¿Qué formas comunes de deshielo y antihielo existen y qué alternativas futuras se están investigando?

En general, los métodos de deshielo (eliminación del hielo después de que se haya formado) y antihielo (prevención de la formación de hielo) utilizados son:

Imagen de GKN Technology: Liderando el camino hacia aeronaves más eficientes

• Mecánico que simplemente empuja el hielo de los bordes de ataque. Un ejemplo son las botas neumáticas de deshielo, que es el método más antiguo utilizado donde se utiliza una bota de goma inflable para eliminar el hielo acumulado en los bordes de ataque.

Fuente: quora.com

" Deicer (PSF) " de Pearson Scott Foresman - Archivos de Pearson Scott Foresman, donados a la Fundación Wikimedia→Este archivo ha sido extraído de otro archivo: PSF D-240001.png .. Con licencia de dominio público a través de Commons .

• Calefacción En los aviones grandes, los bordes de ataque del ala (y la cola) se calientan con el aire de purga del motor (calentadores electrotérmicos en el caso del Boeing 787) para deshielo y antihielo.

Imagen de Aircraft Anti-Icing Systems por Leslie Mehl y Annie Parsons

• Los sistemas de descongelación química utilizan productos químicos secos o líquidos diseñados para reducir el punto de congelación del agua (diversas sales o salmueras, alcoholes, glicoles); o por una combinación de estas diferentes técnicas.

• Sistemas fluidos de deshielo que usan fluido de deshielo de un tanque de almacenamiento y lo alimentan a través de microfiltros a una serie de paneles distribuidores de metal poroso. A medida que el fluido escapa, rompe la adherencia entre el hielo y el ala y el flujo de aire se lo lleva, creando el llamado "ala que llora".

Hay una serie de otros métodos de deshielo y antihielo que también están disponibles o en desarrollo, tales como:

• El método de electroimpulso utilizaba condensadores de alto voltaje, que se descargaban rápidamente a través de las bobinas instaladas justo dentro del revestimiento del borde de ataque de la aeronave, lo que generaba una fuerza de repulsión electromagnética (en el revestimiento de la aeronave), arrojando hielo en todas direcciones. Sin embargo, la interferencia electromagnética y la fatiga estructural asociadas con este método limitan su aplicación.

• Sistema de Separación Electro-Expulsiva Una corriente eléctrica corre a través de capas paralelas de cinta plana de cobre. Cuando pasa un gran pulso de corriente, se crea un campo magnético repelente, lo que hace que el conductor superior salte menos de una veintemilésima de pulgada. La alta aceleración resultante hace que el hielo se rompa en pequeñas partículas que caen de la superficie del avión.

El sistema de separación electroexpulsivo se rompe y expulsa hielo de un modelo de ala en una prueba de túnel de viento de ipp.nasa.gov

• Sistema de Deshielo por Expulsión Electro-Mecánico , cuyo principio de funcionamiento es dado por el desarrollador como,

Un pulso eléctrico de alta corriente de microsegundos de duración entregado a los actuadores en secuencias cronometradas genera campos electromagnéticos opuestos que hacen que los actuadores cambien de forma rápidamente. Este cambio de forma del actuador se transmite al escudo de erosión del LEA, lo que hace que se flexione y vibre a una frecuencia muy alta. Este movimiento rápido da como resultado el desprendimiento basado en la aceleración del hielo acumulado en el escudo de erosión.

Imagen de Una descripción general de las tecnologías de deshielo y antihielo con perspectivas para el futuro por Zdobyslaw Goraj

• Ultrasonido También se están realizando algunas investigaciones sobre la vibración de las alas mediante ultrasonido para eliminar el hielo formado.

• También se ha propuesto que las aleaciones con memoria de forma se utilicen para descongelar y anticongelar, y sus propiedades de cambio de forma se utilizan para eliminar el hielo cuando sea necesario.

Imagen de Una descripción general de las tecnologías de deshielo y antihielo con perspectivas para el futuro por Zdobyslaw Goraj

También se han realizado algunas investigaciones sobre el uso de nanotubos de carbono para este propósito.

Esto depende del avión, pero en términos generales hay,

Botas de deshielo que funcionan permitiendo que se acumule hielo y luego se inflan, rompiendo así el hielo del borde de ataque.

(fuente)

Borde de ataque calentado Relativamente autoexplicativo, pero simplemente calienta el borde de ataque ya sea eléctricamente o mediante aire caliente de purga del motor.

( fuente )

Weeping Wing (Químico) es una técnica utilizada en algunos aviones pequeños donde se bombea líquido de deshielo a través de pequeños orificios en el borde de ataque del ala para evitar que se acumule hielo. Esto presenta 2 problemas separados que los otros sistemas no sufren. Aparte del peaje de peso que toma para el sistema, su líquido de autodescongelación es pesado e imparte otro peaje de carga útil. También corre el riesgo de consumir todo su líquido durante el vuelo.

( fuente )

La FAA tiene un buen informe que puede encontrar aquí que describe todos los tipos de sistemas y los riesgos que surgen de la formación de hielo. Su lista oficial de prevención de formación de hielo es

1. Calefacción de superficies con aire caliente
2. Calefacción por elementos eléctricos
3. Rompiendo formaciones de hielo, generalmente con botas inflables
4. aplicación química

Hay cuatro formas comunes, y no todas están disponibles para todas las aeronaves:

1. Calentamiento del borde de ataque de todas las superficies. Esto se hace mediante purga de aire o eléctricamente, y ambos reducirán el empuje del motor. Debido a la alta demanda de energía, la calefacción eléctrica se usa principalmente en tomas de aire o raíces de hélice.
2. Botas de goma inflables. Son más económicos, pero deben ser operados correctamente. Si se activa demasiado pronto, el hielo delgado no se romperá, si se activa demasiado tarde, el hielo grueso evitará que se inflen.
3. Líquido descongelante : esto requiere orificios finos en el borde de ataque a través de los cuales se exprime un fluido descongelante para romper la unión entre el hielo y la estructura. Algunos Beech Starships usaban bordes de ataque de titanio con agujeros cortados con láser. Los sistemas anteriores, como el del BAe-125 , usaban láminas de metal sinterizado que tenían poros diminutos.
4. Vuele más rápido: los aviones militares no necesitan antihielo, usan el calor de estancamiento generado por un número de Mach de vuelo más alto. Generalmente, volar Mach 0.9 o superior es suficiente para evitar problemas en condiciones de hielo leve.

En cuanto a los medios futuros: Es difícil hacer predicciones, especialmente sobre el futuro .