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Sensor de Hielo de Fibra Óptica para Medir el Grosor del Hielo, Tipo y la Fracción de Congelación en Alas de Aeronaves

Autores: Ikiades, Aris

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Sensor de Hielo de Fibra Óptica para Medir el Grosor del Hielo, Tipo y la Fracción de Congelación en Alas de Aeronaves


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Hielo
Rendimiento aerodinámico
Alas
Sistemas de detección de hielo
Sensor de hielo de fibra óptica en arreglo
Morfología del hielo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 15

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La acumulación de hielo en un avión afecta el rendimiento aerodinámico de las alas al interrumpir el flujo de aire, aumentar la resistencia y alterar sus características de vuelo, lo que puede llevar a un estancamiento de la ala principal o de la cola y a la pérdida de altimetría del avión. La generación actual de sistemas de detección de hielo se basa en parámetros ambientales para determinar las condiciones de congelación, con los sensores generalmente ubicados en el morro del avión, lo que no proporciona información sobre el hielo acumulado en las alas. Este trabajo se centra en modelar y desarrollar un sensor de hielo de fibra óptica en arreglo, que ilumina y detecta la luz reflejada y dispersada directamente desde la superficie y el volumen del hielo, y mide la tasa de acumulación y el tipo de hielo en las alas. La morfología del hielo está influenciada por la tasa de congelación de las gotas superenfriadas que impactan las alas, atrapando parcial o totalmente los gases disueltos. Esto conduce a la formación de superficies rugosas y formas de hielo, que pueden ser transparentes u opacas, un proceso que depende de la localización del agua superenfriada que impacta. El método de detección se basa en las características ópticas del hielo, afectadas por la densidad y el tamaño de micro-grietas y micro-burbujas formadas durante la congelación. Al utilizar fibras de alta Apertura Numérica (NA), fue posible medir con precisión el grosor del hielo y llevar a cabo un experimento de prueba de concepto, correlacionando la difusión óptica con la acumulación de hielo en una ala.

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