Лед на поверхности самолета не только ухудшает его аэродинамику, но и может нарушить работу двигателей и управляющих устройств. Поэтому необходимо уделять большое внимание борьбе с обледенением воздушных судов как на земле, так и в воздухе.
Существует два типа защиты авиалайнеров от обледенения. Первый - наземный: пока самолет находится на земле, его обрабатывают специальными противообледенительными жидкостями. В результате на поверхности образуется защитная пленка, которая плавит атмосферные осадки (дождь, снег и прочее) и не дает воде вновь замерзнуть на корпусе. Но этих свойств хватает только на время взлета - когда самолет разгоняется, остатки защитной пленки сдуваются с поверхности, поэтому во время полета от льда воздушное судно защищают специальные противообледенительные системы, установленные на борту - например, подогрев или надувные протекторы. Для повышения эффективности таких систем авиапроизводители вместе с учеными разрабатывают гидрофобные покрытия. Они уменьшают ледообразование за счет удаления воды и снижения сцепления льда с поверхностью (адгезия).
Однако специальные гидрофобные поверхности могут помешать противообледенительной жидкости создать сплошную защитную пленку. Предыдущие исследования ученых из Канады показали, что защитное действие противообледенительных жидкостей может снижаться на гидрофобных покрытиях.
В этой ситуации исследователи Сколковского института науки и технологий (Москва) решили выяснить, как влияет смачиваемость (взаимодействие жидкости с поверхностью твердого тела) поверхности алюминия, который используется в обшивке самолета, на защитные свойства противообледенительных жидкостей. В ходе эксперимента они создали условия ледяного дождя и наблюдали за образованием льда на супергидрофильных и гидрофобных алюминиевых пластинах, обработанных противообледенительными жидкостями.
Оказалось, что на самом деле смачиваемость пластин не влияет на эффективность противообледенительных жидкостей, что не совпадает с выводами канадских исследователей. Российские ученые считают, что причиной противоположных результатов может быть поверхностное натяжение и вязкость противообледенительных жидкостей. В будущих исследованиях необходимо также учитывать шероховатость поверхности, потому что обледенение более шероховатых поверхностей происходит дольше. Кроме того, выяснилось, что скапливание жидкости в текстуре поверхности ухудшает водоотталкивающие свойства гидрофобных покрытий.
«Мы считаем, что гладкие гидрофобные покрытия, вероятно, более предпочтительны для противообледенительных систем самолета, чем шероховатые супергидрофобные покрытия, когда предполагается их контакт с противообледенительными жидкостями», — рассказал руководитель проекта по гранту РНФ Виктор Гришаев, кандидат наук (признаваемый в РФ PhD), старший научный сотрудник Сколковского института науки и технологий.
