глубину поверхностной трещины с точностью до 100 мкм невозможно. В последнее время ведутся исследования по использованию метода спекл-структур оптического лазерного излучения применительно к задачам неразрушающего контроля. Однако недостатком данного метода является невозможность определения глубины конкретной поверхностной «трещины» и необходимость извлечения стекла из самой конструкции. 

— В отличие от перечисленных методик цифровая голография позволяет определять поперечные и продольные размеры каждого поверхностного дефекта остекления в отдельности с заранее заданной точностью. Это дает возможность, не снимая стекла с самолета, выявить области с трещинами, размеры которых превышают допуски для безопасной эксплуатации, — пояснил инженер-исследователь лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ ТГУ Николай Юдин. ​

Устройство камеры 

Для исследования дефектов авиационного стекла радиофизики ТГУ применили цифровую голографическую камеру. Лазерное излучение от источника 1 проходит через коллиматор 2, образуя пучок необходимого диаметра, который затем освещает на просвет исследуемый образец 3. Излучением формируется интерференционная картина волн, рассеянных неоднородностями и прошедших без рассеяния. Камера 4 регистрирует ее, после чего данные в виде двумерного массива дискретных квантованных значений интенсивности сохраняются в памяти компьютера 5. Этот двумерный массив и является цифровой голограммой объёма среды. 

Образец авиационного стекла  

— Цифровая голография частиц и ее применение – одно из основных направлений исследований лаборатории. Сотрудники РФФ ТГУ совместно с партнерами не находят новые области применения данной технологии, например, для исследования авиационных стекол на наличие микроповреждений. На данном этапе уже идет поиск повышения точности метода и его наиболее эргономичной реализации, — рассказал заведующий лабораторией радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды ТГУ Виктор Дёмин. ​

Виктор Дёмин также добавил, что в начале 2021 года сотрудники лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды ТГУ с партнерами опубликовали в журналах уровня Q1 и Q2 из баз данных WoS и Scopus пять статей – по ключевым направлениям работы лаборатории:

  • Голографические исследования однородности монокристаллов для фотоники (Applied Optics, Optical Materials),
  • Визуализация оптического пробоя в монокристаллах под воздействием мощного излучения (Applied Sciences),
  • Изучение поведенческих реакций планктона в присутствии загрязняющих веществ (Frontiers in Marine Science).

Голографическая камера 

Сейчас цифровые голографические камеры промышленно выпускает компания «Лаборатория оптических кристаллов» для задач кристаллографии и мониторинга морского планктона. Эти камеры могут быть применены и для решения задач дефектоскопии остекления самолетов. Для внедрения этой технологии в процесс предполётной подготовки самолётов требуется разработка соответствующей конструкции камеры и программного обеспечения с интуитивно-понятным интерфейсом.

Источники

Ученые ТГУ научились искать трещины в авиастеклах с помощью голографии
РИА Томск (riatomsk.ru), 17/02/2021
Ученые РФФ нашли способ поиска микроповреждений в авиационных стеклах
Томский государственный университет (tsu.ru), 17/02/2021
Ученые ТГУ научились искать трещины в авиастеклах с помощью голографии
News-Life (news-life.pro), 17/02/2021
Томские ученые предложили новый метод поиска микроповреждений в авиационных стеклах
Томский обзор (obzor.city), 17/02/2021
Ученые из Томска научились находить трещины в авиастеклах с помощью голографии
Научная Россия (scientificrussia.ru), 17/02/2021
В Томске предложили новый способ находить микроповреждения в авиационных стеклах
The world news (theworldnews.net), 17/02/2021
В Томске предложили новый способ находить микроповреждения в авиационных стеклах
Aviapages.ru, 17/02/2021
В Томске предложили новый способ находить микроповреждения в авиационных стеклах
MSN (msn.com), 17/02/2021
Ученые ТГУ научились с помощью голографии искать скрытые трещины в авиастеклах
Сиб.фм (sib.fm), 17/02/2021
Первым делом самолеты: в ТГУ придумали способ поиска повреждений в авиационных стеклах
Babr24.com, 18/02/2021
Томские ученые нашли способ поиска микроповреждений в авиационных стеклах
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 19/02/2021

Похожие новости

  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    1779
  • 03/02/2021

    Программа мероприятий, посвященных Дню российской науки

    ​Ежегодно 8 февраля российское научное сообщество отмечает свой профессиональный праздник — День российской науки. ​ По традиции к этой дате в институтах и вузах, находящихся под научно-методическим руководством Сибирского отделения РАН, приурочены научно-популярные мероприятия: дни открытых дверей, экскурсии, лекции и так далее.
    2272
  • 19/11/2020

    Цитируемые ученые ТПУ: «умные» удобрения, ферритовая керамика и наносеребро

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за октябрь. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 57, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 7,246.
    1106
  • 19/02/2021

    Данные учёных ТГУ помогут в обследовании пациентов с инсультом

    Учёные лаборатории нейробиологии ТГУ в ходе серии экспериментов, проведённых с использованием модели ишемического инсульта у крыс, получили новые данные о процессах, которые происходят в очаге поражения головного мозга.
    797
  • 15/12/2020

    Масштаб мысли: какие технологии ТПУ перевернут водородную энергетику

    ​​​Ученые и представители национальных компаний в декабре соберутся на конференции "Водород. Технологии. Будущее". Ее проводит Томский политех (ТПУ) как один из "двигателей" водородной энергетики в России, комплексно исследующий ее с 2000-х годов.
    1091
  • 14/12/2020

    Томский НПЦ "Полюс" начнет выпуск антивирусных рециркуляторов воздуха

    ​Научно-производственный центр (НПЦ) "Полюс" в начале 2021 года планирует приступить к промышленному выпуску рециркуляторов воздуха на основе инновационной антивирусной лампы "Экран-50.1", разработанной в Институте сильноточной электроники СО РАН; рециркулятор позволяет очищать воздух от вирусов, бактерий и грибков на 99,9%, рассказал РИА Томск замгубернатора по промышленной политике Игорь Шатурный.
    868
  • 27/10/2020

    Ученые ТГУ разработали проект комплексной очистки водоемов от нефтяных загрязнений

    ​​​Ученые Биологического института Томского госуниверситета (БИ ТГУ) разработали комплексный проект очистки водотоков от нефти. Какие решения они предлагают для ликвидации последствий аварий и разливов нефти – в обзоре РИА Томск.
    576
  • 16/02/2021

    Нобелевка и «личная» звезда: топ-10 фактов об учёных и выпускниках ТПУ

    ​Томский политехнический университет к своему юбилею запустил сайт 125.tpu.ru. На нем в том числе представлены 125 фактов из жизни первого в Сибири инженерного вуза. То, что вы вряд ли знали о великих профессорах и выпускниках ТПУ, от Обручева до Никитина, от Кижнера до Камова, – в обзоре РИА Томск.
    529
  • 07/12/2020

    Единственное в России производство радиофармпрепарата с таллием-199 запущено на циклотроне ТПУ

    ​На циклотроне Томского политехнического университета запущено производство радиофармпрепарата «Таллия хлорид, 199Tl» на основе радиоактивного изотопа таллия-199. На сегодняшний день оно единственное в России.
    984
  • 24/03/2021

    Учёные ТПУ нашли способ эффективнее прогнозировать свойства изотопологов диоксида хлора

    Ученые Томского политехнического университета провели исследование изотопа 35ClO2 и разработали математическую модель и программное обеспечение, которые позволяют предсказывать его характеристики в десятки раз точнее по сравнению с известными результатами.
    423