Вибрационная технология для борьбы с обледенением крыльев самолетов

Исследователи из Института Фраунгофера по надежности конструкций и системной надежности LBF в сотрудничестве с партнерами разработали инновационную систему, использующую вибрацию для удаления льда с крыльев самолетов. Этот подход значительно снижает энергопотребление по сравнению с традиционными методами и открывает перспективы для низкоэмиссионных силовых установок будущего.

Образование льда на крыльях самолета представляет серьезную угрозу безопасности полетов, снижая подъемную силу, увеличивая лобовое сопротивление и ухудшая управляемость. Лед может привести к потере тяги и даже к аварии. Для борьбы с этой проблемой самолеты оснащены термосистемами, использующими горячий воздух от двигателей. Однако этот процесс энергозатратен и снижает эффективность работы двигателей.

Новая разработка основана на принципе приведения обледеневших участков крыла в состояние вибрации. Специальные датчики определяют наличие льда, после чего система вычисляет естественную резонансную частоту материала. Затем пьезоэлектрические актуаторы активируются, создавая низкочастотные колебания, направленные на участки с наледью. Как поясняет Денис Беккер, научный сотрудник Fraunhofer LBF, эти вибрации, хотя и невидимы невооруженным глазом, эффективно разрушают ледяной покров, заставляя его отваливаться.

Расчет резонансной частоты является сложной задачей, учитывающей множество факторов: материал крыла, скорость, высоту полета, температуру, влажность и толщину ледяного слоя. Алгоритмы анализируют эти данные для точного определения частоты. Поскольку условия полета постоянно меняются, резонансная частота также может изменяться. Поэтому датчики непрерывно передают новую информацию, позволяя системе адаптировать частоту активации актуаторов.

Исследователи провели ряд экспериментов, включая тестирование крыла в аэродинамической трубе с имитацией условий обледенения. Им удалось оптимизировать работу пьезоэлектрических актуаторов. Идея использования вибрации для борьбы с обледенением обсуждалась в авиационных кругах давно, но впервые удалось создать динамичную и точную систему, способную воплотить ее в жизнь. Тесты в аэродинамической трубе подтвердили эффективность электромеханического удаления льда, и в настоящее время ведутся работы по подготовке системы к летным испытаниям.

Проект реализован в рамках европейской программы исследований и инноваций Clean Aviation с участием таких партнеров, как Airbus и Parker-Meggitt. Авиационная отрасль сталкивается с необходимостью значительного снижения энергопотребления и выбросов углекислого газа. Новая вибрационная технология, способная снизить энергозатраты до 80%, обещает стать важным вкладом в развитие устойчивой авиации, особенно в контексте появления силовых установок будущего, которые не будут производить горячие выхлопные газы.