Áp dụng công nghệ sợi quang trên máy bay

Công nghệ sợi quang đã biến đổi cuộc sống trên trái đất bằng cách thay thế dây đồng để truyền các cuộc nói chuyện qua điện thoại, các thông tin trên Internet và các tín hiệu viễn thông khác.

Giờ đây, Các kỹ sư đang chuẩn bị cho một ứng dụng mới và quan trọng về sợi quang ứng dụng cho việc cất cánh bằng một công tắc mẫu, công tắc này hiện đã "sẵn sàng" cho việc thử nghiệm trên một chiếc máy bay thật sự. Công nghệ này còn có các ứng dụng tiềm năng khác trên các con đường cao tốc, như là ứng dụng thiết bị cảm biến "Trọng lượng khi chuyển động", dùng để đo trọng lượng của các xe tải chở hàng di chuyển với tốc độ nhanh mà không buộc phải dừng xe lại để cân.

Nghiên cứu này do bà Zhaoxia Xie và Ông Henry F. Taylor của trường đại học Texas A&M phát minh ra, được đăng trong ấn bản kỳ này của tạp chí Optics Letters, một tạp chí của hiệp hội quang học của Mỹ.

Thiết bị quang học mới của bà Xie và Ông Taylor đơn giản nhưng không thể thiếu trên một máy bay: đó là công tắc bật - tắt . Nó nhận biết tín hiệu ấn nút từ người phi công. Những công tắc như vậy thuờng dựa vào dòng điện và vì thế đòi hỏi phải có hệ thống dây điện mà hệ thống này có thể trở nên phức tạp và kềnh càng bởi có rất nhiều các nút bấm trong buồng lái và khắp cả máy bay. Nhưng hệ thống dựa trên sợi quang có thể biết được các tín hiệu ấn nút từ hàng trăm các nút bấm khác nhau cùng một lúc bằng cách nhận ra các tín hiệu ánh sáng đến từ các nút khác nhau này.

Bộ phận quan trọng của công tắc của trường đại học Texas A&M được gọi là dụng cụ đo giao thoa Fabry-Perot sợi (FFPI) . Nó gồm 2 gương song song. Khi ánh sáng trắng đi xuyên qua các tấm gương, một vài tia sáng chiếu vào giữa hai tấm gương và một số tia thì xuyên qua chúng. Các sóng ánh sáng này kết hợp với nhau hoặc "cản trở" nhau để sản xuất ra một dạng ánh sáng mới. Dạng ánh sáng giao thoa này thay đổi nếu khoảng cách giữa các gương thay đổi.

Trong thiết kế của trường đại học Texas A&M, một vật thể giống như một tấm ván nhỏ, được biết đến như là một mút chìa đỡ bao lơn được gắn chặt vào dụng cụ đo giao thoa. Tấm ván này tiếp đó được gắn vào một công tắc. Khi nhấn công tắc sẽ tạo ra một lực lên tấm ván làm cho tấm ván cong lại, gây ra sự thay đổi khoảng cách giữa các tấm gương và từ đó thay đổi dạng ánh sáng giao thoa nói trên.

Dạng ánh sáng giao thoa bị thay đổi này sẽ phát ra một tín hiệu cho biết rằng công tắc vừa bị ấn. Và thông tin này sẽ được truyền theo dạng quang học đến bộ phận mong muốn trên máy bay. Một mạng lưới các dụng cụ đo giao thoa và các thiết bị laser khác sẽ lọc các thay đổi bất thường về nhiệt độ và các nhiễu loạn khác để chỉ mỗi tín hiệu nhấn nút được xem là tín hiệu "hợp lệ".

Sử dụng sợi quang để truyền tín hiệu có những lợi ích cụ thể cho máy bay. Một hệ thống sợi quang thì nhẹ và không chiếm nhiều chỗ. Nó có thể "miễm nhiễm" với sét và các nhiễu loạn điện từ. Nó còn là một lựa chọn an toàn hơn cho máy bay vì nó khó gây ra đám cháy. Theo Quản Trị Hàng Không Liên Bang (FAA), có ít nhất 26 tai nạn hoặc các sự cố nghiêm trọng về máy bay từ năm 1983 là do cháy hoặc do các sự cố có liên quan đến hệ thống đường dây điện.

Trong tương lai phương pháp sợi quang sẽ được dùng cho cả máy bay quân sự và thương mại. Nó có thể hoặc là được dùng vào cái máy bay kiểu mới hoặc là được lắp trên các máy bay hiện có. Người sáng chế ra phương pháp này, nhà khoa học hàng đầu Xie cho biết, trên các máy bay mới thì các thiết bị thông tin bằng tiếng nói đã hoạt động dựa trên sợi quang. Vì vậy, Hợp nhất các thiết bị khác trên máy bay thành một hệ thống quang học duy nhất có thể tiết kiệm được trọng lượng, không gian, nhiên liệu và các chi phí xây dựng cho các máy bay tương lai.

Ông Lockheed Martin là một trong rất nhiều người ủng hộ nghiên cứu này. Bước tiếp theo là thử nghiệm hệ thống này trên một máy bay thật.

Theo bà Xie, công nghệ này còn có các ứng dụng tiềm năng cho các phương tiện giao thông khác.

Bà nhận xét rằng: "Do việc giao thông của xe tải và xe hơi trên các tuyến đường cao tốc có tầm quan trọng rất lớn, những hệ thống cân hiện tại với các cân tĩnh cồng kềnh và chậm không phải là một lựa chọn thích hợp. Vì vậy nhu cầu cần phải có một hệ thống "đo trọng lượng khi chuyển động" tin cậy, hiệu quả và kinh tế là rất cần thiết. Trong hệ thống đo trọng lượng khi chuyển động FFPI , các cảm biến quang học sẽ được gắn vào đường rãnh của các thanh kim loại để đo sức căng do các bánh của xe tải khi chuyển động gây ra. Vì vậy, có thể lựa chọn phương pháp này để thay thế cho việc dừng xe lại để cân vốn làm tốn thời gian, chậm và phức tạp mà các xe tải hiện thời vẫn phải thực hiện trên các con đường cao tốc.