Представляем вашему вниманию десятку таких технологий, которые, по нашему мнению, могут существенно изменить рынок послепродажного обслуживания ВС в ближайшем будущем.
Для сектора ТОиР 2011 год обещает стать весьма богатым на интересные события. Близится начало коммерческой эксплуатации авиалайнеров нового поколения, таких как Boeing 787, а авиапромышленность продолжает освоение перспективных технологий — в том числе радиочастотной идентификации объектов (RFID). Представляем вашему вниманию десятку таких технологий, которые, по нашему мнению, могут существенно изменить рынок послепродажного обслуживания ВС в ближайшем будущем.
Технология автоматизированной идентификации
Поначалу внедрение технологии RFID в авиационную отрасль нельзя было назвать беспроблемным, но теперь, судя по всему, процесс пойдет легче — благодаря партнерству, которое мало кто мог предвидеть. Компании Boeing и Fujitsu совместно работают над созданием ряда комплексных решений, основанных на технологии автоматизированной идентификации (automated identification technology, AIT). Эти продукты предназначены для дооснащения существующих коммерческих самолетов всех типов, любых производителей. Запуск пилотного продукта намечен на II квартал 2012 г. Изначально Boeing планировал установить радиометки RFID на первый серийный экземпляр 787-го, а Airbus намеревался сделать то же самое на своей модели A380, но обе идеи не воплотились в жизнь.
По словам Фила Купа, который руководит в Boeing программой AIT, авиакомпании оценили преимущества технологии RFID, однако до сих пор она казалась им слишком громоздкой для слаженной работы всех компонентов. Помимо этого, эксплуатантам авиатехники хотелось видеть решения AIT не только на 787-м, но и на других моделях Boeing. Задержки в программе производства нового лайнера побудили производителя сосредоточиться на подготовке модели 787 к первоначальному выходу на рынок без функциональности RFID, параллельно работая над полнофункциональной технологией AIT для уже находящихся в эксплуатации типов ВС.
Комплексный подход партнеров к созданию новой системы нацелен на максимальное упрощение процесса ее приобретения, эксплуатации и обслуживания. Покупатели получат в одном пакете все: радиометки, считывающие устройства, прикладное и межплатформенное ПО, интеграцию данных, обучение персонала и гарантийное обслуживание.
Fujitsu намеревается привлекать к работе в качестве подрядчиков других поставщиков решений AIT — например, MacSema, производителя устройств контактной памяти. Планируется и сотрудничество с рядом производителей считывающих устройств RFID, таких как Intermec. Таким образом будет создаваться комплексный конечный продукт: по словам Тосия Сато, главного руководителя направления Fujitsu по системам AIT, ни один отдельно взятый представитель индустрии RFID на данный момент не владеет полным циклом создания подобных систем.
Первоначально Boeing предложит рынку пять стандартных решений на базе технологии RFID, автоматизирующих контроль и учет в следующих областях: бортовое аварийно-спасательное оборудование (включая генераторы кислорода и спасательные жилеты), ремонтируемые агрегаты с серийными номерами (systems rotables — например, пусковые генераторы и ВСУ), ремонтируемые конструкционные элементы с серийными номерами (structural rotables; в том числе двери, закрылки и створки ниш шасси), ремонтопригодные компоненты без серийных номеров, а также ремонт конструкционных элементов и контроль деградации конструкции планера.
Услуги по дооснащению имеющихся парков будет предоставлять Boeing, но рабочую силу могут обеспечить как авиакомпании, так и провайдеры ТОиР, что открывает новые коммерческие возможности для отрасли.
Конструкционный контроль
Диагностический контроль состояния конструкционных элементов (structural health monitoring, SHM) — одна из наиболее обсуждаемых новых авиастроительных технологий. В ближайшие несколько лет датчики SHM станут неотъемлемой частью ряда элементов конструкции ВС. И хотя не стоит ожидать, что подобные продукты поступят на рынок послепродажного обслуживания в текущем году, оборонный сектор уже заявляет о готовности наладить серийное производство систем конструкционного контроля — пока для применения на гражданских вертолетах и беспилотных летательных аппаратах (БПЛА).
На рынке коммерческих авиаперевозок такие системы могут появиться в течение ближайших пяти лет. Ими можно будет оснащать как новые, так и уже эксплуатируемые типы ВС. Вряд ли в ближайшем будущем все элементы конструкции самолета удастся перевести на обслуживание по состоянию, но применение датчиков конструкционного контроля, к примеру, на элементах крепежа с большой долей вероятности изменит существующий подход к проведению регламентных работ: службы ТО смогут обследовать планеры на наличие усталостных трещин, используя новые методы неразрушающего контроля.
Так, Metis Design Corp. разработала комплекс цифровых сенсоров IntelliConnector. По заявлениям компании, это важный шаг на пути к коммерческому производству систем конструкционного контроля, поскольку датчики, входящие в состав IntelliConnector, фиксируются на поверхности диагностируемых деталей, а не заглубляются в них. Еще одно преимущество — способность датчиков взаимодействовать со специализированным программным обеспечением в зависимости от поставленных задач. Датчики обеспечивают оперативный мониторинг аномалий в элементах планера, таких как появление трещин или деламинация композиционных материалов. Metis разработала две версии базового датчика MD3: беспроводной MD4 и высокоскоростной MD7. В своих изысканиях компания сотрудничает с ВВС и ВМФ США, Национальным аэрокосмическим агентством NASA и рядом крупных авиакосмических производителей.
Исследованиями в этой области занимается и металлургический гигант Alcoa. Совместно с профильными лабораториями Стэнфордского университета корпорация работает над созданием многослойных электромагнитных датчиков (additive interleaved multilayer electromagnetic (AIME) sensors), способных обнаруживать возникновение усталостных трещин на самой ранней стадии. Фактически в датчики превращаются элементы крепежа планера — например, болты. По мнению разработчиков, коммерческий продукт, основанный на данной технологии, может поступить на рынок уже через два-три года.
Ожидается, что разработка, над которой трудится Alcoa, увеличит межинспекционные интервалы для стрингеров крыла с 5000 до 10000 ч, а в будущем, возможно, и вовсе упразднит необходимость в техобслуживании самолетов. Правда, на данный момент мысль о полном отказе от ТО кажется преждевременной. По мнению доктора Сета Кесслера, основателя и президента Metis Design Corp., в первые несколько лет наряду с применением новой технологии технические службы эксплуатантов продолжат выполнять стандартные осмотры ВС, чтобы удостовериться в надежности системы.
Контроль рабочего состояния бортового оборудования и систем
Помимо SHM, имеет смысл наблюдать за развитием технологии, лежащей в основе систем диагностического контроля рабочего состояния бортового оборудования (aircraft health monitoring, AHM). Так, на Boeing 787 будет стоять новейшая разработка Honeywell Aerospace — система информирования экипажа / система управления (CIS/MS). В отличие от предшественников она позволяет центрам обеспечения полетов в авиакомпаниях оперативно отслеживать данные о неисправностях парка и осуществлять ТО по состоянию. Предназначенная для 787-го система CIS/MS — одна из растущего числа продуктов диагностики бортового оборудования, способных принципиально изменить парадигму действий инженерных служб авиакомпаний по ремонту самолетных систем. В конечном итоге это может привести к снижению задержек ВС по причине механических отказов. Такие прогностические системы производят анализ динамических данных, ситуационное моделирование развития ситуации и оценивают вероятность возникновения неисправностей оборудования.
Система Honeywell располагается внутри центрального диагностического компьютера, следящего за работой электронных систем самолета. Путем анализа сообщений об ошибках, получаемых от различных самолетных систем, она способна определить первопричину неисправности, основываясь на взаимосвязи в работе этих систем. После локализации отказа информацию о нем прямо в полете можно отправить технической службе, например, по спутниковому каналу связи. Время, проходящее с момента получения сообщения о неисправности в полете до готовности техслужбы к замене быстросменного блока, называется виртуальной продолжительностью ТО. По утверждению Honeywell, эта концепция способна максимально увеличить коэффициент технической готовности ВС.
Каким образом интегрировать управление оперативными данными о работоспособности систем самолета, решать авиакомпаниям. Honeywell и другие производители систем AHS предоставляют услуги по динамическому мониторингу и анализу, но в конечном счете эксплуатанты сами выбирают метод управления данными, который им наиболее подходит.
Прогресс здесь могут замедлить устаревшие самолетные системы. "Дело в том, что за последние пять-десять лет прогностические модели ушли далеко вперед, — говорит Боб Уитвер, вице-президент Honeywell по перспективным технологиям. — Одной из трудностей работы с устаревшими системами является недостаточный набор предоставляемых ими данных, что может отрицательно влиять на точность используемых моделей".
Энергия из окружающей среды
Идея запитывать транспортные средства от природных источников — например, преобразуя солнечную энергию, дифференциал температур или даже тепловое излучение тела (так называемая концепция energy harvesting) — сегодня еще кажется фантастической. Наука делает лишь первые шаги в исследовании материалов и систем, способных использовать эту технологию, особенно в авиакосмической отрасли. Но сам принцип аккумулирования "даровой" пассивной энергии вполне может пригодиться авиации в ближайшие несколько лет, пусть даже лишь для запитывания устройств с малым энергопотреблением.
Так, компания EADS Innovation Works объявила в августе прошлого года о том, что приступает к испытаниям легковесной системы датчиков, использующей дифференциал температур воздуха внутри и снаружи салона самолета в качестве источника электричества для питания системы контроля работы бортового оборудования. По словам разработчика, температура за бортом самолета в полете может колебаться в диапазоне от –20 до –50°С, в то время как в салоне она остается неизменной — около 21°С. Термоэлектрический генератор преобразует создаваемый таким образом тепловой поток в электрический ток, достаточный для работы датчиков системы диагностики.
Идет работа и над другими подобными устройствами. Honeywell, например, исследует возможность создания энергоаккумулирующих датчиков для систем диагностики, а Airbus в опубликованном недавно прогнозе развития авиационных технологий упоминает возможность создания кресел, которые улавливали бы тепло, вырабатываемое телами пассажиров. Это тепло можно было бы преобразовывать в электричество для запитывания самолетных систем. Исследованиями в области собирания побочной природной энергии занят и Boeing, но практические результаты этой работы, скорее всего, будут реализованы лишь в перспективных авиалайнерах производителя.
Хотя идее аккумулирования "даровой" энергии еще далеко до коммерческого воплощения, уже сейчас ученые исследуют возможность применения этой технологии для питания таких устройств, как лампы для чтения или системы контроля состояния конструкционных элементов и бортового оборудования.
Новое в термобарьерных покрытиях
Актуальной темой в техобслуживании двигателей являются термобарьерные покрытия с низкой теплопроводностью. Путем добавления в подобные покрытия редкоземельных металлов компании Pratt & Whitney и Chromalloy добились практически 50%-ного уменьшения теплопроводности лопаток турбин высокого давления. Хотя высокая стоимость редкоземельных металлов, скорее всего, удорожит такие покрытия по сравнению с продуктами предыдущего поколения, обеспечиваемая ими низкая теплопроводность сулит неоспоримые преимущества в виде пониженного расхода топлива и увеличенного межремонтного ресурса деталей горячей секции двигателя. После того как Chromalloy в текущем году выпустит термобарьерное покрытие Low-k, специально разработанное для лопаток турбины высокого давления двигателя PW4000, можно ожидать всплеска конкуренции между производителями продуктов по снижению теплопроводности авиационных двигателей.
У немецкой компании MTU Aero Engines имеется собственный весомый опыт исследований в области термопокрытий. Ее новейшее достижение — инновационный метод нанесения покрытий, известный как кинетическое холодное газодинамическое напыление (kinetic cold gas spraying), или K3. Разработанный докторами Бертрамом Копперджером и Мануэлем Херттером, метод K3 основан на использовании пульверизатора для напыления покрытия в виде тонкодисперсного порошка. Он призван заменить используемый сейчас метод лазерного напыления. Этот метод применим для никелевых, титановых и магниевых сплавов. По словам Копперджера, высокая скорость, сообщаемая переносимым частицам, позволяет добиться толстого слоя покрытия, что повышает износостойкость обрабатываемых таким образом деталей. Разработчики утверждают, что метод K3 позволяет избежать "пористой структуры покрытий", которая получается при использовании традиционных методов термического напыления. По их мнению, новая технология открывает возможности для восстановительного ремонта деталей двигателя, ранее считавшихся неремонтопригодными по экономическим соображениям.
Самовосстанавливающиеся материалы
В настоящее время в университетах ведутся активные исследования в области самовосстанавливающихся материалов. Авиакосмическая промышленность тоже интересуется использованием материалов, которые могут ремонтировать себя сами. Вдохновленные способностями живых организмов к регенерации, ученые британского Бристольского университета в работе от 2007 г. описали, как полимеры могут имитировать функции человеческого тела, такие как свертывание крови, регенерация костной ткани и кровотечение, для самовосстановления в случае разрушения. А в минувшем году ученые и инженеры из Университета шт. Иллинойс обрисовали пути регенерации материалов благодаря использованию сетей капилляров, наполненных жидкостью.
Искусственные нейронные сети
Используя вычислительные модели для анализа накопленных данных о протекании процесса и прогнозирования возможных неисправностей, искусственные нейронные сети могут помочь выявить коррозию элементов планера и определить необходимость в техобслуживании двигателей. Такие сети смоделированы по подобию нейросетей, встречающихся в живых организмах; они способны обрабатывать ключевые данные, накопленные за период эксплуатации ВС, — например, хронологию ремонтов или информацию обо всех посещенных аэропортах — чтобы создать более точную картину того, каких именно проблем можно ожидать в будущем.
Нанотехнологии
Ведущие университеты мира в партнерстве с крупнейшими аэрокосмическими и оборонными предприятиями ведут работу над созданием наноматериалов, обладающих сверхвозможностями, такими как предотвращение обледенения и сохранение энергии. Так, исследовательский институт университета г. Дейтон, шт. Огайо, финансирует производство наноматериала под названием наноадаптивная гибридная ткань (nano adaptive hybrid fabric, NAHF-X), которую компания Goodrich планирует использовать в перспективных гражданских авиационных проектах. По словам представителей университета, NAHF-X — первый в истории наноматериал, который возможно производить серийно в промышленных количествах. Составляющие его углеродные нанотрубки могут придавать композитам такие свойства, как проводимость тепла и преобразование энергии. Тем самым подразумевается, что новый материал можно будет интегрировать в аккумулятор, датчик или нагревательный элемент, что обещает значительную экономию веса.
Сращивание систем развлечения с социальными сетями
Распространение концепции cloud computing (термин объединяет под "общей крышей" концепцию предоставления программного обеспечения как услуги (software-as-service, SAAS), удаленные хранилища данных, принципы предоставления программного обеспечения в аренду (application service providers, ASP)), а также социальных сетей произвело революцию в рекламе авиакомпаний, но развитие технологий обмена данными ведет к переменам и в конструкции систем развлечения на борту (in-flight entertainment, IFE). Поскольку все больше пассажиров берут на борт персональные электронные устройства, производители подобных систем сокращают вес своих продуктов, перекладывая функции интерфейса на индивидуальные гаджеты пользователей.
В начале декабря прошлого года Lufthansa Technik запустила интернет-услугу социального контента CloudStream, дающую пользователям доступ к мультимедийным приложениям с их личных устройств и позволяющую делиться таким контентом через социальные сети. CloudStream запущена в паре с новой опцией FlyNet, которая предоставляет пассажирам на межконтинентальных рейсах Lufthansa широкополосный доступ в Интернет через устройства с поддержкой беспроводного стандарта WLAN. Lufthansa в партнерстве с Panasonic Avionics Corp. и Deutsche Telecom пилотно запустила FlyNet сначала на рейсах из Франкфурта в Нью-Йорк, Детройт и Атланту.
По словам представителей Lufthansa, FlyNet будет доступен "практически на всех" межконтинентальных рейсах Lufthansa начиная с конца 2011 г.
Приложения для смартфонов и планшетников
В минувшем году количество пользователей смартфонов и планшетных ПК наподобие iPad превысило все ожидания. Рынок наводнили разнообразные профессиональные приложения для подобных устройств, и сегодня менеджер или инженер, использующий свой многофункциональный гаджет исключительно для переписки по электронной почте, упускает множество прекрасных возможностей автоматизировать свою информационную среду.
Американский двигателестроитель GE одним из первых приспособил многозадачные персональные устройства для нужд послепродажного обслуживания авиатехники. На авиасалоне в Фарнборо в июле прошлого года компания представила четыре комплекта прикладных программ под общим названием myEngines. Благодаря этим продуктам инженеры по ТО могут со своего Apple iPhone, Google Android или любого другого смартфона получить оперативный доступ к данным по всему парку двигателей перевозчика. Комплект "Ремонт" позволяет эксплуатантам отслеживать изменения в журналах регистрации работ на двигателе и просматривать отчеты о результатах осмотров прямо на экране, а также дает оперативный доступ к результатам диагностических проверок. Комплект "Материалы", предназначенный для внепланового обслуживания ВС, простаивающих по причине технической неисправности, предоставляет информацию о наличии на складе запчастей и их стоимости. Комплект "Рабочее состояние" осуществляет мониторинг парка двигателей авиакомпании и предупреждает техперсонал в случае отклонения параметров того или иного двигателя от нормативных величин. Комплект "Конфигурация" дает возможность производить поиск двигателей по бортовому номеру ВС, по порядковому номеру установки двигателя на крыле и его серийному номеру, а также позволяет отслеживать хронологию выполнения форм регламентов ТО.
В ноябре 2010 г. GE выпустила пятый комплект ПО, доведя общее количество предлагаемых прикладных программ до 20. Первым пользователем продукта myEngines стала чилийская LAN Airlines, которая применяет его для обслуживания двигателей CF6-80C2, GE90-115B, CFM56-5B и -5C. Представители GE заявляют, что в этом году выйдут новые программы этой серии.
