Российские учёные разработали новое противообледенительное покрытие для самолётов, которое самостоятельно определяет появление льда, удаляет его и контролирует результат.
Проблема обледенения — достаточно серьёзная в авиации. Обледенение крыла может ухудшить аэродинамические характеристики самолёта, уменьшить его устойчивость и привести к катастрофе. Особую опасность представляет стекловидный лёд, формирующийся при температурах от 0 до −10ºС и образующий плотный слой.
Традиционные методы борьбы с обледенением, такие как обогрев горячим воздухом от двигателя, электрический обогрев или обработка химическими составами, имеют высокое энергопотребление и требуют постоянного контроля. Прогрессивнее методы с использованием пьезоэлектрических элементов — материалов, вибрирующих под действием электрического тока. Но у них есть существенные ограничения. Например, они не обеспечивают эффективной обработки и мониторинга больших площадей, таких как крыло самолёта.
Российские учёные из Пермского национального исследовательского политехнического университета предложили эффективный способ борьбы с обледенением, разработав новое покрытие на основе модификации пьезоэлектрических систем.
Традиционное параллельное или сеточное расположение электродов пьезоэлектрических элементов не позволяет развить достаточную мощность вибраций для разрушения прочного льда. Пермские учёные предложили модифицированное расположение электродов в виде двух «гребёнок» или двойной спирали и реализовали его как комплексное решение многослойной структуры с самим элементом, полимерным покрытием и электрическими контактами. Пьезоэлектрические элементы могут быть равномерно распределены по матрице антиобледенительного полимерного покрытия или же могут быть независимо подключены к источникам электроэнергии.
Модифицированное расположение электродов позволило увеличить толщину вибрационного разрушения слоя льда с прежних 1–4 мм до 5 мм, а встроенное самоуправление — повышение и снижение силы тока в зависимости от толщины ледяного покрова — значительно повысило энергоэффективность. При вибрациях внешний полимерный слой выделяет дополнительное тепло, что также способствует снижению сцепления льда с внешними поверхностями самолёта.
Применение разработки, как утверждают пермские учёные, позволяет повысить эффективность борьбы с обледенением на 30% и снизить энергозатраты на 70–90% по сравнению с традиционными методами. А само предложенное противообледенительное покрытие представляет собой яркий пример умного материала, способного адаптироваться к изменяющимся условиям в режиме реального времени.
