Учёные из Пермского политехнического университета создали уникальную «умную кожу» для самолётов — покрытие, которое само определяет появление льда, сбрасывает его и контролирует результат. Новая технология может радикально изменить подход к борьбе с обледенением в авиации, рассказали в пресс-службе вуза.
Самое опасное для самолёта время — когда температура колеблется между 0 и –10 °C. В этих условиях образуется так называемый «стекловидный лёд» — почти невидимый, но очень прочный. Он способен нарушить аэродинамику и даже привести к катастрофе. Чтобы избавиться от такой угрозы, инженеры ПНИПУ создали активное вибрационное покрытие, которое буквально «встряхивает» самолёт, сбрасывая наледь.
В основе технологии — пьезоэлектрический слой, реагирующий на электрический ток. При подаче напряжения он начинает вибрировать с огромной силой, разрушая лёд толщиной до 5 миллиметров.
Традиционные системы защиты от обледенения — нагрев воздухом, электрические элементы или химические реагенты — требуют много энергии и постоянного внимания пилотов. Новая разработка всё делает автоматически: определяет, где появился лёд, активирует очистку и выключается, когда поверхность чистая.
«Главное отличие нашего подхода — в конструкции электродов, — объясняет доктор физико-математических наук Андрей Паньков, профессор ПНИПУ. — Мы используем две пересекающиеся подсистемы электродов в форме “гребёнок” или двойных спиралей. Такое расположение создаёт мощное, равномерное поле и позволяет добиться резонансных вибраций, которые легко разрушают лёд».
Конструкция напоминает многослойный «сэндвич»: внутри — пьезоэлектрическая пластина с электродами, сверху — прочное полимерное покрытие, а по краям — контакты для подключения к бортовой сети самолёта.
Перед созданием рабочей модели учёные провели компьютерное моделирование и серию экспериментов с уменьшенными прототипами. Результаты превзошли ожидания: устройство успешно удаляло лёд толщиной до 5 мм, а цикл очистки занимал от нескольких секунд до минуты.
Главная особенность покрытия — встроенная «самодиагностика». Во время очистки сила тока растёт до максимума, а после удаления льда падает, и система сама отключается. Никаких датчиков, никакого вмешательства человека — только умная автоматика.
Кроме того, внешний полимерный слой при вибрациях выделяет дополнительное тепло, ослабляя сцепление льда с металлом. В итоге эффект достигается сразу двумя способами — механическим и тепловым.
По расчётам учёных, эффективность новой системы на 30% выше, чем у существующих аналогов, а энергозатраты — меньше на 70–90%.
Это значит, что уже в ближайшие годы самолёты смогут сами защищать себя от холода и наледи, экономя топливо и повышая безопасность. И, возможно, именно пермская «умная кожа» станет стандартом для авиации будущего.
