Teknologi til himmels

I 2002 kolliderte to fly i lufta over den sydtyske byen Überlingen ved bredden av Bodensjøen. Det ene var et russisk passasjerfly på vei fra Moskva til Barcelona. Det andre var et fraktfly på vei fra Den persiske gulf til Belgia. 71 personer døde i ulykken.

Sikkerheten må økes

Når luftfarten tiltar, flyavgangene blir tettere, og stadig flere fly sirkler over flyplassene i påvente om å få lande, da øker også mulighetene for ulykker.

Bare i fjor vokste den internasjonale flytrafikken totalt med 5,9 prosent. Parallelt med denne økningen har europeisk luftfart gått ned på avstanden mellom fly i lufta. Den minimale høydeavstanden mellom fly i luftrommet har blitt halvert fra 600 til 300 meter for fly som flyr over 29 000 fot. Hensikten har vært å øke kapasiteten med 20 prosent.

Flyrutene blir kortere, og flyselskapene beregner å spare svimlende 30 milliarder kroner årlig bare i drivstoff.

Men hvordan går det med sikkerheten oppi dette? Etter en rekke flyulykker i 2001–2002 grep EU inn og bestemte at områder skulle gjennomgåes og vurderes med tanke på sikkerhet. Flere prosjekt ble igangsatt innenfor EUs 6. rammeprogram – blant annet Hastac-prosjektet – som skulle utvikle neste generasjons trykksensorer for bedre høydemåling i fly.

Neste generasjon sensorer

For snart tre år siden søkte SINTEF og Hortensbedriften Memscap om finansiering til å få lage neste generasjons høypresisjons høydemålere i fly.

Sammen med engelske og rumenske partnere fikk de norske partene tilslaget på et prosjekt til nesten 3 millioner euro. Prosjektet skulle løfte dagens teknologi fram gjennom neste generasjons trykksensor, og lage en sensorplattform for de neste tjue årene.

I dag er partene nesten i mål.

– Det er behov for sensorer i fly med bedre nøyaktighet enn dagens som er store og pålitelige, men dyre systemer, sier Sigurd Moe ved SINTEF IKT.

– Blant annet må de ha bedre stabilitet i levetiden. Utfordringen med dagens sensorer er at de må kontrolleres og kalibreres med jevne mellomrom, og dette er dyrt siden flyet da må stå på bakken.

Memscap

– Mange vet ikke at en av nøkkelkomponentene i dagens internasjonale fly er basert på norsk teknologi, forteller Ole Henrik Gusland hos Memscap. Bedriften har produsert sensorer til flybransjen i over tjue år, og har nylig levert kabintrykksensorer til megajumboen Airbus 380 og til Boeing 787 Dreamliner.

Den norske bedriften var tidligere et datterselskap av SensoNor, men ble kjøpt opp av Memscap SA i 2002. Produktporteføljen består av høypresisjons trykksensorer for luftfart samt medisinske trykksensorer.

To fly som er plassert i ulike korridorer, må holde seg nøyaktig i riktig høyde under hele flyturen for å unngå at mulige problemer oppstår, forklarer Gusland – Dette betyr at høydesensorene må være riktige selv om flyet beveger seg gjennom varme og kalde luftlag, og denne nøyaktigheten må bevares under hele flyets levetid. På bakken og oppe i lufta over Dubai kan for eksempel temperaturen variere fra pluss 50 til minus 60. Slike temperaturforskjeller er en stor utfordring for elektronikksystemene i flyet. Flyselskapene ønsker så sjelden som mulig å sette flyet på bakken for kalibrering.

MiNalab

Til nå har Memscap brukt SensoNor som produsent for silisiumbrikker som så monteres og kapsles, men siden SensoNor har blitt kjøpt opp av en tysk gigant, har Memscap de siste årene brukt Mikro- og nanolaboratoriet ved SINTEF (Minalab) til de mest forsknings- og utviklingsorienterte prosjektene.

– SINTEF er forskningsrettet, og vi ser dem som småskalaprodusenter og et supplement til andre fordi de er nær og har mye nytt og avansert utstyr for sensortilvirkning, sier Gusland.

Fjæroppheng

– Når en ny sensorbrikke utvikles, er det viktig å forstå kriteriene til kundene. Dette blir rammebetingelsene våre og førende for designet. I dette tilfellet var kravet et ekstremt stabilt signal. Sensoren må ikke påvirkes av ytre betingelser, forteller Sigurd Moe ved SINTEF IaKT.

Problemet er at det kan oppstå mekaniske spenninger i selve koblingen mot sensor pakken. Forskerne måtte derfor lage en silisiumbasert sensorstruktur der spenninger ikke ville forplante seg inn i selve brikken. Løsningen ble et fjæropphengt silisium element der den trykkfølsomme delen ikke blir på virket selv om innfestingen strekker og drar i elementet.

SINTEF lager silisiumskiver med hundrevis av brikker på hver skive. Flere skiver legges oppå hverandre og sammenføyes før oppsaging i brikker. En og en brikke plukkes så og monteres inn i en sensor pakke som er utviklet av Memscap. Bedriften produserer, sammenstiller og tester sensorpakken selv.

De første prototypene er nå levert fra forskerne til videre testing og montasje hos Memscap. I første halvdel av 2008 skal sensorene basert på ny teknologi, testflyves.

– Vi mener dagens design er svært godt.

Vi kan se at det har lovende egenskaper til å møte kravene til framtidens fly, sier Sigurd Moe.

 

Av Åse Dragland