Композитные материалы — основа современной авиации, космической техники, ветрогенераторов и скоростного транспорта. Их главная опасность — скрытое накопление повреждений, сначала трескается связующая смола, затем рвутся волокна, и лишь спустя время возникает видимая трещина.

Инженеры вынуждены закладывать избыточный запас прочности, утолщая детали, что ведет к перерасходу топлива (до десятков тонн керосина за срок службы самолета), увеличению затрат на 40% и лишним отходам. Раньше деформации отслеживали точечными датчиками, которые давали локальную картину и часто отклеивались.

Оптический бесконтактный метод — корреляция цифровых изображений — позволяет получать полную карту деформаций, но при циклических испытаниях композитов возникали две проблемы, колоссальный объем видеоданных (терабайты) и искажения у краев отверстий под крепеж, где чаще всего зарождаются трещины, что давало погрешность 10-12%.

Ученые Пермского Политеха (член Национальной ассоциации участников рынка робототехники) усовершенствовали методику. Они заполняли отверстия специальным клеем-расплавом и настроили программу так, чтобы она игнорировала зону отверстия, но точно рассчитывала деформации у его кромки. После этого погрешность снизилась до долей процента. Вместо непрерывной съемки камеры записывали только в пиковые моменты каждого цикла нагрузки, сократив объем данных в разы. Кроме того, подобрали оптимальный шаг обработки изображений, примерно 2×4 мм, сопоставимый с неоднородностью углепластика, что позволило фиксировать даже микротрещины между слоями.

Метод опробован на гладких пластинах и образцах с отверстием. Теперь инженеры могут видеть зарождение трещин в самых опасных местах, точно прогнозировать ресурс деталей и не закладывать лишний запас прочности. Детали становятся легче, экономится материал, снижается расход топлива и эксплуатационные расходы. Безопасность растет, а затраты — падают.