Обледенение двигателей самолета — по-прежнему одна из причин авиакатастроф. Кроме того, образование льда на поверхности воздушных судов препятствует развитию перелетов с высокой скоростью на большие расстояния через зоны активного изменения погоды, что особенно характерно для России и территорий, входящих в ее арктическую зону.
Существующие противообледенительные системы не всегда достаточно эффективны, потому что прогревают важные детали только частично. Ученые Пермского Политеха предложили способ удаления льда с лопастей вентилятора двигателей прямо во время полета с помощью лазерной системы. Изобретение повысит безопасность передвижения по воздуху.
На разработку выдан патент. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Обледенение может принимать несколько форм. Например, при попадании капель переохлажденного дождя на поверхность они сразу замерзают, образуя ледяную корку; при перепадах температур и влажности образуется наледь, которая хорошо удерживается на поверхности воздушного судна за счет примерзания и сравнительно устойчива к механическим воздействиям.
На фиг. 1 представлена схема размещения лазерной противообледенительной системы на корпусе двигателя, на фиг. 2 – схемы расположения точек нарушенного контакта «лед-поверхность лопасти» под воздействием нагрева для различных конструкций лопастей: а – поперечные, б – диагональные, в – продольные в зависимости от конструкции лопастей.
- 1 – бортовая сеть,
- 2 – источник энергии,
- 3 – оптический квантовый генератор,
- 4 – регулятор оптического квантового генератора,
- 5 – коллиматор (устройство для получения параллельных пучков лазерных лучей ),
- 6 – лопасть вентилятора,
- 7 – двигатель,
- 8 – точки нарушенного контакта «лед-поверхность лопасти» под воздействием нагрева для различных конструкций лопастей.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом:
На двигатель устанавливают противообледенительную систему, блок-схема которой приведена на фиг. 1.
При появлении риска обледенения включают источник энергии 2 подключением к бортовой сети 1, а оптический квантовый генератор (ОКГ) 3 с помощью регулятора 4 настраивают с заданной периодичностью Т пуска импульса пучка лазерных лучей с учетом частоты вращения вентилятора ν.
1. Способ удаления льда с лопастей вентилятора двигателя летательного аппарата в полете с использованием лазерной противообледенительной системы, подключенной к бортовой сети и содержащей источник энергии, оптический квантовый генератор (ОКГ), регулятор ОКГ и коллиматор, заключающийся в генерировании в импульсном режиме не менее двух пучков лазерных лучей, направленных на средние участки обледеневшей поверхности диаметрально-противоположных лопастей вентилятора с заданной периодичностью пуска импульса пучка лазерных лучей, рассчитанной по формуле:
, где:
- Т – период пуска импульса пучка лазерных лучей, сек,
- ν – частота вращения вентилятора двигателя, об/мин,
- n – количество лопастей вентилятора двигателя, шт.,
образование начальных точек теплового нарушения контакта слоя льда с поверхностью лопастей с образованием трещин и создание импульсной вибрации для удаления льда с лопастей.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед полетом на поверхность лопастей наносят защитное покрытие.
Для борьбы с обледенением элементов авиадвигателя могут применять тепловые системы. Их могут размещать вблизи узлов крепления лопастей. Тепло распространяется на элементы двигателя, но чем дальше они расположены, тем менее эффективен обогрев. Ученые ПНИПУ разработали способ удаления льда с лопастей вентилятора двигателя с помощью лазерной системы прямо во время полета. Технология очистки основана на нагреве лазерными лучами.
«Под воздействием нагрева и вращения запускаются процессы плавления и образования трещин в слое льда, и он сходит с лопастей. При этом лед разрушается практически одинаково на каждой лопасти, что позволяет не только очистить элементы конструкции, но и может предотвратить вибрации», – объясняет доктор технических наук, декан аэрокосмического факультета ПНИПУ Владимир Модорский.
Изобретение ученых ПНИПУ поможет эффективно бороться с образованием льда на лопастях вращающегося вентилятора во время полета. Тем самым повысит безопасность передвижения по воздуху.
Источник:По теме:
Объединённая двигателестроительная корпорация внедряет искусственный интеллект для обнаружения дефектов, в том числе – мельчайших в лопатках газотурбинных двигателей, сообщили в пресс-службе ОДК. В Рыбинске на предприятии «ОДК-Сатурн», которое будет серийно изготавливать двигатели ПД-8, а также газотранспортные турбины большой мощности ГТД-110М, планируется запустить роботизированный комплекс для автоматизации процесса предварительной проверки качества деталей. Инновационное решение удвоит пропускную … Автоматизированная система управления испытаниями реверсивного устройства авиационного двигателя ПД-8 разработана специалистами АО «Протон-ПМ». Проект реализован по заказу АО «Пермский завод «Машиностроитель», который изготавливает реверсивное устройство и проверяет его на работоспособность. Об этом сообщили в пресс-службе «Протон-ПМ». «За полгода специалисты “Протон-ПМ”спроектировали и смонтировали систему. В мае этого года приступили к пусконаладочным работам, а в конце июня … Начало испытаний двигателя ПД-35 запланировано на первый квартал 2024 года, сообщил на Пермском инженерно-промышленном форуме заместитель генерального директора АО «ОДК» по управлению НПК «Пермские моторы» Александр Иноземцев. «Самый грандиозный проект нашей страны – ПД-35, который мы, наверное, в первом квартале 2024 года покажем всему миру на испытаниях. Это будет событие, которое произойдёт впервые в нашей …
Искусственный интеллект выявит дефекты лопаток ПД-8
Запущен автоматизированный стенд для испытаний РУ ПД-8
А. Иноземцев рассказал о сроках начала испытаний ПД-35
