Nowe technologie wykrywania oblodzenia na dużych wysokościach
„Określone warunki atmosferyczne mogą powodować oblodzenie samolotu, które stanowi potencjalne zagrożenie dla szeregu komponentów maszyny, a w szczególności dla silnika” – wyjaśnia koordynator projektu HAIC (High Altitude Ice Crystals), Florent Huet z firmy Airbus Operations. Zjawisko to zostało odkryte w latach 90. XX wieku, a od tamtej pory zarówno władze publiczne, jak i przedstawiciele branży poszukują skutecznych metod wykrywania kryształów lodu formujących się na dużych wysokościach, a co za tym idzie również unikania lub zabezpieczania maszyn przed ich wpływem. Wielopoziomowy system detekcji „W ramach projektu opracowaliśmy trzypoziomowy system detekcji” – kontynuuje Huet. „Po pierwsze, służące do wykrywania zagrożenia narzędzie wykorzystujące dane satelitarne umożliwia operatorom obserwację dużych obszarów Ziemi i wyznaczanie na tej podstawie tras przelotu. Dzięki temu omijane są te obszary, które wiążą się z ryzykiem występowania kryształów lodu”. System został przetestowany nie tylko w ramach projektu, lecz także podczas lotów próbnych, które wskazały obszary występowania kryształów lodu nadające się do analizy. Technologia jest obecnie wdrażana. „To system pierwszej generacji, który można oczywiście dalej udoskonalać, jednak wykonaliśmy ten pierwszy, ważny krok” – twierdzi Huet. Drugi poziom nowej technologii stanowi radar, który montowany jest w statku powietrznym. Antena zdolna do wykrywania zagrożenia w odległości do 80 mil przed dziobem samolotu ostrzega pilotów o zbliżających się obszarach zawierających kryształy lodu, pozwalając tym samym na ich ominięcie. „Technologia budzi duże zainteresowanie w branży, ponieważ bardzo łatwo ją wdrożyć” – mówi Huet. „Posiadamy już niezbędny sprzęt. Udoskonaliliśmy jedynie oprogramowanie, a to oznacza możliwość modernizacji istniejących statków powietrznych”. Zespół firmy Airbus prowadzi obecnie rozmowy z organami władzy, poszukując najlepszego sposobu walidacji i certyfikacji wspomnianych narzędzi. Trzeci poziom systemu zapobiegania oblodzeniu obejmuje czujniki pokładowe pomocne w sytuacji, gdy maszyna znajdzie się w zasięgu kryształów lodu występujących na dużej wysokości. „Technologia wykorzystująca dane satelitarne jest mniej dokładna, lecz monitoruje duży obszar, podczas gdy technologia radarowa informuje o obecności kryształów w bliskiej odległości od samolotu” – wyjaśnia Huet. „W porównaniu z tymi dwoma elementami systemu czujniki pokładowe są jeszcze bardziej precyzyjne”. Inicjatywa pozwoliła zdobyć dowód potwierdzający słuszność koncepcji czujników pokładowych, jednak konieczne jest przeprowadzenie kolejnych testów. „Działania prowadzone w ramach projektu miały na celu prezentację możliwości opracowanych czujników” – twierdzi Huet. „Kolejnym krokiem będzie ich dopasowanie do potrzeb sektora: redukcja masy i kosztów produkcji na poziomie, który umożliwi komercjalizację”. Wsparcie dla przełomowych badań Dzięki projektowi HAIC udoskonalono szereg europejskich tuneli aerodynamicznych przystosowanych do badania zjawisk oblodzeniowych, aby zapewnić bardziej precyzyjne odwzorowanie warunków panujących w chmurach mieszanych i lodowych. Istniejące konstrukcje badawcze wyposażono w urządzenia umożliwiające wytwarzanie kryształów lodu o określonych rozmiarach, które pozwolą branży lotniczej na testowanie sprzętu pod kątem najwyższych możliwych standardów. „Jeden z tych tuneli może teraz dokonać symulacji ciśnienia panującego na dużej wysokości, natomiast kolejny – wytwarzać charakterystyczne dla niej kryształy, a nie jedynie losowe kawałki lodu” – wyjaśnia Huet. „Zastosowane rozwiązania pozwolą nam lepiej zrozumieć wpływ kryształów na pracę silników”. Zespół projektowy przygotował również symulacje numeryczne, które pomogą uczonym opracować bardziej dokładne modele predykcyjne w zakresie wzajemnego oddziaływania kryształów lodu i komponentów statków powietrznych. „Wciąż istnieją kwestie, którym chcielibyśmy się lepiej przyjrzeć, jak na przykład wpływ stopionych kryształów na rozgrzane powierzchnie” – wyznaje Huet. „Do naszej dyspozycji mamy teraz modele, jednak aby w pełni zrozumieć potencjalny wpływ krystalicznego lodu na komponenty o budowie tak skomplikowanej jak silniki, potrzebujemy narzędzi 3D”. Projekt HAIC, w którego realizację zaangażowali się specjaliści z całego świata – 34 partnerów z Europy oraz pięciu z Australii, Kanady i Stanów Zjednoczonych – zakończył się w styczniu 2017 roku.
Słowa kluczowe
HAIC, lód, duża wysokość, 3D, Airbus, oblodzenie, kryształy lodu
