氷を検知・除去するセンサー

航空機、ドローン、風力タービンの氷は深刻な問題を引き起こします。車両に損傷を与え、メンテナンス費用や地上業務の増加、飛行の遅延、さらには墜落事故につながる可能性があります。ドローンの場合、ブレード上の氷の細い線でも墜落する可能性がありますが、飛行機の場合は、費用と時間がかかり、環境に有害な液体による除氷に直面しています。現在の氷センサーは単一点で氷を検出することが多く、わずか数センチメートル離れた領域はチェックされません。


これらの問題に対処するために、トロント大学の研究者は、氷の形成を継続的に監視する摩擦電気センサーを開発しました。センサーには、金属電極と薄い誘電体プラスチック コーティングの 2 つの層があります。材料がコーティングに接触またはコーティングから離れると、鋭い電気信号が生成されます。氷の形成、融解、剥離などのさまざまなイベントによって、固有の信号パターンが生成されます。このシステムは、霧や雲の中で形成される霧氷や、航空機にとって特に危険な氷雨などの降水の種類も識別できます。

既存のほとんどのシステムとは異なり、センサーは表面上に連続層を形成するため、信頼性が向上します。軽量で製造が簡単で、飛行機の翼、風力タービンのブレード、小型ドローンなどの複雑な表面に適用できます。センサーは氷のひび割れや剥離を検出し、1 ミリ秒以内に応答します。ドローンの場合、これにより着氷が原因で墜落する前に安全に着陸することができます。制御されたノズルシステムを使用したテストでは、氷が形成され始めるとドローンがすぐに故障する可能性があることが確認され、迅速なリアルタイム検出の必要性が示されました。

センサーには加熱の可能性もあります。電極層は電熱除氷システムとして機能し、氷が検出された場合にのみ融解し、連続加熱と比較してエネルギーを節約できます。これにより、化学的除氷への依存が減り、時間、費用、環境への影響が節約される可能性があります。


今後の研究には、屋外ドローンテスト、加熱とセンシングの統合、さまざまな用途へのシステムの適応などが含まれる予定です。設計の優先順位はさまざまで、ドローンでは重量が重要ですが、風力タービンではそれほど重要ではありません。このシステムは、航空宇宙車両やその他の表面の氷を効率的に検出および除去し、安全性を向上させ、コストを削減し、より迅速な運用を可能にするための最初のステップとなります。