35, 000 pés é a altitude de cruzeiro padrão para um avião a jato comercial, mas nessas alturas a temperatura do ar cai abaixo de -51 graus Celsius e o gelo pode facilmente se formar nas asas. Para evitar a formação de gelo e subsequente arrasto na aeronave, os sistemas atuais utilizam o calor gerado pela queima de combustível. Mas essas altas temperaturas, sistemas dependentes de combustível não podem ser usados ​​na proposta totalmente elétrica, materiais sensíveis à temperatura de aeronaves de última geração.

Enquanto os cientistas procuram novos métodos anti-gelo, físicos da Northwestern Polytechnical University na China e da Iowa State University adotaram uma abordagem diferente. Eles publicaram evidências, no jornal Física dos Fluidos , mostrando que o equipamento importante no controle de pouso e decolagem pode dobrar como controle de gelo.

"Os métodos anticongelantes atuais não são adequados para os sistemas de aviação de próxima geração baseados nas novas tecnologias de aviação, ", disse Xuanshi Meng, um autor do artigo." Encontramos uma maneira excelente de controlar a formação de gelo nessas novas aeronaves. "

Depende de atuadores de plasma.

Os atuadores de plasma são um tipo especial de curto-circuito elétrico. Quando uma alta tensão é aplicada nos dois eletrodos, faz com que as partículas de ar acima se ionizem, formando um plasma, e induzindo um fluxo, ou vento. Este fluxo de plasma sobre o atuador foi previamente manipulado para controlar a aerodinâmica das asas da aeronave, alterar a sustentação e o arrasto para pouso e decolagem (conhecido como aplicativos de controle de fluxo). Mas os atuadores de plasma não liberam apenas um vento induzido.

"Ao aplicar uma alta tensão, a maioria é convertida em calor e o resto é convertido em um fluxo induzido ou vento iônico sobre o atuador, portanto, o atuador de plasma tem efeitos aerodinâmicos e de calor, "disse Meng.

"Ao unir os aspectos aerodinâmicos e térmicos do atuador de plasma, fornecemos um método completamente novo para um controle de fluxo e congelamento eficiente. "

A equipe de controle de plasma da Northwestern Polytechnical University percebeu pela primeira vez o efeito dos atuadores de plasma na formação de gelo em 2012, quando um cubo de gelo colocado na área de descarga do excitador de plasma derretia rapidamente.

Para demonstrar ainda mais o mecanismo de proteção de gelo de plasma, a equipe projetou incrivelmente fina, A barreira dielétrica de superfície descarrega atuadores de plasma e os monta em um aerofólio plástico impresso 3-D NACA 0012. Três configurações de atuadores foram instaladas a fim de investigar como diferentes aerodinâmicas impactam a formação de gelo. Depois, câmeras de alta velocidade, ao lado de imagens térmicas infravermelhas e lasers de dispersão de partículas, foram usados ​​para visualizar como o fluxo induzido e a saída térmica interagiram.

Os testes foram realizados em condições de ar parado, bem como dentro de um túnel de vento de gelo, onde partículas frias de ar foram disparadas contra o aerofólio. A equipe descobriu que a dinâmica térmica e de fluxo estão inextricavelmente interligadas para todos os três atuadores.

Os atuadores de plasma colocados perpendicularmente à superfície do aerofólio foram os mais eficazes na transferência de calor ao longo da asa, evitando completamente a formação de gelo. Ao comparar a transferência de calor e o fluxo entre os diferentes projetos, a equipe concluiu que o projeto ideal precisa gerar o máximo de calor localmente, enquanto também se mistura bem com o fluxo de ar de entrada.

"Isso poderia ser usado para projetar um sistema anti-gelo eficaz em temperaturas baixas o suficiente para evitar tensões no projeto do material composto de aeronaves de próxima geração, "disse Meng.

Aluno de Meng, Afaq Ahmed Abbasi, adicionado, "A técnica anticongelante convencional usa ar tão quente quanto 200 graus Celsius para vaporizar as gotas de água, e o material compósito não pode suportar tais altas temperaturas. Mas o controle de congelamento de plasma pode impedir que as gotículas de super-resfriamento se formem gelo na superfície do veículo sem temperaturas tão altas, o que é bom para os materiais compostos. "

Meng explicou que a proposta de sua equipe de usar atuadores de plasma como anticongelantes foi uma "surpresa" para os especialistas em mecânica dos fluidos. Meng admite que eles estão apenas no início desta pesquisa e que ainda precisam descobrir como os efeitos térmicos e de fluxo estão ligados, e como exatamente eles trabalham juntos para dissipar gotículas super-resfriadas da superfície de uma asa.