Самарский студент разработает лазерную сигнализацию, срабатывающую на воду в авиатопливе

Студент Самарского университета им. Королева (вуза-участника национального проекта «Наука и университеты») разработает лазерную «сигнализацию», срабатывающую при наличии капель воды в авиационном топливе. Система поможет предотвращать авиационные ЧП, связанные с образованием льда в топливе во время полета. Подобных отечественных систем в России пока нет, данная разработка поможет решить задачу импортозамещения зарубежных аналогов. Проект мониторинга воды в авиационном топливе победил во Всероссийском конкурсе «УМНИК-Фотоника» и получил финансовую поддержку Фонда содействия инновациям.

«При заправке авиатехники в аэропортах необходим тщательный мониторинг наличия капель воды в топливе. Некоторое количество воды попадает в керосин прямо из окружающей атмосферы, также в топливо может попасть конденсат со стенок топливного резервуара. Во время полета, когда температура за бортом ниже нуля, в керосине из капелек воды могут образовываться кристаллы льда, что приводит к возникновению ледяных «засоров» в системе топливоподачи. Это чревато перебоями в работе двигателей и может стать причиной авиакатастрофы», — рассказал автор проекта, студент Естественнонаучного института Самарского университета им. Королева Андрей Пономарев.

Разрабатываемое устройство будет устанавливаться на авиационные топливозаправщики, как мобильные, так и стационарные, и по принципу своей работы будет напоминать систему лазерной сигнализации, известной всем по множеству кинофильмов — когда вокруг охраняемого ценного объекта, например, в музее, создается сеть из лазерных лучей. Стоит только грабителю «задеть» лазерный луч, срабатывает сигнализация. Самарская система контроля будет внутри топливопровода просвечивать лазером закачиваемое в самолет топливо в поисках вкраплений воды. Если в зоне ответственности датчика окажется капелька воды, лазерный луч рассеется на ней определенным образом и сработает тревога.

«В ходе заправки в аэропортах ведется постоянный контроль содержания воды в топливе, причем самыми разными способами. Оптический метод контроля отличается бóльшим быстродействием и высокой точностью, его можно использовать в непрерывном режиме работы, но, к сожалению, отечественных датчиков подобного типа в России пока не производят, а зарубежные оптические датчики очень дорогие, порядка 20 тысяч евро. Наша же система в случае ее серийного производства будет стоить на порядок дешевле, при этом все комплектующие в ней будут отечественными», — подчеркнул Андрей Пономарев.

По его словам, в качестве излучателя в системе будет использоваться диодный лазер определенной длины волны. Через передающую оптику луч лазера внутри трубопровода будет мониторить поток топлива, попадая на специальную отражающую поверхность, как на зеркало. Если в керосине окажутся капли воды, луч рассеется, изменится интенсивность сигнала, попадающего на приемный фотодиод. По уровню электрического сигнала система определит концентрацию воды в топливе.

Согласно проектным характеристикам, разрабатываемая система будет обладать высокой чувствительностью: датчик сможет в реальном времени автоматически обнаруживать воду в концентрации одной массовой доли на миллион, что сопоставимо с требованиями к предельно допустимым параметрам в авиации (одна массовая доля на миллион в данном случае будет означать около 1 миллилитра воды — это примерно одна пятая чайной ложки — на 1 тонну керосина). Быстродействие срабатывания прибора составит доли секунды, то есть, если норма концентрации воды будет превышена, можно будет оперативно остановить подачу топлива.

Как ожидается, проект будет реализован в течение двух лет. В настоящее время собрана лабораторная экспериментальная установка, на ней проводится комплекс исследований, по результатам которых будет создан рабочий макет датчика. На финальной стадии разработку планируется запатентовать.

Конкурс «УМНИК-фотоника» проводится для поддержки проектов молодых ученых в области фотоники, радиофотоники, оптоэлектроники и смежных областей в интересах организаций консорциума Центра компетенций НТИ «Фотоника». Конкурс направлен на стимулирование молодых ученых и специалистов к созданию малых инновационных предприятий, необходимых для коммерциализации результатов данных научных разработок. В конкурсе «УМНИК-фотоника» могут принимать участие студенты, аспиранты, молодые ученые, инноваторы, предприниматели и сотрудники высокотехнологичных компаний в возрасте от 18 до 30 лет.