Nowa ciekawa koncepcja ochrony samolotów przed lodem
Wysokość przelotowa dużych samolotów wynosi około 10 kilometrów nad poziomem morza. Na tej wysokości średnia temperatura powietrza spada zwykle poniżej -50 °C. Choć w takiej temperaturze woda nie powinna występować w stanie ciekłym, okazuje się, że może ona (podobnie jak pewne inne materiały) mieć postać cieczy przechłodzonej w temperaturach dużo poniżej 0 °C. Ta przechłodzona woda odgrywa kluczową rolę w oblodzeniu samolotów. Oblodzenie zmienia kształt profilu lotniczego i tym samym zaburza płynny przepływ powietrza, zwiększając opór i ograniczając siłę nośną. Konsekwencje mogą być niebezpieczne. Dofinansowanie projektu InductICE ze środków unijnych pomogło w opracowaniu i przetestowaniu jedynego w swoim rodzaju systemu ochrony przed oblodzeniem skrzydeł kompozytowych.
Odrobina przechłodzonej wody może spowodować duże szkody
Do oblodzenia samolotu dochodzi w określonych warunkach, gdy przechłodzona woda zamarza w momencie zderzenia z powierzchnią statku powietrznego. Nawet bardzo cienka warstwa lub małe kawałki lodu na krawędzi natarcia i górnej powierzchni skrzydeł mogą mieć znaczący wpływ na opór i siłę nośną, a tym samym na bezpieczeństwo lotu. Do niedawna istniały dwa główne rodzaje systemów ochrony przed oblodzeniem: systemy zapobiegające tworzeniu się lodu (przeciwoblodzeniowe) i systemy usuwające go (odmrażające). Metody termiczne polegają na podgrzewaniu powierzchni przy pomocy oporu elektrycznego lub poprzez przekierowanie części gorącego powietrza ze sprężarki silnika. Systemy mechaniczne stosowane do odladzania usuwają lód poprzez odkształcanie powierzchni, na której się on gromadzi. W ostatnim czasie w niektórych systemach zaczęto łączyć te metody, aby zarówno zapobiegać tworzeniu się lodu, jak i usuwać go, gdy już powstanie.
Nowy pomysł na ochronę przed oblodzeniem
Jak wyjaśnia koordynatorka projektu, Irma Villar, w projekcie InductICE postanowiono znaleźć zupełnie nowe rozwiązanie: „System InductICE wykorzystuje indukcję elektromagnetyczną do nagrzewania cienkiej metalowej siatki wbudowanej w kompozytowe skrzydła samolotu”. To bezstykowe nagrzewanie stosowane bezpośrednio w zewnętrznej warstwie, na której powstaje lód, jest dużo wydajniejsze niż systemy wykorzystujące przewodzenie ciepła przez różne warstwy kompozytowe lub gorące powietrze ze sprężarek”. Ponadto, ponieważ system nie jest częścią samej konstrukcji skrzydła, zmniejszeniu ulegają koszty utrzymania, a w odróżnieniu od rozwiązań mechanicznych nie dochodzi do mechanicznego zmęczenia materiału. Villar tłumaczy: „Oprócz przeprowadzenia oceny wydajności każdego modułu, oceniliśmy również globalny wpływ technologii pod względem instalacji. Projektując system, staraliśmy się zachować balans pomiędzy ciężarem instalacji a średnim/szczytowym zużyciem energii przez system odladzania/przeciwoblodzeniowy”.
Nowy pomysł gotowy do startu
Jako zupełnie nowa koncepcja w dziedzinie technologii przeciwoblodzeniowych system indukcji elektromagnetycznej został poddany szeroko zakrojonym i dokładnym testom w lodowym tunelu aerodynamicznym, co zaowocowało wprowadzeniem szeregu zmian w prototypie. Krawędź natarcia skrzydła z jego wklęsłym kształtem stanowiła wyzwanie, jeżeli chodzi o geometrię cewek indukcyjnych. Zmiany projektu, produkcja i testowanie odbywały się w sposób całkowicie niezautomatyzowany. Zespół pracuje nad podniesieniem poziom gotowości technologicznej systemu InductICE, który powinien przyczynić się do poprawy bezpieczeństwa pasażerów i zwiększenia konkurencyjności unijnego lotnictwa.
Słowa kluczowe
InductICE, lód, oblodzenie, przechłodzone, samolot, ochrona przed oblodzeniem, indukcja, kompozyt, samolot, statek powietrzny, skrzydło, opór, siła nośna, krawędź natarcia, elektromagnetyczne, bezstykowe, podgrzewanie, cewka
