Применение супергидрофобных покрытий для борьбы с обледенением аэродинамических поверхностей самолёта

Металлургия и материаловедение

Материаловедение

2021. Т. 28. № 1. С. 200-212.

DOI: 10.34759/vst-2021-1-200-212

Авторы

Жигулин И. Е.1*, Емельяненко К. А.2**, Сатаева Н. Е.2***

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
2. ФГБУН «Институт физической химии и электрохимии им. А. М. Фрумкина РАН», 119071, Москва, Ленинский проспект, 31, корп. 4

*e-mail: iliya.zhigulin@yandex.
**e-mail: emelyanenko.kirill@gmail.com
***e-mail: sataeva.nata@yandex.ru

Аннотация

Осуществлен анализ применения супергидрофобных покрытий для борьбы с обледенением летательного аппарата. Разработаны супергидрофобные покрытия для алюминиевого сплава Д16 и исследованы механизмы их противообледенительного действия. Проведены испытания эффективности предотвращения образования или удаления льда в контролируемых условиях обледенения. Дан анализ возможности применения полученных супергидрофобных покрытий на конструкциях летательного аппарата.

Ключевые слова:

супергидрофобные покрытия, противообледенительная защита, безопасность полёта пассажирских самолётов

Библиографический список

  1. Annual safety review, European Union Aviation Safety Agency, 2020, DOI: 10.2822/147804

  2. Moler M., Crider D.A., Cox R. NTSB Investigation of an Icing-Related Aerodynamic Stall Incident and Pilot Response // AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference (5-9 January 2015; Kissimmee, Florida). AIAA 2015-0018. DOI: 10.2514/6.2015-0018

  3. Emelyanenko K.A., Emelyanenko A.M., Boinovich L.B. Water and Ice Adhesion to Solid Surfaces: Common and Specific, the Impact of Temperature and Surface Wettability // Coatings. 2020. Vol. 10. No. 7, pp. 648-672. DOI: 10.3390/coatings10070648

  4. Boinovich L.B., Emelyanenko A.M. Anti-icing potential of superhydrophobic coatings // Mendeleev Communications. 2013. Vol. 23. No. 1, pp. 3–10. DOI: 10.1016/j.mencom.2013.01.002

  5. Vercillo V., Tonnicchia S., Romano J.-M. et al. Design Rules for Laser-Treated Icephobic Metallic Surfaces for Aeronautic Applications // Advanced Functional Materials. 2020. Vol. 30. Issue 16. DOI: 10.1002/adfm.201910268

  6. Квалификационные требования КТ-160D. Условия эксплуатации и окружающей среды для бортового авиационного оборудования (Внешние воздействующие факторы — ВВФ). Требования, нормы и методы испытаний. — М.: АР МАК, 2004. — 324 с.

  7. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия: Учеб. для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1987. — 688 с.

  8. Ковалев А.А., Тищенко Л.А., Шаховцев М.М., Горбатовская Т.А., Власов Е.Ю. Исследование влияния технологических параметров предварительной обработки кремниевых подложек на угол смачивания их поверхности // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 3. С. 182-189.

  9. Прандтль Л. Гидроаэромеханика / Пер. со 2-го нем. изд. Г.А. Вольперта. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2000. — 576 с.

  10. ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная. Параметры. — М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. — 181 с.

  11. Системы оборудования летательных аппаратов: Учеб. для вузов / Под ред. А.М. Матвеенко, В.И. Бекасова. — М.: Машиностроение, 2005. — 558 с.

  12. Тенишев Р.Х., Строганов Б.А., Савин В.С. и др. Противообледенительные системы летательных аппаратов: Основы проектирования и методы испытаний. — М.: Машиностроение, 1967. — 320 с.

  13. ISO 5843-4: 1990. Aerospace — List of equivalent terms — Part 4: Flight dynamics. — Multiple. Distributed through American National Standards Institute (ANSI). 2007. — 36 p.

  14. Sataeva N.E., Boinovich L.B., Emelyanenko K.A., Domantovsky A.G., Emelyanenko A.M. Laser-assisted processing of aluminum alloy for the fabrication of superhydrophobic coatings withstanding multiple degradation factors // Surface and Coatings Technology. 2020. Vol. 397, p. 125993. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.125993

  15. Бойнович Л.Б., Домантовский А.Г., Емельяненко А.М., Миллер А.Б., Потапов Ю.Ф., Ходан А.Н. Противообледенительные свойства супергидрофобных покрытий на алюминии и нержавеющей стали // Известия Академии наук. Серия химическая. 2013. № 2. С. 383.

  16. Boinovich L.B., Emelyanenko A.M., Emelyanenko K.A., Modin E.B. Modus operandi of protective and anti-icing mechanisms underlying the design of longstanding outdoor icephobic coating // ACS Nano. 2019. Vol. 13. NO. 4, pp. 4335-4346. DOI: 10.1021/acsnano.8b09549

  17. Бойнович Л.Б., Емельяненко А.М. Гидрофобные материалы и покрытия: принципы создания, свойства и применение // Успехи химии. 2008. Т. 77. № 7. С. 619-638.

  18. Авиационные правила. Ч. 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. 25.1419. Методы определения соответствия средств защиты от обледенения. — М.: Авиаиздат, 2015. — С. 165-166.

  19. Жбанов В.А., Кашеваров А.В., Миллер А.Б., Потапов Ю.Ф., Стасенко А.Л., Токарев О.Д. Исследование обледенения в различных условиях // Труды МАИ. 2019. № 105. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=104140

  20. Эзрохи Ю.А., Каджардузов П.А. Математическое моделирование рабочего процесса авиационного газотурбореактивного двигателя в условиях обледенения элементов его проточной части // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 4. С. 123-133. DOI: 10.34759/vst-2019-4-123-133

  21. Гулимовский И.А., Гребеньков С.А. Применение модифицированного метода поверхностного сеточного обёртывания для численного моделирования процессов обледенения // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 29-36. DOI: 10.34759/vst-2020-2-29-36

  22. Большунов К. Ю., Бабулин А. А. Применение численных методов при определении АХ самолета с учетом обледенения // Труды МАИ. 2012. № 51. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=29088

  23. Авиационные правила. Ч. 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. Поправка 8. Приложение C. Условия обледенения. — М.: Авиаиздат, 2015. — С. 230-237.

  24. Miller A.B., Potapov Yu.F., Stasenko A.L. Experimental and theoretical investigations of aircraft icing in the caseof crystal and mixed-phase flows // 29th Congress of the Inernational Council of the Aeronautical Sciences (7–12 September 2014; St-Petersburg, Russia). Paper 2014-0575. URL: https://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2014/data/papers/2014_0576_paper.pdf

  25. Heinrich A., Ross R., Zumwalt G., Provorse J., Padmanabhan V., Thompson J., Riley J. Aircraft Icing Handbook. Volume 1 of 3, 1991.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024