Νέα τεχνολογία αποπάγωσης για ασφαλείς πτήσεις

Εάν ταξιδεύετε με αεροπλάνο το χειμώνα, ξέρετε πόσο ενοχλητικό μπορεί να είναι όταν η απογείωσή σας καθυστερεί για υποχρεωτική αποπαγοποίηση. Η αναμονή είναι δικαιολογημένη – ο πάγος στις επιφάνειες του αεροπλάνου μπορεί να είναι εξαιρετικά επικίνδυνος – μπορούμε όμως να βρούμε μια καλύτερη λύση?

Το πρόβλημα έχει εντοπισθεί: τα σταγονίδια νερού κολλάνε στις επιφάνειες αλουμινίου. Τα σωματίδια πάγου κολλάνε στο αεροπλάνο όταν είναι κρύο και υγρό. Πώς μπορεί να αποτραπεί αυτό;

Σύμφωνα με τον Μπαρτλομιέ Πριμπισβέουσκι, επιστήμονας ύλης, του ιδρύματος Technology Partners: « Μια από τις λύσεις για την αποφυγή του σχηματισμού πάγου στο αεροσκάφος είναι η επικάλυψη των στοιχείων με υπερυδρόφοβα επικαλύμματα».

Αυτό ακριβώς κάνουν Πολωνοί επιστήμονες και οι συνεργάτες τους σε ένα ευρωπαϊκό ερευνητικό πρόγραμμα το PHOBIC2ICE. Μια από αυτές τις πειραματικές επικαλύψεις περιέχει νανοσωματίδια που καθιστούν το αλουμίνιο εξαιρετικά αδιάβροχο και ως εκ τούτου δεν πιάνει πάγο.

«Τα νανοσωματίδια δημιουργούν αιχμές και ο αέρας παγιδεύεται ανάμεσά τους – γι ‘αυτό το νερό δεν μπορεί να εισέλθει στο εσωτερικό του και κυλάει στην επιφάνεια».

Η αύξηση του πάγου αποτελεί σοβαρό πρόβλημα για τα αεροσκάφη, καθώς η παρουσία ακόμη και ενός ελάχιστα ορατού στρώματος μπορεί να περιορίσει σοβαρά τη λειτουργία των πτερυγίων, των προπέλες, των παρμπρίζ, των κεραιών, των αεραγωγών, των εισόδων και των καλυμμάτων. Το πρόγραμμα PHOBIC2ICE στοχεύει στην ανάπτυξη τεχνολογιών και εργαλείων πρόβλεψης προσομοίωσης για την αποφυγή ή τον μετριασμό αυτού του φαινομένου.

Οι ερευνητές εργάζονται με διάφορους τρόπους για να κάνουν τα υλικά της επιφάνειας να μην πιάνουν πάγο. Αυτές οι τεχνολογίες αιχμής εμπνέονται από ένα φυσικό φαινόμενο γνωστό ως «αποτελεσμα λωτού» – τα φύλλα λωτού δεν βρέχονται λόγω της νανοσκοπικής υφής της επιφάνειας. Πότε όμως οι κατασκευαστές αεροσκαφών θα αρχίσουν να παράγουν αεροπλάνα που δεν πιάνουν πάγο;

Αυτό το πολύ ασυνήθιστο εργαλείο,το iCORE wind tunnel, στο κέντρο έρευνας και τεχνολογίας της Airbus μπορεί να σας βοηθήσει να απαντήσετε σε αυτή την ερώτηση. Αυτή είναι μια σήραγγα αεροδυναμικής πάγου. Κατασκευασμένο από ξύλο για θερμομόνωση, δείχνει ακριβώς πώς δημιουργείται ο πάγος σε επιφάνειες αεροσκαφών σε προσομοιωμένες ατμοσφαιρικές συνθήκες.

Όπως εξηγεί ο Νόρμπερτ Κάρπεν, ερευνητής του κέντρου της Airbus: «Βασικά δημιουργούμε ένα σύννεφο πάγου μέσα σε αυτήν τη σήραγγα. Το νερό ψεκάζεται στη σήραγγα και προσγειώνεται σε αυτές τις δομές όπου παγώνει κατά την πρόσκρουση».

Όπως δείχνει αυτό το πείραμα, τα σωματίδια του ψυχρού ύδατος μπορούν να μετατραπούν σε πάγο τη στιγμή που πέφτουν στο αεροπλάνο – σαν αυτό το μπουκάλι υπερψυγμένου νερού που μετατρέπεται σε στερεό όταν πέφτει κάπου. Οποιεσδήποτε επιφάνειες αντισταθούν στο σχηματισμό πάγου πρέπει να είναι αρκετά ανθεκτικές ώστε να αντέξουν και σε άλλες δύσκολες συνθήκες.

Σύμφωνα με τον Έλμαρ Μπονακούρσο, επιστήμονας ύλης του κέντρου της Airbus:«Ως βιομηχανία, πρέπει να διασφαλίσουμε ότι αυτές οι επικαλύψεις δεν θα είναι απλά αποτελεσματικές κατά του πάγου, αλλά επίσης ανθεκτικές σε ατμοσφαιρικούς παράγοντες όπως η άμμος, αν θέλουμε να πετάξουμε σε μια αμμοθύελλα, σε βροχή, αν θέλουμε να περάσουμε μέσα από σύννεφα και σε υπεριώδεις ακτίνες».

Μέχρι στιγμής, η ανθεκτικότητα είναι σημαντική. Αυτό το όργανο βομβαρδίζει δείγματα με πίδακες υψηλής πίεσης νερού για να διαπιστώσει πόσο γρήγορα φθείρεται η επιφάνεια τους. Το να εφαρμόζουμε πολύ συχνά τις επικαλύψεις δεν θα ήταν οικονομικά βιώσιμο. Με περαιτέρω έρευνα, οι επιχρίσεις που ανθίστανται στον πάγο μπορούν να βελτιωθούν επαρκώς ώστε να ανταγωνίζονται με τις τρέχουσες μεθόδους αποπάγωσης.

Σύμφωνα με την Γιολάντα Σαπιέχα,καθηγήτρια της ύλης στο Πολυτεχνείο του Μονρεάλ: «Αυτή τη στιγμή έχουμε να εφαρμόσουμε στοιχεία θέρμανσης που πρέπει να χρησιμοποιήσουμε και δεν είναι αποτελεσματικά, χρησιμοποιούν πολλά καύσιμα και έχουμε τις επιβλαβείς χημικές ουσίες που χρησιμοποιούμε για να αφαιρέσουμε τον πάγο. Η μηχανική επιφανείας θα είναι πολύ κερδοφόρα και θα είναι μια πολύ καλή λύση».

Θα χρειαστούν αρκετά χρόνια έρευνας, αλλά τελικά αυτή η τεχνολογία μπορεί να θέσει στο περιθώριο τη χημική αποπάγωση .Η προσέγγιση του έργου εστιάζεται στο σχεδιασμό υλικών και στην προσαρμογή μέσω μοντελοποίησης και προσομοιώσεων εγγενών ιδιοτήτων υλικών για την ανάπτυξη ενός πιο βιώσιμου και ενεργειακά αποδοτικού συστήματος αντιολισθητικής επίστρωσης για αεροσκάφη.