Til afisning af fly i farten, forskere sigter mod at kontrollere istedet for at bekæmpe isdannelse

Hvordan styrer du isdannelse på et fly, selv når det er i flyvning? Jonathan Boreyko, lektor i Institut for Maskinteknik, leder et team, der arbejder med Collins Aerospace for at udvikle en tilgang ved hjælp af is selv. I en undersøgelse offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve , de skabte en afisningsmetode, der udnytter, hvordan frost vokser på søjlekonstruktioner til at suspendere is, når den dannes til et lag, der er lettere at fjerne.

Isdannelse på fly kan både være en forværring og en sundhedsfare. At se et lufthavnsafgangstavle for forsinkelser på grund af is er velkendt område for vinterrejsende, og National Transportation Safety Board rapporterer i alt 52 flyulykker, der tilskrives isdannelse mellem 2010 og 2014, resulterer i 78 dødsfald.

Afisning af et fly i lufthavnen inden start er muligt, men fly oplever også faldende temperaturer og hurtig isdannelse under flyvning. Når der først dannes is på vingerne, det kan i høj grad hæmme en pilots evne til sikkert at betjene flyet. Udstyre fly med evnen til at fjerne is, mens de flyver i højder mellem 35, 000 og 42, 000 fod ville give et bedre sæt værktøjer til at opretholde sikkerheden, mener forskerne.

At lægge is på en piedestal

Boreykos team arbejdede ud fra viden om, at vanddråber opfører sig på forskellige måder, afhængig af overfladen. De havde til formål at udnytte et princip kendt som Cassies lov, som viser, at luft kan blive fanget under vanddråber, hvis dråberne hænger oven på en struktur, der er ujævn og vandafvisende. Med en struktur, der kunne fange luft under vandet i denne "Cassie -tilstand, "forskerne søgte at lave isform i et lag med lavere vedhæftning til overfladen.

At lave en vandafvisende overflade kræver typisk en kemisk belægning, der periodisk skal efterfyldes, Boreyko forklarede, og den ujævne overflade har også en tendens til at slides med tiden. Teamet valgte en ny tilgang, med det mål at lave en vandafvisende overflade, der ikke kræver skrøbelige kemiske belægninger eller ultrafine bump. I stedet, de valgte en enkel og holdbar struktur i form af aluminium, millimeter store søjler.

Boreykos team skabte en række søjler, hver en millimeter høj med en halv millimeter bred. De små piedestaler blev bearbejdet til et mønster med en millimeter imellem. Da temperaturen faldt, frost voksede fortrinsvis på toppen af ​​søjlerne, resulterer i forhøjede frostspidser. Efterhånden som der blev tilsat mere vand, den blev absorberet i dette porøse frostlag. Når vanddråber efterfølgende blev påvirket på overfladen, de blev fanget på frostpiedestalerne.

Disse frysende dråber skabte små "isbroer, "som hovedforfatter Hyunggon Park beskrev, der lukkede luftens huller i dalene mellem de frostspidsede søjler. "Når stødende vanddråber frøs på overfladen, vi lavede en interessant observation:Vanddråberne blev fanget af frostspidserne og byggede isbroer for at fange luftlommer nedenunder, "Sagde Park. Over tid, en kontinuerlig og luftfangende isbaldakin dannet over de frostspidsede søjler.

Der henviser til, at andre afisningsmetoder stadig kan tillade et islag at klæbe mere direkte til et stort overfladeareal, disse indespærrede luftgab får arket til at hænge op, sænke mængden af ​​vedhæftning is til overfladen.

"Ved at bruge større søjler i stedet for nanostrukturer, og frostspidser i stedet for en hydrofob belægning, vi fandt ud af, at vi kan få den samme fordel ved at fange luft under den formende is, samtidig med at vi undgår holdbarhedsproblemer, "Boreyko sagde." Dette burde gøre vores tilgang praktisk til at forbedre afisning på fly eller varmevekslere. "

Med et svagere bånd, det er muligt at bruge luftlommerne til derefter at skubbe isen væk. Dette vil være det næste trin i forskernes proces, som Boreykos team fortsætter med at udvikle deres metode.