JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise

I Huskvarna har Saab ­Avionics Systems utvecklat ett fiberoptiskt sensorsystem som kan övervaka temperaturen i ett flygplans luftsystem. Under närmare två år har företaget, i samarbete med Airbus, skräddarsytt systemet för flygplansmodellen A350. Men potentialen är klart större, tekniken kan exempelvis användas för att mäta både töjning och vibration i en flygplanskropp.

I februari kom beskedet. Den europeiska flygplanstillverkaren Airbus ska installera Saab Avionics sensorsystem baserat på ett fibergitter i sina nytillverkade plan av flaggskeppmodellen A350. Ordervärdet är inte officiellt, men det är en strategisk affär som kan ge ringar på vattnet.

Christer Lundgren

– Fibergitter har använts länge för att mäta temperatur, men så vitt vi vet är vi först i världen med att använda tekniken i kommersiella flygplan, säger Christer Lundgren, marknadsansvarig på Saab Avionics, och förtydligar:

– Vår kund säger att vi är det enda företaget som kvalificerat denna teknik för flygbruk.

Det är OHDS-systemet som ska förnyas i A350. OHDS är kort för Over Heat Detection System och har till uppgift att övervaka temperaturen i varmluftskanaler som går från jetmotorn till flygplanskroppen.

OHDS-systemet som Saab utvecklat med Airbus består i stort av en elektronikenhet, en dator, kraftaggregat och kommunikation med det överordnade flygsystem via databussar. Allt är kopplat till en glasfiber med gitter, som utgör själva sensorn. Elektronikenheten har sex fiberanslutningar. Likaså ingår ljusstarka lysdioder som ljuskälla, en spektrometer som mäter våglängden hos den reflekterade ljussignalen och en del optiska ­omponenter för att koppla ihop alltsammans. Fibern placeras längs ett rörsystem i flygplanet som leder varmluft från motorn till ett apparatrum, där den kyls ner för att bland annat skapa trycket i kabinen.

Den varma luften som tappas av från motorerna skapar trycket i passagerarkabinen, men även annat som exempelvis kylluft till planet.

– Blir det läckage i kanalen går det inte att upprätthålla trycket i kabinen. Men ett läckage är också farligt för luften som tappas av från motorn är varm, runt 200°C. Om den blåser mot flygplanets struktur kan den fördärvas. Det är speciellt känsligt i moderna flygplan som är tillverkade i kompositstrukturer i plast.

Traditionella OHDS-system bygger på en elektrisk ledning med ett så kallat eutektiskt salt som smälter vid en viss temperatur. Vid läckage skapas en kortslutning och ett larm om att en läcka uppstått någonstans på ledningen.

Det nya sensorsystemet är betydligt mer specifikt. Det anger var läckan finns samtidigt som det i i realtid kan ange temperaturen med en noggrannhet på ±5°C i varje mätpunkt.

– Det betyder att även en mycket liten läcka kan upptäckas tidigt. Därmed går det att planera ett underhåll istället för att som idag tvingas ställa in en flygning.

Tekniken bygger på att man placerar en glasfiber längs rörsystemet i flygplanet som leder varmluft från motorn. Fibern innehåller ett mönster av varierande brytningsindex som skrivs in i kärnan.

När ljus skickas in i fibern reflekteras det på ett visst specifikt sätt – varje mönster ger ett eget fingeravtryck och tillämpningen avgör var respektive mönster ska placeras (se rutan).

Så mäter fibern temperaturen

I en glasfiber skrivs ett specifikt mönster – ett så kallat Fiber Bragg Gratings (FBG) eller gitter – in i kärnan. I Saabssystem kan de olika mönstren placeras med cirka en centimeters avstånd från varandra.

En bredbandig ljuskälla skickar ljus i fibern, varmed varje gitter reflekterar en mycket specifik våglängd – dess centervåglängd. Det kan ses som gittrets fingeravtryck vid en viss temperatur.

Om temperaturen ändras vid ett visst gitter, ändras även våglängden hos det reflekterad ljuset. En grad Celsius motsvarar cirka 10 pikometer i våglängdsförändring.

Två gitter som följer på varandra måste skilja så pass mycket i centervåglängd att de inte kan blandas ihop på grund av att temperaturen ändrat sig någonstans. Avståndet i våglängd mellan gittren måste vara så stort att temperaturområdet som detekteras täcks in inom halva avståndet annars är det inte otvetydigt från vilket gitter en reflektion kommer.

I en dator jämförs insamlat mätdata med en temperaturprofil över flygplanskroppen. På så sätt går det att säga exakt var en eventuell temperaturförändring finns med en noggrannhet på ±5°C.

Systemet mäter i realtid och det tar 500 ms att mäta alla gitter i hela fibern. Det betyder att alla mätpunkter kontrolleras två gånger per sekund.

Normal temperatur ligger mellan 20°C och 100°C, medan systemet som standard kan mäta upp till 300°C vilket kan utökas till 600°C.

ed systemet för A350 går det att mäta temperaturen längs en fiber upp till 60 meter med en upplösning på någon centimeter. Men det är inget som hindrar att man skapar ett system som kan övervaka betydligt längre sträckor om effekten hos ljuskällan skruvas upp.

Till skillnad mot äldre OHDS-system kräver det nya betydligt färre komponenter, kontaktdon och kablar – vilket direkt avspeglar sig i lägre vikt. Det kan handla om en viktminskning på runt 80 procent, även om inte Saab vill säga hur stor den är för A350.

– Vi vet exakt vad vi har sparat för vikt, men vi kan inte av kommersiella skäl avslöja specifika data för det aktuella systemet, säger Christer Lundgren.

Samtidig pekar han på en annan intressant detalj.

Normalt måste flygplan av säkerhetsskäl ha dubbla system, utifall ett skulle fallera. Saab menar dock att det egenutvecklade systemet klarar säkerhetskraven med enbart en fiber.

– Vi skapar redundans på annat sätt än att ha två parallella fibersystem. Hur vi gör det vill vi däremot inte berätta för resten av branschen, eftersom vi är så pass tidigt ute med detta.

Systemet är utvecklat i Huskvarna, där de olika produkterna specificerats. Företaget samarbetar framförallt med två viktiga men icke namngivna underleverantörer. Den ena står för fibern med gitter, den andra för spektrometern (interrogatorn) som mäter våglängden hos den reflekterade ljussignalen.

I flygplanet dras fibern i ett hölje som skyddar för mekanisk belastning, vibration och fukt.

– Där ligger också en del av den kompetens som vi har utvecklat. Höljet är det som gör att fibern går att hantera inom flygplansproduktion.

Framåt kommer aktiviteten i lokalerna i Huskvarna att behöva höjas. Fler elektronik- och dataingenjörer behöver rekryteras. Likaså måste produktionen utökas, då OHDS-systemet ska slutmonteras i staden.

Samtidigt menar Saab att detta bara är början.

– Bara det vi kallar OHDS-system har en jättepotential. Sen har vi en mängd andra tillämpningar som vi vill titta lite mer på och utveckla sensorlösningar för.

En möjlighet är att skapa andra funktioner där värme står i centrum, som brandvarningssystem. En annan är att använda tekniken för att mäta vibration och töjning för att på så sätt avgöra hur belastade olika delar av ett flygplan är.

– Vi tittar på att använda tekniken för så kallad Health Monitoring, som betyder att man kartlägger hur bra flygplanet mår. Med ett sådant system kan man kanske förlänga underhållsintervallet om det exempelvis inte varit så mycket mekanisk stress på planet under de senaste månaderna. Idag gör man mycket schablonmässiga undersökningar.

FAKTA: Airbus flaggskepp A350

Flygplansmodellen A350 är flygplanstillverkaren Airbus nya flaggskepp. Det blev tydligt för en dryg månad sedan, när Airbus meddelade att tillverkningen av superjumbon A380 upphör.

A380:s öde beslutades efter att flygbolaget Emirates drog tillbaka en stororder som skulle säkra framtiden för flygplansmodellen. De höga bränslekostnaderna påstås vara dödsstöten. Istället valde Emirates att beställa 70 plan av de mindre modellerna A350 och A330.

A350 är ett långdistansplan som sattes i kommersiell trafik för drygt fyra år sedan. Det är Airbus största flygmodell efter A380. Båda modellerna är runt 73 meter långa men A380 är drygt sju meter högre än A350, som har kapacitet för 369 passagerare istället för 525.

I skrivande stund har Airbus fått order på cirka 900 plan av modellen A350, varav företaget hunnit leverera omkring 250. För tillfället tillverkar företaget 10 till 12 A350 i månaden.

Saabs sensorsystem ska in alla nytillverkade flygplan.

MER LÄSNING:
 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)