Nowa warstwa przeciwoblodzeniowa na potrzeby wiropłatów Lekka podgrzewana powłoka pokrywająca łopaty wirników pozwoli na opracowanie bezpiecznych i wydajnych systemów ochrony przed lodem dla wiropłatów nowej generacji. Transport i mobilność © Jacob Lund/stock.adobe.com Oblodzenie to poważny problem w lotnictwie oraz poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa. Wszystkie rodzaje komercyjnie eksploatowanych statków powietrznych – zarówno stałopłatów, jak i wiropłatów – wymagają systemów chroniących je przed oblodzeniem, by móc latać bezpiecznie w każdych warunkach pogodowych. W przypadku pionowzlotów z wirnikiem przechylnym, którego wirnik może być przechylany w rożnych fazach lotu, stanowi to szczególne wyzwanie. „W przypadku większości samolotów nagromadzenie się pewnej ilości lodu przed włączeniem ogrzewania nie stanowi większego problemu”, wyjaśnia Markus Villinger, koordynator projektu NO-ICE-ROTOR i przedstawiciel austriackiej spółki Villinger GmbH. „Nie jest to jednak możliwe w przypadku pionowzlotów z wirnikiem przechylnym. Gdy łopaty wirnika są ustawione pionowo w czasie przelotu, nagromadzenie lodu jest tak znaczne, że usuwanie zamarzniętego materiału przypomina wystrzeliwanie rakiet w stronę kadłuba”. Systemy przeciwoblodzeniowe dla wiropłatów Z tego powodu konstruktorzy samolotów wyposażają je w systemy przeciwoblodzeniowe, aby przeciwdziałać gromadzeniu się lodu na powierzchniach wirników. Zwykle takie rozwiązania realizuje się dzięki instalacji metalowych przewodów rozgrzewanych przy pomocy energii elektrycznej. Ze względu na fakt, że łopaty wirników wiropłatów wpadają w silne drgania, gorący metalowy przewód często pęka pod wpływem naprężeń. Zagrożenie stanowi także ryzyko przegrzania łopaty wirnika. „Fakty są takie, że większość konwencjonalnych systemów ochrony przed oblodzeniem nie sprawdza się zbyt dobrze w przypadku wiropłatów”, wyjaśnia Villinger. Aby sprostać temu wyzwaniu, spółka Villinger opracowała system ochrony przed oblodzeniem oparty na elektrycznie podgrzewanych powłokach, które można nałożyć na konstrukcję łopaty. Powłoka może być nakładana w warstwach o grubości poniżej 0,2 mm, dzięki czemu nie ma dostrzegalnego wpływu na wagę całej konstrukcji. Nowatorska powłoka działa jak rezystor na całej powierzchni łopaty, zapewniając jej równomierne ogrzewanie. Pionierska technologia warstwy grzewczej Celem finansowanego przez UE projektu NO-ICE-ROTOR było wdrożenie i przetestowanie tej technologii na łopatach wirnika zaawansowanego pionowzlotu z wirnikiem przechylnym nowej generacji. Choć tego rodzaju konstrukcje wciąż pozostają w fazie prototypów, ich komercyjna eksploatacja będzie wymagała skutecznej ochrony przed oblodzeniem. „Osadziliśmy naszą powłokę w strukturach kompozytowych wiropłatów, aby zapewnić właściwości przeciwoblodzeniowe przy dużych obciążeniach i wibracjach”, wyjaśnia Villinger. „W tym celu obliczyliśmy zapotrzebowanie na moc warstw grzewczych i określiliśmy zakres temperatur wymagany do zapobiegania oblodzeniu łopat wirnika przez cały czas”. Testy strukturalne i środowiskowe zostały przeprowadzone z wykorzystaniem reprezentatywnych obiektów testowych. Zespół projektowy zaprojektował i zainstalował również dwa systemy odladzania zdolne do pracy niezależnie od siebie, aby zagwarantować prawidłowe działanie systemu w przypadku awarii. Możliwości obu prototypów zostały następnie przetestowane w tunelu aerodynamicznym RTA Icing Wind Tunnel w Wiedniu, gdzie badacze przeprowadzili wiele prób w różnych warunkach w celu zgromadzenia wielu danych. Wykonalność nowej ochrony przed oblodzeniem Zebrane dane pozwoliły na wykazanie wykonalności nowatorskiej ochrony przed oblodzeniem pionowzlotów z wirnikiem przechylnym, a także udowodnienie jej skuteczności nawet w najtrudniejszych warunkach. „Postrzegamy ten projekt jako punkt wyjścia do dalszego rozwoju technologii ochrony pionowzlotów z wirnikiem przechylnym przed oblodzeniem”, zauważa Villinger. „Nasza powłoka może być zintegrowana z materiałami kompozytowymi w sposób, który nie powoduje niedoskonałości aerodynamicznych. Oznacza to zapewnienie wysokiej sprawności w locie przy wysokich prędkościach przelotowych, przy niskim zużyciu paliwa i zmniejszonym hałasie”. Villinger i jego zespół uważają, że technologia ta może zostać wykorzystana nie tylko do odladzania pionowzlotów z wirnikiem przechylnym, ale także śmigłowców oraz bezzałogowych statków powietrznych. Obecnie wiele uwagi poświęca się komercyjnemu potencjałowi taksówek powietrznych, które będą wymagały skutecznych technologii odladzania, aby były opłacalne. „Wszystkie te badania są obecnie w toku”, dodaje Villinger. „Rozpoczynamy również prace nad nowym typem systemu wykrywania oblodzenia, który niezawodnie i automatycznie aktywuje system odladzający. To kolejne rozwiązanie, którego koncepcja została opracowana w ramach prac nad projektem”. Słowa kluczowe NO-ICE-ROTOR, wiropłat, samolot, helikopter, lot, kadłub, odladzanie, zapobieganie oblodzeniu
