19.11.2012

Со сковородки на самолёт: решит ли тефлон проблему обледенения?

Учёные под руководством Хиротаки Сакауэ (Hirotaka Sakaue) из Японского космического агентства создали новый вид сверхводоотталкивающих поверхностей, который поможет летательным аппаратам не бороться с обледенением на несущих плоскостях и фюзеляже, а в корне предотвращать его возникновение, пишет Phys.Org.

Заметим, что с начала появления антиобледенительных систем они всегда были источником большого практического неудобства для конструкторов. Работающие в воздухе электрические системы, известные с 1943 года, прожорливы, вызывают перерасход топлива, утяжеляют самолёт (особенно небольшой) и, что не секрет, имеют тенденцию к сбоям, часто приводящим к пожарам.

Сравнительно поздняя разработка НАСА, использующая продукты сгорания моторов для подогрева плоскостей, не требует столь опасных устройств, но как ни исхитряются конструкторы, нормальное обтекание крыла при его наружном обдуве нарушается, что снижает аэродинамическое качество. Внутренний же обдув требует громоздкой системы труб, и это только вершина айсберга.

Кроме того, очистка самого ЛА и его плоскостей на земле также не последний фактор, увеличивающий время пребывания машин в аэропорту в зимнее время: помимо прямых материальных затрат на соответствующие реагенты, потери времени на этот процесс снижают оборачиваемость авиапарка и, естественно, удлиняют период его окупаемости.

Идеальным выходом представляются супергидрофобные поверхности, ведь вода всегда попадает на крыло в форме жидкости, замерзая уже на нём. Если она не сможет удержаться на поверхности крыла или винта вертолёта, обледенение будет принципиально невозможно. Вот только реализовать эти теоретические преимущества пока не удавалось. Среди прочих трудностей оказалось, что большинство полимерных гидрофобных покрытий не может пережить даже кратковременного нагрева (часто неизбежного для кромки крыла) без деполимеризации. Оттого японцы обратили внимание на несколько неожиданное вещество.

Политетрафторэтилен — основу нового гидрофобного материала — чаще всего мы видим на сковородке (с так называемым тефлоновым покрытием).

Поверхность этого пластика образует микроскопические неровности, настолько малые, что капли могут прикрепляться лишь к вершинам таких неровностей. Это резко уменьшает площадь контакта и силы, которые нужно приложить к капле, чтобы она скатилась.

Обычно поверхность оснащают неровностями такого размера, чтобы минимизировать оцепление с каплями различных масел: именно этот тип соединений традиционно волнует изготовителей сковородок. А вот в отношении капель воды подобная оптимизация проведена впервые. При этом учёные проанализировали поведение капель на поверхности с искусственными неровностями от 5 до 30 мкм при температурах от –14 до 0 ⁰C.

Сообщение о результатах работы будет сделано на заседании Американского физического общества (секция динамики жидкостей), проходящем с 18 по 22 ноября в Сан-Диего (США).

Александр Березин

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА