Против авиационного обледенения эффективны гладкие гидрофобные покрытия
Российские ученые из Сколтеха исследовали эффективность жидкостей, которые используются для предотвращения обледенения самолетов, в присутствии гидрофобных покрытий. Научная статья о работе опубликована в журнале International Communications in Heat and Mass Transfer.
При эксплуатации самолетов и другой авиационной техники на их корпусе образуется ледяная корка. Лед нарушает аэродинамические характеристики самолета, а также вызывает неполадки в работе двигателей и других устройств. Чтобы предотвратить образование льда на корпусе, на земле его покрывают специальными противообледенительными жидкостями. Однако при разгоне самолета в воздухе жидкость сдувается с корпуса, а непосредственно во время полета используются системы подогрева и надувные протекторы. Другой способ защиты от обледенения в полете — применение гидрофобных покрытий, которые отталкивают воду и не дают льду прикрепиться к поверхности самолета. Однако недавно канадские ученые показали, что применение гидрофобных покрытий снижает эффективность противообледенительных жидкостей, так как снижает смачиваемость корпуса самолета.
Российские ученые решили проверить эту гипотезу. Для этого они использовали супергидрофильные и гидрофобные пластины из алюминия — металла, из которого изготавливают корпуса самолетов. Пластины покрывали жидкостями, предотвращающими обледенение, и наблюдали за образованием льда на их поверхности в условиях искусственного ледяного дождя. Любопытно, что результаты этого эксперимента противоречили выводам канадских ученых. Гидрофобность или гидрофильность покрытия пластины, то есть смачиваемость ее поверхности, не оказывала влияния на эффективность действия противообледенительных жидкостей. Российские ученые предполагают, что причиной такой разницы в полученных результатах являются различия в вязкости и поверхностном натяжении противообледенительных жидкостей, которые использовались в экспериментах.
Кроме того, данная работа показала, что наиболее эффективными являются гладкие гидрофобные покрытия. С одной стороны, шероховатость корпуса замедляет образования льда. С другой стороны, из-за неоднородности поверхности хуже образуется защитная пленка противообледенительных жидкостей. Кроме того, если жидкость скапливается в элементах рельефа поверхности, то снижаются водоотталкивающие свойства гидрофобных покрытий.