Подбор параметров лазерного стенда для исследования разрушения льда при обледенении авиационных систем

Авторы

Модорский В. Я.^*, Владимиров Н. В.^**, Калюлин С. Л.^***, Саженков Н. А.^****

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, ПНИПУ, Комсомольский проспект, 29, Пермь, 614990, Россия

*e-mail: modorsky@pstu.ru
**e-mail: nikitavladimirov500@gmail.com
***e-mail: ksl@pstu.ru
****e-mail: sazhenkov_na@mail.ru

Аннотация

Представлены результаты предварительной оценки характеристик источника лазерного излучения (мощности излучения, расстояния до обрабатываемой поверхности), предполагаемого к использованию в составе специального экспериментального стенда для испытаний лазерных противообледенительных систем для малогабаритных авиационных систем. Проведена отработка методики экспериментального исследования для оценки влияния режимов работы лазерного излучателя на эффективность разрушения льда. Осуществлен подбор и анализ параметров лазерного воздействия, таких как мощность, угол падения луча, продолжительность импульса и расстояние до контактной поверхности, при плавлении кубических образцов льда. Полученные данные подтверждают возможность применения энергоэффективных и легких противообледенительных лазерных систем для малогабаритных летательных аппаратов.

Ключевые слова:

малогабаритные авиационные системы, обледенение летательных аппаратов, лазерные противообледенительные системы, оценка эффективности противообледенительной системы, разрушение льда

Список источников

1.  Guffond D., Hedde T., Henry R. Overview of icing research at ONERA, advisory group for aerospace research and development // Fluid Dynamics Panel (AGARD/FDP) Joint International Conference on Aircraft Flight Safety – Actual Problems of Aircraft Development (31 August - 5 September 1993; Zhukovsky, Russia). 
2. Киселев М.А. (ред.). Противообледенительная система самолета МС-21: Учебное пособие. М.: ИД Академии Жуковского, 2023. 32 с.
3.  Павленко О.В., Пигусов Е.А. Особенности применения тангенциального выдува струи на поверхность крыла летательного аппарата в условиях обледенения // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 7-15. DOI: 10.34759/vst-2020-2-7-15
4. Соколов О.А., Рукавицын В.Г Противообледенительные системы на воздушных судах // Аллея науки. 2023. Т. 2. № 11(86). С. 61-65.
5. Рогожин В.Б., Лезова А.А., Лезов А.А., и др. Методы борьбы с обледенением беспилотных летательных аппаратов // Аэрокосмическое приборостроение и эксплуатационные технологии: Сборник трудов IV Международной научной конференции (04–21 апреля 2023; Санкт-Петербург). СПб.: Изд-во ГУАП, 2023. Часть 2. С. 97-101. DOI: 10.31799/978-5-8088-1820-0-2023-4-2-97-101
6.  Слободчиков А.С., Апарин Ю.Я., Сорокин Ю.В. Способ предотвращения обледенения крыла летательного аппарата с использованием лазерной противообледенительной системы. Патент RU 2671069 C1. Бюл. № 31, 29.10.2018.
7.  Рогозин Е.А., Бокова О.И., Мельников А.В. Основные аспекты совершенствования методики оценки эффективности функционирования беспилотного летательного аппарата в условиях обледенения // Вестник Воронежского института МВД России. 2019. № 3. С. 21–33.
8.  Йелстаун Корпорейшн Н.В. (NL). Тепловая противообледенительная система вращаемого элемента. Патент RU2093426C1, 20.10.1997.
9.  Титов Б.Г. Устройство для удаления льда на внешних поверхностях летательного аппарата. Патент SU 1802491 A1. 20.08.1995.
10. Гельвер Ф.А., Китаев А.М. Электроимпульсное противообледенительное устройство. Патент RU 2534102 C1. Бюл. № 33, 27.11.2014.
11.  Голота С.А., Дерех А.Я., Довгалёнок В.М., и др. Противообледенительное устройство для авиационного воздушного винта с усовершенствованной аварийной защитой. Патент RU 207639 U1. Бюл. № 31, 08.11.2021.
12. Чепусов П.А., Малая Е.В. Применение беспилотной авиации в исследованиях Арктики // Научный Лидер. 2021. № 14(16). С. 41-47. 
13. Малов Ю.И., Кибец Д.А., Колдаев А.В. Беспилотный летательный аппарат. Патент RU 2754277 C1. Бюл. № 25, 31.08.2021.
14. Peuser P., Wolff C., Gammel F., et al. Arrangement for deicing a surface area of an aircraft. Patent DE102010045450B4, 25.04.2013.
15. Nunnally W.C. Onboard aircraft de-icing using lasers. Patent US6206325В1, 27.03.2001. 
16. Тимофеева М.В. Влияние коагуляции капель воды на их распределение по размерам в рабочей части аэрохолодильной установки // Журнал технической физики. 2019. Т. 89. № 4. С. 491-496.
17.  Модорский В.Я., Максимов Д.С. Способ удаления льда с лопастей вентилятора двигателя летательного аппарата в полете. Патент RU 2815119 C1. Бюл. № 8, 07.08.2023.
18. 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
19.  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
20.  Калюлин С.Л., Саженков Н.А., Модорский В.Я., и др. Численное моделирование газодинамических и прочностных характеристик вентилятора для экспериментальной установки по исследованию разрушения льда на вращающихся рабочих лопатках // Вестник ПНИПУ. Механика. 2023. № 1. С. 134-141. DOI: 10.15593/perm.mech/2023.1.13