211service.com
Glasvezel op een vliegtuig
Er zijn meer dan honderd mijl aan elektrische draden in het gemiddelde vliegtuig, die bijna alles regelen, van landingsgestel tot oproepen van stewardessen. Al dat geïsoleerde koperdraad is een grote verantwoordelijkheid: het is zwaar, het is gevoelig voor elektromagnetische interferentie en als het niet goed wordt onderhouden, kan het systeemstoringen en brand veroorzaken.
Bundels geïsoleerd draad in vliegtuigen zijn zwaar en duur in onderhoud. Het verzenden van signalen via een enkele glasvezellijn kan honderden euro's besparen en het onderhoud vereenvoudigen. (Tegoed: Corbis)
Nu hebben onderzoekers van de Texas A&M University in College Station een manier gevonden om sommige van deze draden te vervangen door glasvezeltechnologie, die lichter is dan koperdraad, minder vatbaar voor elektromagnetische interferentie en immuun voor elektrische kortsluitingen. Ze hebben een nieuwe optische schakelaar ontwikkeld die kan worden geïntegreerd in de cockpitbediening om operaties te beheren die moeten worden in- of uitgeschakeld, bijvoorbeeld landingsgestel, displays en handmatig schakelen tussen brandstoftanks.
Momenteel zijn aan-uitschakelaars in een cockpit bevestigd aan afzonderlijke draden die door een vliegtuig slingeren en verschillende functies regelen. De onderhoudskosten voor een dergelijke opstelling kunnen hoog zijn, zegt Zhaoxia Xie, een onderzoeker van het Texas A&M-project. Als een schakelaar niet werkt vanwege bedradingsproblemen diep in het vliegtuig, kan het zoeken naar de overtredende lijn veel tijd en moeite kosten, omdat tientallen draden bij elkaar zijn gebundeld.
De switch die Xie ontwikkelde met wijlen Henry Taylor , hoogleraar elektrotechniek en computertechniek aan Texas A&M, kan voelen of een knop van uit naar aan is ingedrukt. Informatie van het op glasvezel gebaseerde apparaat zou naar een hoofdader van de glasvezel kunnen worden geleid, die honderden signalen tegelijk zou vervoeren. Xie zegt dat dit het grootste deel van de draden zou elimineren, het onderhoud zou vereenvoudigen en de kosten zou verlagen.
Het hart van het apparaat is een 10 millimeter lang meetelement, ingebed in vezels met een diameter van 125 micrometer. Deze sensor bestaat uit twee spiegels die zowel transparant als reflecterend zijn, waardoor licht kan binnenkomen, heen en weer kan reflecteren en er vervolgens doorheen kan gaan. Terwijl lichtgolven tussen de spiegels kaatsen, vormen ze interferentiepatronen die veranderen afhankelijk van de positie van de spiegels. De onderzoekers maakten gebruik van deze eigenschap door hun schakelaar aan te sluiten op een cantilever die de positie van de spiegels enigszins aanpast wanneer een cockpitknop wordt ingedrukt. Door de afstand tussen de spiegels te wijzigen, wordt het interferentiepatroon aangepast, waardoor wordt gesignaleerd of de schakelaar aan of uit staat.
Hoewel ingenieurs al jaren werken aan het vervangen van vliegtuigbedrading door glasvezel, hebben ze slechts matig succes gehad. De 777 van Boeing, gebouwd in het midden van de jaren negentig, maakt gebruik van een glasvezelcommunicatienetwerk, maar het ontwerp en de implementatie waren min of meer een experiment, zegt Dan Martinec, technisch directeur van industriële activiteiten bij ARINC , een in Annapolis gevestigd luchtvaartcommunicatiebedrijf. Het netwerk was geen kritisch systeem, zegt hij. Bovendien was het overontworpen, met meer ruimte voor fouten dan kosteneffectief zou zijn als het op grote schaal in de industrie zou worden geïmplementeerd. Hij zegt echter dat de 787-vliegtuigen van Boeing, een nieuwe vloot die in 2007 zal vliegen, een kosteneffectiever optisch communicatienetwerk aan boord zullen hebben.
Martinec is sceptisch dat het Texas A&M-onderzoek ooit in vliegtuigen zal komen. Maar Fazi zegt dat het vervangen van de elektrische draden die zijn aangesloten op schakelaars voldoende gewichtsbesparingen kan opleveren om de technologie kosteneffectief te maken. Zelfs als er maar een paar honderd pond verloren gaat uit een vliegtuig, zegt hij, is dat nog steeds aanzienlijk.
Er moet nog veel werk verzet worden om de optische switch klaar te maken voor implementatie, zegt Xie. De volgende stap is om de opstelling in een vliegtuig te testen om de extreme temperaturen en trillingen te bepalen die het kan weerstaan.