Universitat Rovira i Virgili

La URV patenta un sensor òptic que es podrà incorporar als avions per alertar de l'acumulació del gel a les ales

Dijous, 5 de juny de 2014

Es tracta d'una de les primeres fites del projecte JEDI-ACE (Japanese-European De-Icing Aircraft Collaborative Exploration) un programa d'R+D entre Europa i el Japó que estudia com evitar, alertar i eliminar el gel que s'acumula en zones de l'avió

El nou sensor òptic ja ha estat patentat per la URV -el projecte el desenvolupa el grup de recerca de Física i Cristal·lografia dels Materials (FiCMA)- i s'està ultimant el primer prototip que integra fibres i guies òptiques per poder ser incorporat als avions o a qualsevol altra maquinària on es requereixi una detecció del gel. Els sensors s'han concebut de manera que poden  tenir una mida d'1 mil·límetre  i es poden activar des de l'inici de la  formació de gel. El dispositiu no pertorba l'aerodinàmica de l'aparell i es pot situar tan a les ales de l'avió com en altres parts on l'acumulació de gel es pot convertir en un perill per la seguretat aeronàutica. Des de dimecres i fins aquest divendres els socis  europeus i japonesos del projecte es reuneixen a la Universitat Rovira i Virgili per explorar els avanços en aquesta recerca. Durant l'estada han visitat el Centre d'Estudis Superiors d'Aviació - CESDA, des d'on també  es col·labora en aquest projecte.

El funcionament del sensor és el següent: una fibra òptica aporta llum infraroja al sensor i l'altra fibra òptica rep la senyal després de la interacció amb el sistema aire-aigua-gel. Analitzant la intensitat d'aquesta senyal el sensor discrimina si la llum ha interaccionat amb aire, amb aigua o amb el gel. I una vegada es detecta que hi ha hagut formació de gel el sensor pot activar, de manera automàtica,  un procés d'escalfament de l'ala per produir el desgel. D'aquesta manera es pot activar el sistema de desgel sense distreure els pilots.

Actualment els fabricants d'avions no disposen de sensors de gel que siguin precisos i fidedignes i que, per tant, que es puguin automatitzar. Ha de ser el pilot qui jutgi sempre, en darrera instància, si hi ha perill de gel o no i, si el preveu, ha d'activar manualment els sistemes de desgel. Això implica més perillositat així com el consum no òptim de combustible degut a l'acumulació de gel que el pilot no percep i, per tant, s'afegeix pes, a més de deteriorar l'aerodinàmica de l'avió.

Ja hi ha una desena d'empreses que han mostrat interès en aquest sensor, tant des del sector aeronàutic com d'altres com  la indústria eòlica, farmacèutica o alimentària.

Reunió de socis del projecte JEDI-ACE

Aquest és un dels avanços que s'ha presentat durant la reunió que els  socis del  projecte JEDI-ACE (Japanese-European De-Icing Aircraft Collaborative Exploration) han fet a la Universitat Rovira i Virgili i al CESDA, que també col·labora en aquest projecte. Des de dimecres i fins divendres  hi participen, per la part europea, l'Institut Fraunhofer d'Alemanya, l'empresa francesa Dassault- Aviació i la URV. Per la part japonesa hi prenen part l'Institut Kanagawa de Tecnologia (KAIT), l'Agència Espacial Japonesa (JAXA) i l'empresa Fuji Heavy Industries (FHI-Subaru).

El coordinador del projecte a la Universitat, és el doctor Francesc Díaz del grup de recerca de Física i Cristal·lografia dels Materials (FiCMA). La resta de membres del grup que hi participen són la doctora Magdalena Aguiló, el doctor Airán Ródenas i el doctorand Javier Martínez. Per desenvolupar el projecte, la URV treballa coordinadament amb el CESDA, el Centre d'Estudis Superiors d'Aviació,  adscrit a la URV, concretament amb el doctor Miquel Traveria.

Evitar la formació de gel i eliminar-lo

Es tracta d'un programa d'R+D entre Europa i el Japó que estudia com evitar, alertar i eliminar el gel que s'acumula en determinades zones dels avions, sobretot a les ales. El grup de la URV lidera el desenvolupament dels sensors que han d'alertar de la generació de gel sobre les estructures de l'avió i activar sistemes d'eliminació. El gelament és una de les causes importants d'accidentalitat dels avions, afecta la sustentació de l'aparell i pot provocar, a més, que altres sensors, com els encarregats de mesurar la velocitat de l'aeronau, facin avaluacions errònies.

Quan els avions travessen els núvols, a temperatures des de 0 ºC fins a -40 ºC, es troben condicions de gelament i es produeix creixement de gel a sobre de les ales. La presència de gel deforma el flux de l'aire que hi passa i, per tant, disminueix l'eficiència aerodinàmica de l'ala: augmenta la fricció i disminueix la sustentació, un fet que en casos extrems pot fer caure l'avió. El gel no només s'acumula a les ales, sinó també en altres zones de l'aparell, com el grup aerodinàmic de cua o alguns sistemes com les antenes, els sensors de pressió i velocitat o altres punts crítics per al bon funcionament de l'aeronau.

El projecte europeu JEDI-ACE, que es va començar a executar a final del 2012, pretén evitar la generació i l'acumulació de gel i augmentar la seguretat del transport aeri. El treball consta de tres parts. En una d'aquestes, que és la que impulsa la URV, es dissenyen sensors efectius que avisin de la formació de gel, el detectin i alertin a temps de la seva acumulació. La recerca passa ara per fer assajos amb solucions fotòniques. Actualment als avions hi ha sensors mecànics, que en determinades circumstàncies no donen respostes correctes.

El projecte consta de dues parts més. En una es treballa la possibilitat que no es pugui formar gel, tractant de recobrir les zones crítiques de l'avió amb materials que es desenvolupen, perquè disminueixi la capacitat d'adherència del gel, fent que les estructures de l'avió rebutgin l'adhesió del gel sense modificar la geometria. Aquesta és la part del projecte que du a terme l'Institut Fraunhofer, institut de recerca alemany que coordina la part europea del projecte. I la tercera part del projecte, que es fa al Japó, estudia com desfer el gel, mitjançant una manta escalfadora o ventilant com a resposta a la detecció prèvia.

Aquest projecte té un finançament de quatre milions d'euros, que paguen a parts iguals el setè programa marc de la Unió Europea i el govern japonès. La URV rebrà 600.000 euros durant els tres anys de durada de la recerca, que culminarà el 2015. Des de dimecres i fins aquest divendres els socis  europeus i japonesos del projecte es reuneixen a la Universitat Rovira i Virgili per explorar els avanços en aquesta recerca. Durant l'estada han visitat el Centre d'Estudis Superiors d'Aviació - CESDA, des d'on també  es col·labora en aquest projecte.

Compartir

  • Twitter
  • Google+
  • Facebook
  • Linkedin

Pujar

El grup d'investigadors , al simulador del CESDA comprovant com es vola en situacions de gelament.

Imatge de grup dels investigadors que participen en el projecte.