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Efficient, Modular and LigthWeight Electromagnetic Induction Based Ice Protection System

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Vielversprechende neue Enteisungstechnologie für Flugzeuge

Wenn Flugzeuge vereisen, ist das ein schwerwiegendes Problem. Der Luftwiderstand steigt, die Auftriebskraft sinkt und bereits dünne Eisschichten wirken sich deutlich spürbar aus. EU-finanzierte Forschung entwickelt nun eine völlig neue Technologie, die das Problem mit geringerem Energieverbrauch, höherem Wirkungsgrad und niedrigerem Systemgewicht lösen soll.

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Großflugzeuge bewegen sich in einer Höhe von etwa 35 000 Fuß bzw. 10 Kilometer über dem Meeresspiegel. Dort liegt die durchschnittliche Lufttemperatur normalerweise unter -50 °C. Rein logisch würde man davon ausgehen, dass es bei diesen Temperaturen kein flüssiges Wasser gibt, doch Wasser kann (wie auch andere Stoffe) bei Temperaturen weit unter 0 °C in einem flüssigen unterkühlten Zustand vorkommen. Dieses unterkühlte Wasser ist bei der Vereisung von Flugzeugen einer der Hauptfaktoren. Das Eis stört die Form der Tragfläche und damit den gleichmäßigen Luftstrom, sodass der Luftwiderstand steigt und es schwieriger wird, Auftrieb zu entwickeln. Das kann gefährliche Folgen haben. Dank EU-Finanzierung konnte das Projekt InductICE ein einzigartiges Eisschutzsystem für Tragflächen aus Verbundwerkstoffen entwickeln und testen.

Ein bisschen unterkühltes Wasser kann großen Schaden anrichten

Vereisung an einem Flugzeug entsteht nur unter bestimmten Bedingungen, wobei unterkühltes Wasser bei Kontakt mit der Oberfläche eines Flugzeugs gefriert. Bereits eine äußerst dünne Schicht oder kleine vereiste Stellen an der Vorderkante oder Oberseite der Tragflächen können spürbare Folgen für den Luftwiderstand und Auftrieb und damit für die Flugsicherheit haben. Noch bis vor Kurzem gab es zwei Haupttypen von Eisschutzsystemen: zum Schutz vor Eisbildung (Anti-Eis-Beschichtung) und zur Entfernung des bereits entstandenen Eises (Enteisung). Mit thermischen Methoden wird die Oberfläche durch elektrischen Widerstand oder durch Umleitung von Warmluft aus dem Verdichter im Motor erwärmt. Bei mechanischen Enteisungssystemen wird das Eis durch Verformung der vereisten Oberfläche abgelöst. Inzwischen wurden in einige Systeme mehr als eine Methode integriert, um sowohl Schutz vor Vereisung zu gewährleisten als auch die Entfernung von entstandenem Eis zu ermöglichen.

Der Neue in der Eisschutz-Klasse

Wie Projektkoordinatorin Irma Villar erklärt, arbeitete InductICE mit einem völlig neuen Ansatz: „Bei der Lösung von InductICE kommt elektromagnetische Induktion zum Einsatz. Dabei wird ein dünnes Metallgewebe erwärmt, das in die Verbundtragflächen des Flugzeugs eingebettet ist. Die kontaktlose Erwärmung greift direkt in der äußeren Schicht, wo das Eis entsteht, und erhöht dadurch den Wirkungsgrad signifikant, im Vergleich zur Wärmeleitung durch alle einzelnen Verbundschichten hindurch oder durch Umleitung der Verdichterwärme.“ Da das System nicht Teil der eigentlichen Tragflächenstruktur ist, sinken zudem die Wartungskosten, und im Vergleich zu mechanischen Lösungen gibt es auch keine Ermüdung im Material. Villar weiter: „Wir haben nicht nur den Wirkungsgrad jedes einzelnen Moduls evaluiert, sondern auch die Gesamtwirkung des Einbaus dieser Technologie. Für die Gestaltung unseres Systems haben wir zwischen Gewicht und dem durchschnittlichen bzw. Spitzenenergieverbrauch der Enteisungstechnologie abgewogen.“

Eine spannende neue Idee kann jetzt durchstarten

Als komplett neues Konzept der Eisschutztechnologie wurde das elektromagnetische Induktionssystem in einem Eiswindkanal mehreren Härtetests unterzogen, woraus sich eine Reihe von Änderungen am Prototyp ergab. Die Vorderkante der Tragfläche stellte mit ihrer konkaven Form eine Herausforderung für die Geometrie der Induktionsschleifen dar. Änderungen an der Auslegung sowie Fertigung und Prüfung wurden sogar rein manuell durchgeführt. Auf dem Weg zur technischen Reife des Systems versprechen die vielfältigen Vorteile von InductICE bereits jetzt mehr Sicherheit für die Fluggäste und mehr Wettbewerbsfähigkeit im Flugsektor der EU.

Schlüsselbegriffe

InductICE, Eis, Vereisung, unterkühlt, Flugzeug, Eisschutz, Induktion, Verbundmaterial, Flieger, Tragfläche, Luftwiderstand, Auftrieb, Vorderkante, elektromagnetisch, kontaktlos, Erwärmen, Schleife

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