Численную модель, описывающую столкновение градовой частицы с обшивкой летательного аппарата, построили исследователи Томского государственного университета. Работу поддержал Российский научный фонд. Об этом пишет портал Интернет-газета «Жук».
Ледяная сфера пробивает миллиметровый лист мягкой стали, если летит со скоростью 3600 километров в час. Два слоя такой преграды удар уже выдерживают: металл деформируется заметно, но остаётся целым. Три пластины получают ещё меньшие повреждения.
Механизм взаимодействия авторы разобрали в микросекундном диапазоне — от появления первых повреждений до роста трещин. Выяснилось: чем больше слоёв в преграде, тем сильнее дробится лёд. Сфера рассыпается на мелкие фрагменты и почти не вредит металлу. Мягкую сталь взяли для расчётов потому, что её широко применяют в авиационных конструкциях, где требуется высокая надёжность.
Разрушение льда изучено слабо, поэтому поведение ледяных частиц описывают через сложные физико-математические модели. Исследователи написали компьютерную программу, которая воспроизводит поведение льда под динамическими нагрузками. С её помощью оценили разрушение конструкций из ледяного блока и металлических пластин. На итог влияют пористость льда и характеристики ударной силы.
По словам руководителя проекта Максима Орлова, полученные данные позволят разработчикам современной техники точнее рассчитывать урон от попадания ледяной частицы. В дальнейшем учёным предстоит понять, насколько критична ситуация, когда пробития нет, но металл пластически деформируется. Вместе с конструкторами они планируют оценить, сохранит ли аппарат работоспособность при разной степени деформации оболочки и в каких случаях произойдёт разгерметизация.
Результаты опубликованы в Journal of Engineering Physics and Thermophysics. Защитой самолётов ото льда занимаются и в других городах: в Пермском Политехе, к примеру, создали «умное» покрытие против обледенения.