Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Пермские ученые создали «умное» покрытие против обледенения самолета
Обледенение — серьезная угроза в авиации: даже тонкий слой льда на крыле нарушает аэродинамику и может привести к потере управления. Особенно опасен «стекловидный» лед, образующийся при 0-10°C из переохлажденных капель влаги. Он практически невидим, но формирует плотный, прочный слой. Применяемые сегодня методы борьбы с таким явлением — подача горячего воздуха, электрообогрев или химические реагенты — требуют много энергии и постоянного контроля, не обеспечивая надежной защиты. Более современные вибрационные системы разрушают лед толщиной 1-4 мм, но их датчики не справляются с мониторингом больших поверхностей вроде крыльев, что ограничивает их применение. Ученые Пермского Политеха разработали «умное» противообледенительное покрытие, которое самостоятельно определяет появление льда, удаляет его и контролирует результат. Новая разработка демонстрирует на 30% более высокую эффективность по сравнению с традиционными системами.
Обледенение — опасное природное явление, особенно в авиации, при котором на поверхностях самолета образуется ледяной покров. На первый взгляд кажется, что это всего лишь иней, но на деле — одна из самых серьезных угроз. Лед, даже толщиной в несколько миллиметров, меняет форму крыла, из-за чего самолет может потерять подъемную силу.
Наиболее опасным считается температурный диапазон от 0°C до -10°C. Именно в этих, казалось бы, не самых суровых условиях формируется «стекловидный» лед — прозрачный, прочный и практически незаметный. Его образование связано с физическим процессом, при котором в облаках при отрицательных температурах сохраняются переохлажденные капли воды в жидком состоянии. Когда они сталкиваются с поверхностью самолета, то мгновенно замерзают, успевая перед этим растечься и образовать сплошной ледяной панцирь, который плотно сцепляется с металлом и ухудшает аэродинамические характеристики крыла.
На данный момент традиционные технологии — такие как подача нагретого воздуха от двигателей, электрические обогреватели или использование химических составов — отличаются высоким энергопотреблением и необходимостью постоянного контроля со стороны пилотов, при этом не гарантируя стабильной работы в течение всего полета. Более современные противообледенительные механизмы используют пьезоэлектрические элементы — специальные материалы, которые начинают вибрировать под действием тока. Такие решения способны разрушать ледяной покров толщиной от 1 до 4 мм за счет автоматического усиления вибраций и перехода в резонансный режим. Однако эти системы имеют ограничение: встроенные датчики не обеспечивают эффективного мониторинга и обработки больших поверхностей, таких как крылья самолета, что снижает их практическое применение в авиации.
Ученые Пермского Политеха разработали «умное» покрытие для борьбы с обледенением: оно самостоятельно определяет появление льда, удаляет его и контролирует результат. В основе технологии — активный вибрирующий компонент (пьезоэлектрический), то есть слой со специальной структурой расположения электродов, который создает мощные вибрации для сброса ледяного покрова. На изобретение получен патент № 2748665.
В существующих пьезоэлектрических системах против образования наледи часто используются простые параллельные или сеточные электроды. Они создают относительно слабое и неравномерное электрическое поле, что приводит к локальным вибрациям недостаточной мощности для разрушения прочного льда.
— Суть нашего метода в том, что мы заменили традиционное расположение электродов на две взаимодействующие подсистемы IDE-электродов в виде двух «гребенок», в которых «зубчики» (штыревые электроды) одной расположены между зубчиками другой, или в форме плоской или цилиндрической двойной спирали электродов, — прокомментировал Андрей Паньков, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ПНИПУ, доктор физико-математических наук.
Эта принципиально новая концепция была реализована в физическом образце, представляющем собой многослойную структуру — своеобразный «слоеный пирог». Где основа — это пластина из пьезоэлектрического материала с нанесенными или встроенными электродами, которые разработали ученые. Сверху конструкция защищена полимерным покрытием, а по краям выведены контакты для подключения питания, что обеспечивает удобную интеграцию устройства в бортовую сеть самолета.
— Прежде чем изготовить такое устройство, мы выполнили компьютерное моделирование и испытали уменьшенные прототипы. В ходе экспериментов изучали, как разные частоты колебаний и толщина льда влияют на эффективность очистки. Результаты подтвердили способность механизма разрушать лед толщиной до 5 мм. При этом особенностью конструкции является встроенная самодиагностика: в режиме очистки сила тока достигает максимума, а после сброса льда падает до минимума. Именно интеллектуальность является ключевым преимуществом данной технологии — система способна самостоятельно определять момент появления льда, активировать процесс очистки и отключаться после его завершения. Это происходит без дополнительных датчиков и позволяет значительно экономить энергию, — рассказал Андрей Паньков.
Что касается временных показателей, полный цикл очистки — от обнаружения ледяного слоя до его полного удаления — занимает от нескольких секунд до минуты, в зависимости от площади обледенения и его толщины.
Для сравнения: традиционные решения, такие как химические реагенты и подача горячего воздуха, работают постоянно или циклически независимо от фактического наличия наледи, а пьезоэлектрические аналоги предыдущего поколения требуют непрерывной работы в течение всего периода ее образования, тогда как новая система активируется только при необходимости и снижает энергозатраты на 70–90% по сравнению с традиционными методами.
К тому же дополнительным преимуществом является внешний полимерный слой (защитная пленка), который при вибрациях интенсивно выделяет тепло, дополнительно ослабляя сцепление льда с поверхностью. Такое комбинированное воздействие — механическое и тепловое — гарантирует надежный сброс ледяного панциря даже в самых сложных погодных условиях. Благодаря этому общая эффективность системы на 30% выше, чем у традиционных противообледенительных технологий.
Разработка пермских ученых демонстрирует пример smart-материала, способного адаптироваться к изменяющимся условиям и эффективно решать проблему обледенения в реальном времени.
Telegram 
Дзен 
VK На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
Биологи на примере птиц определили защитную функцию рыжего пигмента феомеланина, который ранее считали бесполезным и даже опасным из-за доказанной связи с развитием меланомы. Организм использовал его синтез для нейтрализации ядовитого избытка цистеина и выводил токсичные запасы серы в перья.
Вопрос о том, можно ли считать чрезмерное увлечение физическими упражнениями аддиктивным поведением, остается дискуссионным. Ученые из Италии и Испании выяснили, что сильнее всего к такому компульсивному поведению склонны люди с чертами перфекционизма.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
Ученые десятилетиями ищут кости мамонтов, которые, по данным генетиков, могли дожить на материке до бронзового века. Очередная потенциальная находка с Аляски, считавшаяся остатками мамонтов, после проверки оказалась костями китов, умерших около двух тысяч лет назад.
Польша может экстрадировать на Украину российского археолога, заведующего сектором археологии Северного Причерноморья в отделе Античного мира Эрмитажа Александра Бутягина. Соответствующее ходатайство направила прокуратура в Окружной суд Варшавы.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Ученые задались вопросом: почему два расположенных по соседству спутника Юпитера такие разные, ведь на Ио повсеместно извергаются вулканы, а Европа полностью покрыта многокилометровой коркой льда. Есть версия, что Ио когда-то тоже была богата водой, но по итогам недавнего исследования это сочли неправдоподобным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно