Neue Enteisungsbeschichtung fördert Drehflüglerinnovation
Vereisungsbedingungen sind ein großes Sicherheitsproblem in der Luftfahrt. Alle Arten kommerziell betriebener Flugzeuge – Starrflügler wie Drehflügler – benötigen Eisschutzsysteme, um bei jeglichen Wetterbedingungen sicher fliegen zu können. Bei Kipprotor-Luftfahrzeugen werden die Rotoren in unterschiedlichen Flugphasen gekippt, was besondere Herausforderungen mit sich bringt. „Im Normalfall kann sich ein wenig Eis auf den Rotoren bildet, bevor Wärme erforderlich wird“, erklärt Markus Villinger, Projektkoordinator von NO-ICE-ROTOR von der Villinger GmbH in Österreich. „Das geht bei Kipprotoren jedoch nicht. Wenn die Rotoren im Reiseflug vertikal gekippt sind, bildet sich so viel Eis, dass man bei der Entfernung des Eises quasi Raketen in den Flugzeugrumpf schießt.“
Eisschutzsystem für Drehflügler
Daher sind Eisschutzsysteme erforderlich, damit sich kein Eis bildet. Bisher beruhen diese Systeme auf Metalldrähten, die elektrisch aufgeheizt werden. Doch Rotorblätter vibrieren enorm, sodass die heißen Metalldrähte bei Belastung häufig ausfallen. Auch die Überhitzung der Rotorblätter ist eine mögliche Gefahr. „In Wahrheit funktionieren die meisten konventionellen Eisschutzsysteme nicht sonderlich gut bei Kipprotoren“, sagt Villinger. Daher hat Villinger ein Eisschutzsystem entwickelt, das mit elektrisch geheizten Beschichtungen arbeitet, die in die Struktur der Rotorblätter eingebettet werden können. Die Beschichtung kann in Schichten aufgetragen werden, die nur 0,2 mm dick sind, sodass das Gewicht des Flugzeugs unverändert bleibt. Die Beschichtung dient als Schicht mit elektrischem Widerstand, die einheitliche Heizung der gesamten Oberfläche bietet.
Revolutionäre Heizbeschichtungstechnologie
Das Ziel des EU-finanzierten Projekts NO-ICE-ROTOR war es, diese Technologie an Rotorblättern der nächsten Generation fortschrittlicher Kipprotoren einzusetzen und zu testen. Diese Flugzeuge existieren bisher nur als Prototyp, werden jedoch wirksamen Eisschutz benötigen, um kommerziell eingesetzt zu werden. „Wir haben die Beschichtung in die Verbundstruktur der Rotorblätter eingebettet, um Enteisung bei hoher Belastung und Vibration zu bieten“, erklärt Villinger. „Dafür wurden die Stromanforderungen der Thermobeschichtungen berechnet und die Temperaturspanne festgelegt, die erforderlich ist, um die Rotorblätter die gesamte Zeit eisfrei zu halten.“ Die strukturelle und umweltbezogene Leistung wurde an repräsentativen Testobjekten getestet. Das Team hat auch zwei Enteisungssysteme konstruiert und installiert, die unabhängig voneinander funktionieren, sodass der Betrieb auch bei Ausfällen gesichert ist. Dann wurden die Enteisungskapazitäten der zwei Demonstratoren im Vereisungswindkanal von RTA in Wien getestet. Dabei wurden zahlreiche Tests bei unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt und jede Menge Daten gesammelt.
Machbarkeit des neuen Eisschutzes
Die gesammelten Daten weisen die Machbarkeit der neuen Eisschutztechnologie für Kipprotoren selbst in rauen Umgebungen nach. „Wir betrachten dieses Projekt als Startpunkt für die weitere Entwicklung von Technologien für den Eisschutz von Kipprotoren“, merkt Villinger an. „Die Beschichtung kann in Verbundwerkstoffe eingebettet werden, ohne dass dabei aerodynamische Nachteile entstehen. Das bedeutet effiziente Flüge mit Reisegeschwindigkeit bei geringem Kraftstoffverbrauch und weniger Lärmbelästigung.“ Villinger und sein Team sind überzeugt, dass die Technologie nicht nur Kipprotoren, sondern auch Hubschraubern und autonomen Luftfahrzeugen zugute kommen wird. Derzeit wird viel Wirbel über das kommerzielle Potenzial von Flugtaxis gemacht, die auch wiederum wirksame Enteisungstechnologien benötigen, um realistisch zu sein. „All diese Forschung läuft“, ergänzt Villinger. „Wir beginnen auch die Arbeit an einer neuen Art Eisdetektion, die den Eisschutz automatisch und zuverlässig aktiviert. Auch das ist aus diesem Projekt hervorgegangen.“
Schlüsselbegriffe
NO-ICE-ROTOR, Drehflügler, Flugzeug, Hubschrauber, Flug, Flugzeugrumpf, Enteisung, Eisschutz
