Покрытия против обледенения: как работает «умная кожа» для самолетов

Ученые из Перми представили новую разработку в борьбе с обледенением авиатехники — многослойную «умную кожу». Система сочетает в себе сенсоры для автоматического обнаружения льда и виброэлементы, способные осуществлять нагрев. Как работает эта технология и какие еще способы защиты самолетов от обледенения разрабатываются в России — рассказал Илья Жигулин, инженер кафедры 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» МАИ.


Активный интеллект: в чем суть пермской разработки
Разработка ученых ПНИПУ представляет собой гибкую многослойную структуру датчиков и сенсоров, интегрируемых в поверхность летательного аппарата. Ключевое отличие такой системы — активный и «умный» принцип работы. Система в режиме реального времени отслеживает появление ледяного покрова на авиатехнике и при обнаружении угрозы автоматически активирует виброэлементы, которые, помимо сброса, также и подтапливают и удаляют лед. Такой подход позволяет бороться с обледенением целенаправленно и экономить энергию, не расходуя ее на постоянный подогрев.

По словам исследователей, главной задачей было создание энергоэффективной и надежной системы. «Умная кожа» — результат работы с современными композитными материалами и микроэлектроникой.

Технология подойдет не только для авиации, но и для ветрогенераторов.


Экспертный взгляд на две технологии
Исследования, посвященные оценке защитных свойств антиобледенительного покрытия, также проводились в МАИ. По итогам экспериментов, ИФХЭ РАН выпустил супергидрофобное покрытие, основанное на другом, пассивном принципе работы. Противообледенительные механизмы позволили не только бороться со льдом, но и подавлять его образование.

Здесь принцип действия основан на специфической микро- и нанорельефной структуре, которая уменьшает площадь контакта воды с материалом.
«Разработка ПНИПУ использует принцип защиты, при котором лед удаляется с конструкции посредством вибрационных импульсов. Это логичное развитие традиционных систем, подобных тем, что установлены на Ил-86, где вибрационные катушки монтируются под поверхностью. При очевидном выигрыше в эффективности использования систем, создающих тепломеханические воздействия непосредственно на поверхности, должны также тщательно рассматриваться и нормируемые риски, такие как воздействие молнии в полете, электромагнитная совместимость и высокоинтенсивные излучаемые поля. Предотвращение этих угроз, наряду с защитой от обледенения, — ключевая исследовательская задача», — подчеркивает Илья Жигулин.

По словам инженера, покрытие ИФХЭ РАН работает на опережение. В то время как импульсные системы взаимодействуют с уже обледеневшей конструкцией, аэродинамические характеристики которой уже значительно снижены, супергидрофобные покрытия позволяют уменьшать протяженность обледенения, а в некоторых случаях и полностью предотвращать его. Это пассивный, но эффективный метод, который требует меньших затрат энергии.

«По сути, между каплей и поверхностью остается тончайшая прослойка воздуха, а наношероховатый рельеф обеспечивает меньшую площадь контакта. Это не дает воде растечься и закрепиться. Даже в условиях переохлаждения капля отскакивает от поверхности, не успев кристаллизоваться», — добавляет специалист.

Два пути к одной цели — безопасности полетов
Сегодня в России развиваются два технологически различных и одинаково важных направления защиты авиации от обледенения. Пермский ПНИПУ предлагает «интеллектуальное» активное решение — систему, которая обнаруживает и уничтожает лед. В то время как ИФХЭ РАН разрабатывает пассивный метод, предотвращающий саму возможность образования ледяного покрова без сопутствующих электромагнитных рисков.

Оба проекта проходят строгую экспертизу. Их дальнейшее развитие и, возможно, синергия в виде гибридных систем открывают новые горизонты для создания комплексных решений, способных сделать полеты в суровых климатических условиях максимально безопасными.

Иточник