Innowacyjne rozwiązania w zakresie odladzania samolotów pomagają także zwalczać korozję
W temperaturach poniżej zera latanie staje się niebezpieczne. Wynika to między innymi z ryzyka oblodzenia skrzydeł i innych części mechanicznych, co może stanowić zagrożenie dla maszyny podczas startu oraz utrudnić jej normalną eksploatację. Dodatkowy ciężar lodu może znacznie zwiększyć opór powietrza, pogarszając sterowność i powodując większe zużycie energii. Oznacza to, że odladzanie stanowi niezwykle ważny element utrzymania samolotu. Uczestnicy projektu ERICE skupili się na rozwiązaniu problemu odladzania konkretnej części samolotu – generatora obiegu powietrza (ACM). Ten krytyczny system doprowadza do kabiny tlen o regulowanej temperaturze i składa się z agregatu chłodniczego oraz sieci rur, w tym zewnętrznych rur wydechowych. „Problem oblodzenia tych rur jest podobny jak w przypadku problemu oblodzenia skrzydeł i innych części samolotu”, tłumaczy koordynator projektu ERICE Fabiola Brusciotti z hiszpańskiej firmy Tecnalia. „Różnica polega na tym, że cząsteczki lodu lub przechłodzone krople wody uderzające w wewnętrzną i zewnętrzną stronę rur wydechowych, przez które przepływa zimne powietrze, oprócz korozji mogą powodować także erozję powierzchni”.
Rozwiązania superhydrofobowe
Obecnie odladzanie rur ACM polega zwykle na podgrzewaniu ich powierzchni do wysokich temperatur, co jest kosztowne i energochłonne. Zespół projektu ERICE postanowił rozwiązać ten problem poprzez opracowanie nowych technik odladzania, dzięki którym lód w ogóle nie przywiera do powierzchni. „Chcieliśmy opracować i przetestować metody obróbki powierzchni o właściwościach odpornych na przywieranie lodu i korozję, a także zadbać o to, aby przyczepiony lód mógł łatwo odpaść od powierzchni”, wyjaśnia Brusciotti. Zespół rozpoczął od zapoznania się z dostępnymi rozwiązaniami superhydrofobowymi w zakresie powierzchni rur wewnętrznych, a następnie stworzył nowe impregnaty hydrofobowe dla różnych rodzajów podłoża (stopów aluminium i tworzywa termoplastycznego – polieteroeteroketonu (PEEK). Powierzchnie superhydrofobowe i odporne na erozję opracowano dzięki przetestowaniu innowacyjnych technik teksturowania powierzchni w połączeniu z hybrydową technologią zol-żel. Wszystkie zastosowane substancje chemiczne spełniają wymogi unijnego rozporządzenia REACH. „Nasze rozwiązania w zakresie powłok przetestowaliśmy na stanowisku badawczym na Uniwersytecie w Cranfield w Zjednoczonym Królestwie, które zostało specjalnie zaprojektowane pod kątem odtworzenia warunków podczas tworzenia się lodu w ACM”, dodaje Brusciotti. Po umieszczeniu urządzenia w klasycznym tunelu lodowym – w którym panują niskie temperatury, wieje wiatr i rozpylana jest woda tworząca lód – zespół był w stanie porównać skuteczność powłoki z obecnie stosowanymi metodami odladzania.
Pionierskie powłoki ochronne
Testy te potwierdziły wysoki potencjał pionierskich powłok ERICE. „Udało nam się dowieść, że nasze rozwiązania są skuteczne w usuwaniu lodu i przeciwdziałaniu erozji”, mówi Brusciotti. „Nie zawsze jest to łatwe, ponieważ zachowanie lodu zmienia się zależnie od warunków, w jakich on powstaje”. Na lato bieżącego roku zaplanowano pilotażowe testy innowacyjnych rozwiązań w rzeczywistych sytuacjach. Technologia powlekania opracowana przez ERICE może być stosowana w innych środowiskach narażonych na oblodzenie, w tym w innych częściach samolotu, takich jak skrzydła. „Zwracają się do nas także przedstawiciele branż, które borykają się z problemem oblodzenia, w tym operatorzy turbin wiatrowych i kabli elektrycznych wysokiego napięcia”, dodaje Brusciotti. Zaletą powłok jest to, że są one nie tylko hydrofobowe, ale także „omnifobowe”, co oznacza, że odpychają praktycznie każdą ciecz. Dzięki temu mają szansę znaleźć zastosowanie także w innych dziedzinach, na przykład powierzchniach odpornych na odciski palców, które można łatwo czyścić, a także powierzchniach antybakteryjnych. „W projekcie skupiliśmy się na lodzie i na wyzwaniach związanych z odladzaniem ACM”, mówi Brusciotti. „Jednak po wprowadzeniu drobnych modyfikacji koncepcję tę można by wprowadzić również na inne rynki”.
Słowa kluczowe
ERICE, oblodzenie, samolot, ACM, PEEK, hydrofobowe, omnifobowe, erozja, antybakteryjne
