高揚程装置で溶着・氷の蓄積を抑える高度なコーティングの使用

傾斜、フラップ、スピルラーなどの高リフトデバイスは、離陸および着陸時に追加のリフトを生成するために不可欠であり、航空機は低速で安全に動作することを可能にします。しかし、これらの露出された表面は、特に脆弱(土、昆虫残渣、および生物学的問題)および氷の汚染に脆弱です。汚染の薄層でさえ、羽の上に繊細な気流を妨げ、リフトを劣化させ、ドラッグを増加させることができます。近年、高度なコーティング技術が確立され、これらは、これらを安全に保つことができます。

リスクの理解:高リフトデバイスでファイリングとアイス

ファーリングと氷蓄積は、異なるが、しばしば関連課題を区別します。ファウリングは、航空機の皮膚に、塵、砂、エンジン排気煤、昆虫のストライキ、さらには微生物の成長の固体汚染物質の付着を意味します。高速フェーズの間に空気の流れに拡張される高リフト装置では、ファーリングは境界層を破壊し、早期流分離をトリガーすることができます。

氷蓄積は、より急性です。雲の超冷水が降下し、または雨が航空機表面を凍結すると、それらは接触に凍結し、ライムまたは氷を釉薬を形成します。ライム氷は荒く不透明であり、釉薬は明確で密閉され、時には翼の形状を厳しく歪めるホーンを形成します。レイトまたはフラップの氷は、それらの配置をブロックしたり、それらのカムバーを変更したりすることができます。急激な上昇条件の損失につながる - 燃料は、これらの規制を十分に行わなければなりません[F]。

エアロダイナミックインパクト

霜の薄い層でさえ-0.4 mm (0.016 in)-最大30%の上昇を減らし、典型的な気泡の40%増加の引き裂けます。高い上昇装置のために、それは最高上昇係数の近くで作動する、余白はより狭くなります。スラトの一流の端の汚染は非対称の屋台を引き起こします、そして折り返しの氷は適切なシーリングを防ぐことができます、効果を減らす圧力漏出を可能にします。また、腐食を促進し、特に急上昇の維持に増加するポイントおよび維持に増加するポイントを増加しました。

高度なコーティングの仕組み: 物理的な原則

高度なコーティングは、表面化学とマイクロ - /ナノ - テクスチャを通して、汚いとアイシングを処理します。重要なパラメータは、表面エネルギー(疎水性/水質)と質感(靭性またはパターン構造)です。低表面エネルギーの残骸水とコーティングし、それらが凍結することができる前に、点滴をビーズとロールオフにします。低い水付着はまた、粘着能力を低下させる。氷泡コーティングは、氷結の形成や、氷結の形成を防止することによって、さらに進んでいきます。

ドミナート電流研究の3つの主要なカテゴリ:

[Hydrophobicおよび超疎水性コーティング[ - 水接触角は、低い滑走角度で、 >150°、。かばんばんをドロップし、それらと汚れを運ぶ。ロータス効果は古典的な例です。
アイスホブ系コーティング – 20 kPa(自然気流が氷を流すことができるしきい値)以下の氷密着強度を低下させるように特別に設計された。多くは、抗発氷添加剤を組み入れる。
防火コーティング[ – 多くの場合、シリコンまたはフッ素系化学製品に基づいて、非スティック、低摩擦面、バイオフィルムの形成および汚れの蓄積を防ぐ。

新興技術: SLIPS および滑りやすい表面

より新しいアプローチは、Nepenthesのピッチャー植物によって刺激される[]の滑り止めの液体注入された多孔の表面(SLIPS)です。多孔質基質は潤滑の液体と注入され、超滑らかな、水、オイルおよび氷をressするomniphobic表面を作成します。SLIPSは実験室のテストで例外的な性能を示しました、kPasionの下の氷の付着強さおよび耐久性は-hee-の低下および雨の耐久性に残ります。

ハイブリッドコーティング

多くの近代的なコーティングは、複数の機能を組み合わせたものです。例えば、超疎水性層は、氷泡ポリマー、または防汚バイオシドを水溶性マトリックスに埋め込むことができます。そのようなハイブリッドアプローチは、氷がしばしば汚れの上にフォームを形成し、除去をさらに困難にすることが重要であると同時に、毛穴をあて、同時にアイシングすることを目指しています。

航空機用高リフト装置への応用方法

高度なコーティングを高リフトデバイスに応用するには、精度が必要です。積層やフラップなどのコンポーネントは、多くの場合、アルミニウム合金や複合材料で作られており、コーティングは疲労寿命に影響を与えることなく付着しなければなりません。一般的なアプリケーション技術は次のとおりです。

スプレーコーティング(エアゾールまたはエアアシスト)
小さい部品のためのすくいのコーティング
薄く、耐久のフィルムのための化学蒸気の沈着(CVD)か物理的な蒸気の沈着(PVD)
セラミックス系コーティング用ソルゲルプロセス

塗布後、コーティングは制御された温度および湿気の下で治されます。既存の艦隊のために、改装の塗布は古いペンキを取除き、表面の準備(例えば、陽極酸化するか、または血しょう処置)を遂行する必要があり。全プロセスは付着力の結合のための]]SAE AMS3674[のような大気空間の標準に従わなければなりません。

リアル・ワールド・オペレーションのメリット

航空およびオペレータは、コストを削減し、安全を改善するために高度のコーティングにますますます回っています。利点は次のとおりです。

]脱酸液使用量を削減 - 氷泡コーティングは氷の形成を遅らせることができます。つまり、出発前により少ないグリコールが必要であることを意味します。 1つの主要な航空会社は、コーティング航空機のリードエッジ後の脱酸コストの30%削減を報告しました。
]燃料バーバー - クリーンで滑らかな高リフトの表面は、設計した空力効率を維持します。表面汚染を除去する研究は、飛行サイクルあたりの燃料の2〜5%を節約することができます。
[メンテナンス間隔を拡張] - アンチ・ファーリングコーティングは、頻繁な洗浄や検査の必要性を減らす。引き込み時にしばしば隠される高いリフトデバイスの場合、これは重要な労働節約に最大追加することができます。
]改善された再販価値[ - 重要な表面に高度なコーティングを持つ航空機は、より良い構造条件と腐食率を低下させます。

既存の氷保護システムとの統合

高度なコーティングはスタンドアロンソリューションではありません。それらは、熱(空気または電気)と空気の脱イオンシステムでコンサートで最善を尽くします。例えば、超疎水性コーティングは、表面を湿らせる水を防ぐことができ、氷を含まないエネルギーを削減します。一部のコーティングは、電気熱ヒーターに適用されることができる一方で、アンチアイスブーツと互換性があります。 Nアドバンストエアテクノロジー輸送[FLT][FLT]]は、そのような研究システムに積極的に統合されています[FLT][F][FLT][F]][FAT]]][FAT]]][F]]][F]]]]][F]]][F]]]][FAT][F]][F][F][F]]][FAT]][FAT]][F]][F][F]][F]][F][F]]]][F[F[F[F[F[F]]]]]]][F[F[F[F]]]]][F[F[F[F]]][F[

課題と限界

約束にもかかわらず、いくつかの障害は、広まった採用の前に残っています。

耐久性] - コーティングは、250 kts、紫外線露出、温度サイクルから- 60 °C〜+ 90 °Cまでの速度で雨の腐食に耐える必要があります。滑走路の破片と繰り返し接触。わずか数百飛行サイクル後に多くの超疎水性表面が劣化します。
修復性 – リフトの高いデバイスのスクラッチまたはチップは、コーティングの機能を妥協することができます。フィールド修復コーティング(例えば、スプレーオンソリューション)が開発されています。
[認証] - 飛行評論面に適用されるコーティングは、構造強度を変更したり、亜鉛腐食を引き起こしたり、火災リスクを増加したりするために広範なテストを受ける必要があります。 FAAおよび欧州連合航空安全機関(EASA)は、氷防氷コーティングの特定のガイダンスを発行する必要はまだありません。
Cost - 運用コストが低下する一方で、車両全体をコーティングする際の費用は高くなります。フライトルートや気候に応じて、6ヶ月から3年ごとに返金期間が異なります。

今後の展望と研究の方向

研究は、これらの制限を克服するために加速されます。有望な方向は次のとおりです。

自己治癒コーティング[ - 修復する治癒剤を含むマイクロカプセルは、自律的に傷つく、コーティング寿命を延ばします。
応答面[ - 温度や電気分野に基づいて疎水性と親水性状態の間で切り替える材料で、加硫と氷の積極的な制御を可能にします。
ナノコンポジットコーティング[ - カーボンナノチューブ、グラフェン、またはセラミックナノ粒子を組み込んで、より高速な脱イオンのための機械的強度と熱伝導性を高めます。
バイオインスパイアされたテクスチャ[ - ミンキングサメスキン(リブレット)または昆虫の羽を同時にドラッグアンドファーリングを削減します。

アクロン大学のに含まれている複数の研究グループと]]応用科学研究所(TNO)[のオランダ組織は、95%以上の氷の付着を削減し、500時間の加速侵食試験後に性能を維持する多機能コーティングを実証しました。

経済・環境影響

持続可能な航空へのプッシュもコーティングの採用を運転しています。より少ない脱酸液は、水生に有毒であるエチレングリコールの操業offを削減することを意味します。低燃費はCO2排出量を削減します。氷保護液を除去することによって保存された重量のキログラムごとに、航空機はより多くのペイロードを運ぶことができます。世界的な航空トラフィックが成長するにつれて、2040倍に計画されたコーティングは、安全と効率のための重要なツールになります。

コンテンツ

高度なコーティングは、航空業界向けの変革的な技術を表し、高いリフトデバイス上の汚泥および氷蓄積を緩和するための実用的な方法を提供します。耐久性と認定の課題は残っていますが、材料科学と試験の急速な進歩は、これらのソリューションを市場に投入しています。フリートオペレータにとって、財務および安全上のインセンティブは明らかです。クリーナー、氷なしの表面は、より良い性能、低コスト、およびより少ない遅延を意味します。次の10年は、高度なコーティングが新しい航空機設計に標準装備になる可能性が高いと、既存の技術がより効果的に役立つでしょう。