211service.com
Fiberoptik på ett plan
Det finns mer än hundra miles av elektriska ledningar i det genomsnittliga planet, som styr nästan allt från landningsställ till flygvärdinnans samtal. All den isolerade koppartråden är ett stort ansvar: den är tung, den är känslig för elektromagnetiska störningar, och när den inte underhålls korrekt kan den orsaka systemfel och bränder.
Buntar med isolerad tråd på flygplan är tunga och dyra att underhålla. Att skicka signaler via en enda fiberoptisk linje kan spara hundratals pund och förenkla underhållet. (Kredit: Corbis)
Nu har forskare vid Texas A&M University i College Station hittat ett sätt att ersätta några av dessa ledningar med fiberoptisk teknologi, som är lättare än koppartråd, mindre benägen för elektromagnetiska störningar och immun mot elektriska kortslutningar. De har utvecklat en ny optisk omkopplare som kan integreras i cockpitkontroller för att hantera operationer som måste slås på eller av – till exempel landningsställ, displayer och manuell växling mellan bränsletankar.
För närvarande är på-av-brytare i en sittbrunn fästa på separata ledningar som slingrar sig genom ett plan och styr olika funktioner. Underhållskostnaden för en sådan installation kan vara hög, säger Zhaoxia Xie, forskare på Texas A&M-projektet. Om en strömbrytare inte fungerar på grund av ledningsproblem djupt inne i planet, kan det ta mycket tid och ansträngning att jaga den felande linjen, eftersom mängder av ledningar är hopbuntade.
Switchen som Xie utvecklade med sena Henry Taylor , professor i el- och datorteknik vid Texas A&M, kan känna om en knapp har tryckts från av till på. Information från den fiberbaserade enheten skulle kunna dirigeras till en huvudfiberartär, som skulle bära hundratals signaler samtidigt. Xie säger att det skulle eliminera huvuddelen av ledningar, förenkla underhållet och minska kostnaderna.
I hjärtat av enheten finns ett 10 millimeter långt avkänningselement, inbäddat i fiber med en diameter på 125 mikrometer. Denna sensor är sammansatt av två speglar som är transparenta och reflekterande, som låter ljus komma in, reflekteras fram och tillbaka mellan dem och sedan passera igenom. När ljusvågor studsar mellan speglarna bildar de interferensmönster som ändras beroende på speglarnas position. Forskarna drog fördel av den här egenskapen genom att koppla sin strömbrytare till en konsol som lätt justerar speglarnas läge när en cockpitknapp trycks in. Genom att ändra avståndet mellan speglarna justeras interferensmönstret, vilket signalerar om strömbrytaren är på eller av.
Även om ingenjörer har arbetat med att ersätta flygplansledningar med fiber i flera år, har de bara haft måttlig framgång. Boeings 777 – byggd i mitten av 1990-talet – använder ett fiberoptiskt kommunikationsnätverk, men designen och implementeringen var mer eller mindre ett experiment, säger Dan Martinec, teknisk chef för industriverksamhet på ARINC , ett Annapolis-baserat flygkommunikationsföretag. Nätverket var inte ett kritiskt system, säger han. Dessutom var den överdesignad, med mer utrymme för fel än vad som skulle vara kostnadseffektivt om det implementerades brett i branschen. Men, säger han, kommer Boeings 787-plan, en ny flotta som är planerad att flyga 2007, att ha ett mer kostnadseffektivt optiskt kommunikationsnätverk ombord.
Martinec är skeptisk till att Texas A&M-forskningen någonsin kommer att göra det till flygplan. Men Fazi säger att byte av de elektriska kablarna som är anslutna till switchar kan ge tillräckliga viktbesparingar för att göra tekniken kostnadseffektiv. Även om bara ett par hundra pund går förlorade från ett plan, säger han, är det fortfarande betydande.
Mycket mer arbete måste göras för att göra den optiska omkopplaren redo för implementering, säger Xie. Nästa steg är att testa installationen på ett plan för att bestämma de extrema temperaturer och vibrationer som den tål.