Kiedy wsiadamy do samolotu, zakładamy, że każdy jego element został dokładnie sprawdzony — od silników, po najmniejsze fragmenty skrzydeł. Ale jak właściwie kontroluje się materiały, z których zbudowane są współczesne maszyny latające? I jak zrobić to bez rozcinania skrzydła na pół?
Okazuje się, że odpowiedzią są… fale terahercowe, a dokładniej — przenośny skaner PHASR, opisany w najnowszych badaniach naukowców z 2024 roku.
Co to są fale terahercowe?
Fale terahercowe (THz) to rodzaj fal elektromagnetycznych — takich samych jak fale radiowe, mikrofale czy światło, ale o częstotliwości pomiędzy mikrofalami a promieniowaniem podczerwonym.
Najważniejsze jest to, że nie są szkodliwe (niejonizujące), a jednocześnie potrafią przenikać przez niektóre materiały, takie jak tworzywa sztuczne czy kompozyty.
Można więc użyć ich jak „rentgena”, który nie irradiuje, i przy tym daje bardzo precyzyjne dane.
PHASR – ręczny skaner przyszłości
W opisywanym badaniu naukowcy stworzyli przenośny skaner nazwany PHASR.
Wygląda on jak większy aparat fotograficzny, ale zamiast zdjęć robi… obrazy terahercowe.
Dlaczego to przełom?
1. Jest ręczny – można go wziąć do hangaru czy na halę montażową
Nie trzeba wozić wielkich przemysłowych maszyn. Można po prostu podejść do fragmentu skrzydła i go przeskanować.
2. Rejestruje dwie polaryzacje fal THz
To oznacza, że skaner patrzy na strukturę materiału pod dwoma „kątami elektromagnetycznymi”.
Dzięki temu potrafi odróżnić różne ułożenia włókien węglowych.
3. Widzimy nie tylko powierzchnię, ale i pierwsze warstwy pod spodem
To kluczowe w kontrolowaniu jakości — wiele defektów zaczyna się właśnie tu: w mikrospękaniach, przerwaniach włókien, miejscach o niejednolitej grubości.
A co dokładnie badano?
Naukowcy testowali PHASR na panelach z włókien węglowych (CFRP) — to ultralekkie, wytrzymałe materiały, z których buduje się:
- skrzydła,
- kadłuby,
- części wnętrza samolotu,
- pokrycia radomów.
Materiały te dostarczył m.in. Boeing Research & Technology, więc mamy tu rzeczywiste komponenty z przemysłu lotniczego, a nie laboratoryjne próbki.
Co skaner potrafił wykryć?
W badaniu pokazano, że PHASR potrafi rozpoznać:
✔ różne ułożenia włókien
Każde włókno węglowe ma swój „kierunek”. Jeśli w procesie produkcji coś pójdzie nie tak, włókna mogą się ułożyć inaczej — co wpływa na wytrzymałość skrzydła.
✔ zmiany grubości pierwszej warstwy
Nierówna grubość może oznaczać problem w procesie laminowania.
✔ delikatne defekty powierzchni, których nie widać gołym okiem
Mikropęknięcia, nieciągłości, pęcherzyki powietrza.
I wszystko to bez dotykania materiału, bez niszczenia go i bez rozbierania konstrukcji.
Gdzie można to wykorzystać?
1. Kontrola jakości w fabrykach samolotów
PHASR może być używany bezpośrednio na linii montażowej. Pracownik podchodzi, skanuje panel i w kilka sekund wie, czy coś jest nie tak.
2. Przeglądy techniczne w hangarach
Samolot nie musi być rozbierany. Wystarczy przeskanować interesujący fragment np. skrzydła czy statecznika.
3. Naprawy w terenie
Na lotniskach regionalnych czy wojskowych, gdzie nie ma dużego sprzętu diagnostycznego, takie urządzenie może być kluczowe.
4. Inne branże niż lotnictwo
Technologia THz świetnie sprawdza się także w:
- przemyśle motoryzacyjnym (analiza elementów kompozytowych),
- produkcji łodzi i sprzętu sportowego (szybowce, rowery z carbonu),
- kontroli jakości elektroniki (np. wykrywanie delaminacji w płytkach PCB).
Dlaczego to takie ważne?
Nowoczesne samoloty są zbudowane w dużej części z kompozytów — lekkich, ale wymagających bardzo precyzyjnej kontroli.
PHASR pozwala tę kontrolę zrobić:
- szybko,
- bezpiecznie,
- bez niszczenia materiału,
- i bez kosztownych, dużych maszyn.
To krok w stronę mobilnych systemów NDT (ang. Non-Destructive Testing), które mogą całkowicie zmienić sposób produkcji i serwisowania samolotów.
Źródło: Xu, K., Harris, Z. B., Vahey, P., & Arbab, M. H. (2024). THz polarimetric imaging of carbon fiber-reinforced composites using the portable handheld spectral reflection (PHASR) scanner. Sensors, 24(23), 7467.