Образование льда на лопастях винтов или крыльях самолётов может вызвать серьёзные проблемы. Оно может ограничить время полёта, увеличить расходы и создать риски для безопасности и окружающей среды.
Именно поэтому исследователи из SINTEF разработали новый материал для покрытия, который делает удаление льда более эффективным и дешёвым — без вреда для окружающей среды.
Традиционные методы удаления льда
Сегодня лёд обычно удаляют с помощью электрического нагрева либо с помощью постоянных систем подогрева в лопастях ротора, либо путём временного нанесения химических антиобледенительных средств. Проблема в том, что эти методы не обеспечивают достаточной защиты от образования нового льда. В результате их приходится повторять несколько раз, что приводит к высоким затратам на техническое обслуживание.
Новый метод борьбы с обледенением
Отрасль с интересом следит за новым методом борьбы с обледенением, который разрабатывает SINTEF, по словам исследователя Кристиана Карла, который является частью исследовательской группы проекта IceMan. «Это более эффективный и долговечный метод удаления льда с технических поверхностей. Мы видим, что всё больше и больше промышленных секторов, таких как ветроэнергетика, аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение и морские технологии, обращают внимание на наше решение».
Описание нового покрытия
Покрытие основано на полиуретане, типе полимерного материала, и может быть нанесено распылением или кистью непосредственно на поверхности, придавая им водоотталкивающие свойства и замедляя образование льда.
Исследование опубликовано в Journal of Nanoparticle Research.
«На практике это будет означать, что переохлаждённые капли воды, которые попадают на лопасти ротора, не смогут замёрзнуть на поверхности. Вода будет собираться в капли и скатываться с поверхности до того, как успеет замёрзнуть. Если, вопреки ожиданиям, она останется там, то будет хуже прилипать и её будет легче удалить», — говорит исследователь SINTEF.
Экологичность и масштабируемость
Коллега по исследованию Моника Пильц возглавляла проект. Она говорит, что добавки экологически безопасны и сделаны таким образом, что их можно легко масштабировать и использовать в промышленных условиях.
«Целью было достичь наилучшей водоотталкивающей способности и противообледенительных свойств, одновременно экономя энергию и защищая окружающую среду. Поэтому мы внимательно изучили сложное взаимодействие между материалами и желаемыми свойствами», — говорит Пильц.
«В составе материалов не используются фторсодержащие соединения, что делает их экологически безопасными. В то же время водоотталкивающие добавки можно смешивать с полиуретановой краской на водной основе, что обеспечивает улучшенное противообледенительное покрытие после высыхания», — добавляет она.
Результаты исследования показали, что покрытие облегчает скатывание капель воды, которые попадают на поверхность, лёд образуется в меньшей степени, а замерзание задерживается более чем на 4 часа при температуре -5 °C.
Проект был сосредоточен в первую очередь на дронах и других дистанционно управляемых беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), но результаты также могут быть использованы для покрытия лопастей ветряных турбин.
«Образование льда на лопастях ветряных турбин может привести к тому, что лёд будет выбрасываться или падать с лопастей ротора и может повредить окрестности или привести к травмам людей. Исследование важно для сектора ветроэнергетики, но также и для нескольких других приложений и секторов», — говорит Карл.
«Способ изготовления нового покрытия также позволяет использовать его для других целей, таких как электрическая и телекоммуникационная инфраструктура, а также для других композитных и металлических конструкций в авиационном секторе», — заключает он.
Предоставлено Норвежским университетом науки и технологий.