КОМБИНИРОВАННАЯ ПРОТИВООБЛЕДИНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
COMBINED ANTI-ICE SYSTEM

Изобретение относится к авиационной технике и предназначено для борьбы с обледенением аэродинамических поверхностей летательных аппаратов (ЛА).
В настоящее время известны электроимпульсные, механические, пневматические, тепловые и другие системы защиты несущих поверхностей ЛА от обледенения.
Наиболее близкой по технической сути из известных является тепловая система, основанная на нагреве защищаемой от обледенения поверхности ЛА с помощью электрических нагревательных элементов. Эта система подробно представлена в книге (Тенишев Р.Х. и др. «Противообледенительные устройства летательных аппаратов», М., Машиностроение, 1967, стр.43-77). Описанная в этой работе система борьбы с обледенением состоит из электрических нагревательных элементов, расположенных под обшивкой крыла. Тепло к внешней стороне обшивки передается за счет теплопроводности.
Применение такой системы не допускает обледенения нагреваемой поверхности ЛА. Капли воды, попадая на обогреваемую поверхность, не замерзая, растекаются под воздействием воздушного потока в виде жидкой пленки. Попадая на необогреваемую поверхность пленка замерзает в виде барьерного льда. Наличие барьерного льда вызывает искажение контура обтекаемой поверхности ЛА и изменение аэродинамических характеристик, приводящее к аварийным ситуациям.
Свойство образовывать на поверхности ЛА барьерный лед является принципиальным недостатком тепловой противообледенительной системы.
В последние годы для борьбы с обледенением разрабатываются физико-химические методы, позволяющие снизить адгезию и предотвратить или замедлить переход переохлажденных капель водовоздушного потока в твердое состояние с последующим удалением с поверхности под действием воздушного потока. Разработанные на основе этих методов новые супергидрофобные покрытия (см., например, Л.Б. Бойкович, … А.Б. Миллер, Ю.Ф. Потапов и др. «Противообледенительные свойства супергидрофобных покрытий на алюминии и нержавеющей стали». Известия АН. Сер. химическая, 2013, №2) позволяют создать достаточно экономичные антиобледенительные системы. Представленные в цитируемой работе исследования показали, что супергидрофобные покрытия способствуют сворачиванию жидкой пленки, образуемой при работе тепловой системы, в капельки, легко сдуваемые воздушным потоком. Это свойство супергидрофобных покрытий предлагается использовать при создании противообледенительных систем.
Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является создание комбинированной противообледенительной системы, не допускающей образования на аэродинамических поверхностях барьерного льда и, таким образом, обеспечивающей безопасность полета летательного аппарата.
Решение задачи и технический результат достигаются тем, что в комбинированной противообледенительной системе, содержащей тепловое противообледенительное устройство, расположенное под обшивкой передней кромки крыла, на поверхности крыла на расстоянии l=(1-2)bmax, максимальной толщины профиля от передней кромки установлен убирающийся в крыло щиток с углом поворота до 20°, поверхность которого и поверхность крыла перед щитком покрыты супергидрофобным покрытием.
На чертеже представлена принципиальная схема реализации предлагаемой системы.
Комбинированная противообледенительная система содержит тепловое противобледенительное устройство 3, расположенный под обшивкой передней кромки 2 крыла 1 убирающийся в крыло щиток 4, на поверхность которого, как и на часть 5 поверхности крыла, нанесено супергидрофобное покрытие. Щиток 4 расположен на расстоянии l=(1-2)bmax, где bmax - максимальная толщина профиля от передней кромки крыла, и в закрытом состоянии составляет часть поверхности крыла.
При обтекании крыла ЛА 1 переохлажденным водовоздушным потоком для предотвращения обледенения передней кромки 2 включается тепловое противобледенительное устройство 3 и открывается на угол α щиток 4. Кристаллизующийся на передней кромке лед растапливают, и образовавшаяся пленка воды под воздействием воздушного потока течет по супергидрофобной несмачиваемой части 5 поверхности крыла по направлению к щитку 4, разбиваясь под действием сил поверхностного натяжения на капли. С поверхности щитка 4, установленного под углом 10÷20°, капли сдуваются в воздушный поток, не попадая на поверхность крыла 1 и, тем самым, исключая обледенение его поверхности.
Таким образом, создана комбинированная противообледенительная система не допускающая образования барьерного льда и обеспечивающая безопасность полета летательного аппарата.