Innowacyjna powłoka powierzchni skrzydła zmniejsza opór
Na sektor lotniczy przypada około 25% emisji dwutlenku węgla (CO2) generowanych w UE. Metody ulepszania aerodynamiki mają kluczowe znaczenie dla poprawy tych wyników, ponieważ ograniczenie oporu powietrza oznacza mniejsze zużycie paliwa, którego spalanie jest głównym źródłem emisji CO2. Naukowcy często czerpią inspirację z natury, a dla inżynierów zajmujących się aeronautyką szczególnie bogatym źródłem pomysłów jest aerodynamika ptaków w locie. W ramach finansowanego ze środków UE projektu PEL-SKIN (PEL-SKIN: A novel kind of surface coatings in aeronautics) badano nowatorską powłokę płata inspirowaną występującymi u niektórych ptaków piórami podnoszącymi się podczas lotu. Naukowcy opracowali powłokę płata o budowie porowato-elastycznej (PEL) wykonaną z ciasno upakowanych, elastycznych włókien o zdolności zmiany układu i dostosowywania się do rozdzielania przepływu wokół skrzydła. Wykorzystano przy tym kombinację technik teoretycznych, obliczeniowych i doświadczalnych. Prace badawcze rzuciły światło na interakcje między przepływem płynu a konstrukcją skrzydła oraz umożliwiły stworzenie nowego modelu służącego do badania sterowania przepływem przez powłokę porowato-elastyczną. Nowa koncepcja sterowania przepływem może znacząco poprawić sprawność aerodynamiczną i stabilność dzięki opóźnieniu przeciągnięcia i zmniejszeniu drgań powodowanych przed podmuchy podczas startu i lądowania, kiedy efekty separacji warstwy granicznej są bardziej wyraźne. W przeciwieństwie do sztywnych urządzeń powłoka PEL umożliwia elastyczne poruszanie, odkształcanie i adaptację otaczającego pola przepływu. Jest ona aktywowana tylko wówczas, gdy dochodzi do separacji warstwy granicznej, i podczas oddziaływania ze strefą recyrkulacji przepływu w celu zmniejszenia oporu aerodynamicznego przy pomocy interakcji z przepływem w pobliżu ścian. Podczas lotu powłoka PEL pozostaje nieaktywna i przylega do powierzchni skrzydła, inaczej niż klasyczne urządzenia, które hamują przepływ powietrza. Opracowane w projekcie rozwiązania dotyczące manipulowania przepływem powietrza mogą umożliwić znaczące obniżenie zużycia paliwa. Projekt PEL-SKIN powinien przyczynić się do znaczącego zmniejszenia oporu powietrza, wnosząc ważny wkład w konkurencyjność i ekologiczność sektora lotniczego.
Słowa kluczowe
Powłoka powierzchniowa, opór, skrzydła samolotu, sterowanie przepływem, aeronautyka, PEL-SKIN, płat
