Sensor spoort ijs in vliegtuigtank op

Stamm (28): "Eens om de twee jaar blijven vliegtuigen langer dan gewoonlijk aan de grond voor een ‘groot onderhoud’. Werkelijk alles wordt hier dan gecheckt. Dat moet ook, want veiligheid primeert en de voorschriften zijn enorm strikt. Brussels Airlines bouwt zelf geen vliegtuigen, maar koopt ze aan en probeert ze zo lang mogelijk in topvorm te houden. Met succes: sommige vliegtuigen zijn meer dan twintig jaar oud en vliegen nog perfect. Zo’n toestel kan normaal gezien zelfs dertig jaar worden. Maar die gevorderde leeftijd brengt natuurlijk slijtage en probleempjes met zich mee die zelfs de architecten van deze toestellen nooit konden voorzien."

Om die op te vangen en te verhelpen, klopte Brussels Airlines zo’n tien jaar geleden aan bij het Departement Materiaalkunde van de KU Leuven. Of ze vanuit de universiteit oplossingen konden bieden voor veelvoorkomende problemen? "Inmiddels hebben we verschillende nieuwe technieken geïntroduceerd die tegelijk hun weg vonden naar onderzoekartikels en doctoraten", zegt Stamm. "Denk bijvoorbeeld aan een sensor die door vochtdetectie veelvoorkomende corrosie in de draagstructuur van een vliegtuig kan voorkomen, of een ultrasoon monitoringsysteem dat schade aan onderdelen in een vroeg stadium kan detecteren."

Het smelt dat het kraakt

Stamms eigen doctoraat focust op het opsporen van ijs in de brandstoftank van een vliegtuig. "Tijdens een vlucht komt er op verschillende manieren water in de tank terecht", legt hij uit. "Bijvoorbeeld via het ontluchtingssysteem, waarlangs omgevingslucht binnen­stroomt. Vochtige lucht condenseert tot water en dat bevriest omdat de buitentemperatuur op grote hoogte daalt tot -50 graden celsius."

"Echt gevaarlijk zijn kleine hoeveelheden ijs of water in zo’n tank niet. Maar een teveel kan leiden tot corrosie van onderdelen of schimmelvorming. En wanneer het op verkeerde plekken vriest, kunnen pijpen barsten of pompen beschadigd raken. Dat alles brengt stevige onderhoudswerken met zich mee, die vliegtuigen voor lange tijd aan de grond houden. Tijdens de check-ups wordt het water afgevoerd uit de tank, maar voor ijs ligt het moeilijker."

Stamm bouwde een toestel dat ijs gericht kan opsporen en het verloop van het smeltproces monitoren. "Het principe is simpel", zegt hij. "Ik heb een sensor ontworpen die ultrasoon geluid detecteert, geluidsfrequenties hoger dan 20 kHz. Wanneer je een ijsblokje in een glas cola doet, hoor je het weleens kraken. Iets soortgelijks hoor je voortdurend bij ultrasoon geluid. Het komt van de microkristallen in ijs, die tijdens het smeltproces imploderen. Zolang er geluidssignalen uitgezonden worden, is er nog smeltend ijs in de tank aanwezig."

Echt gevaarlijk zijn kleine hoeveelheden ijs of water in zo’n tank niet. Maar een teveel kan leiden tot corrosie van onderdelen of schimmelvorming. En wanneer het op verkeerde plekken vriest, kunnen pijpen barsten of pompen beschadigd raken.

"Met het apparaatje kan je het ijs niet verwijderen, maar we zijn al een stap verder als we weten in welke vliegtuigen ijs zit en waar zich dat precies bevindt. Je bespaart bijvoorbeeld tijd bij de check-ups, omdat je bij vliegtuigen zonder ijs in de tank niet hoeft te raden naar de smelttijd en niet hoeft te wachten om te starten met de waterafvoer. Andere vliegtuigen krijgen op die manier dan weer meer tijd voor het smeltproces. Daarnaast krijgen technici gerichter informatie over de hoeveelheid ijs voor en na de waterafvoerprocedure. Op die manier kunnen ze het proces optimaliseren en de check-ups efficiënter maken."

Voeding en kernafval

Het systeem is niet uitsluitend geschikt voor de luchtvaartsector, zegt Stamm. Ook andere industriële sectoren tonen interesse. "De voedingsindustrie, bijvoorbeeld, waar men ook te maken krijgt met ijsvorming. En onlangs sprak ik zelfs met een bedrijf dat kernafval verwerkt. Eén van de sterktes van het systeem is dat het aan de buitenkant kan aangebracht worden, omdat geluid zich door wanden heen verplaatst."

Bron: KULeuven.be