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Super hydrophobic and erosion resistant coating for turbine scroll and downstream pipe

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Sghiacciamento e corrosione dei velivoli hanno le ore contate grazie a una soluzione innovativa

Lo sghiacciamento dei velivoli è una procedura di sicurezza fondamentale che richiede tempo e denaro. Lo sviluppo di nuovi rivestimenti resistenti alla corrosione potrebbe aiutare il settore dell’aviazione a ottenere efficienze operative e giovare inoltre ad altri settori.

Trasporti e Mobilità

Volare a temperature inferiori allo zero diventa pericoloso: in parte, a causa del rischio di formazione di ghiaccio sulle ali e su altre sezioni meccaniche, che può interferire con l’esecuzione di decolli in sicurezza e condizionare il normale funzionamento di un aeroplano. Ad esempio, il peso aggiuntivo può aumentare in maniera considerevole l’attrito, comportando condizioni di movimentazione difficili e un consumo energetico superiore. Di conseguenza, lo sghiacciamento si conferma un aspetto di vitale importanza della manutenzione degli aeroplani. Il progetto ERICE si è concentrato sulle difficoltà dello sghiacciamento su una parte specifica dell’aeroplano, ossia il turboventilatore. Questo sistema cruciale fornisce ossigeno a temperatura controllata alla cabina ed è costituito da un’unità di refrigerazione e una rete di tubi, compresi tubi di scarico esterni. «Il problema della presenza di ghiaccio su questi tubi è simile al problema del ghiacciamento sulle ali e su altre parti dell’aeroplano», osserva la coordinatrice del progetto ERICE, Fabiola Brusciotti dell’azienda Tecnalia, con sede in Spagna. «La differenza risiede nel fatto che le particelle di ghiaccio o goccioline di acqua sopraffusa che colpiscono la parte interna ed esterna dei tubi di scarico, attraverso i quali scorre l’aria fredda, possono provocare l’erosione della superficie, oltre alla corrosione.»

Soluzioni superidrofobiche

Al momento, lo sghiacciamento dei tubi del turboventilatore consiste nell’erogazione di temperature elevate sulle superfici dei tubi; tuttavia, si tratta di un processo costoso ed energivoro. Il progetto ERICE intendeva affrontare tale problema mediante lo sviluppo di nuove tecniche di sghiacciamento per far sì che, innanzitutto, il ghiaccio non aderisse alla superficie. «Volevamo realizzare e collaudare trattamenti superficiali in grado di resistere all’adesione del ghiaccio e alla corrosione per non permettere al ghiaccio di attaccarsi, ma di scivolare via facilmente», spiega Brusciotti. Il gruppo del progetto ha prima passato al vaglio le soluzioni superidrofobiche esistenti rivolte alle superfici interne dei tubi per poi creare trattamenti idrofobici inediti destinati a diversi tipi di substrati (leghe di alluminio e PEEK, un materiale termoplastico). Le superfici superidrofobiche e resistenti all’erosione sono state sviluppate sperimentando tecniche innovative di testurizzazione delle superfici, abbinate alla tecnologia sol-gel ibrida. Tutte le sostanze chimiche impiegate rispettano appieno i regolamenti REACH sulle sostanze chimiche dell’UE. «Le nostre soluzioni di rivestimento sono state sperimentate su un dispositivo di prova presso l’Università di Cranfield, nel Regno Unito, concepito specificatamente per riprodurre le condizioni suscettibili alla formazione di ghiaccio sui turboventilatori», aggiunge Brusciotti. Il gruppo del progetto, collocando il dispositivo di prova in un tradizionale tunnel del ghiaccio, con temperature rigide, vento e acqua nebulizzata che formava il ghiaccio, è riuscito a confrontare le prestazioni del proprio rivestimento con i metodi di sghiacciamento attuali.

Rivestimenti protettivi all’avanguardia

Queste prove hanno dimostrato il potenziale dei rivestimenti rivoluzionari di ERICE. «Siamo stati in grado di comprovare che le nostre soluzioni risultano efficaci nella rimozione del ghiaccio e nella gestione dell’erosione», afferma Brusciotti. «Ciò non si rivela sempre facile poiché il ghiaccio si comporta in modo differente a seconda delle condizioni che ne provocano la formazione.» Le prove pilota delle soluzioni innovative del progetto in scenari reali sono programmate per questa estate. La tecnologia di rivestimento di ERICE potrebbe essere trasferita ad altri ambienti sensibili al ghiaccio, tra cui altre parti dell’aeroplano come ad esempio le ali. «Ci hanno inoltre contattato industrie alle prese con problemi di ghiacciamento, quali operatori di turbine eoliche e di cavi elettrici ad alta tensione», aggiunge Brusciotti. Uno dei vantaggi dei rivestimenti riguarda non solo la loro proprietà idrofobica, ma anche quella onnifobica, un termine che illustra una superficie in grado di respingere praticamente qualsiasi liquido. Ciò potrebbe spianare la strada a un numero maggiore di applicazioni, tra cui superfici anti-impronta di facile pulizia, nonché superfici antimicrobiche. «Nel corso del progetto abbiamo prestato particolare attenzione al ghiaccio e al problema dello sghiacciamento dei turboventilatori», afferma Brusciotti. «Tuttavia, da un punto di vista commerciale, e con una piccola modifica, questo concetto potrebbe essere fruibile per altri mercati.»

Parole chiave

ERICE, ghiacciamento, aeroplano, turboventilatore, PEEK, idrofobico, onnifobico, erosione, antimicrobico

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