IceDrip

Die zivile Luftfahrt kennt aktuell drei gängige Systeme der Enteisung, die im Flug eingesetzt werden: In propellergetriebenen Flugzeugen sowie Turboprops finden vor allem mit Enteisungsflüssigkeiten arbeitende Systeme sowie Systeme, die auf an den Flügeln und Steuerungselementen angebrachten flexiblen mechanischen Schutzhauben (sog. „Boots“) beruhen, Verwendung. Diese Schutzhauben lassen sich bei Eisbildung pneumatisch verformen, sodass die Eisschicht abgeworfen werden kann. Die auf Enteisungsflüssigkeiten basierenden Systeme heißen nach der britischen Firma, die sie im 2. Weltkrieg entwickelte, TKS-Systeme. In düsengetriebenen Maschinen kommen hauptsächlich Systeme zum Einsatz, die mit warmer Zapfluft aus den Düsentriebwerken arbeiten.

Alle genannten Methoden haben bestimmte Nachteile: Die Boot-Systeme wirken sich ungünstig auf die Aerodynamik des Flugzeugs aus, selbst wenn sie nicht in Betrieb sind; die TKS-Systeme benötigen Enteiser-Flüssigkeiten, die eine relativ hohe Gewichtsbelastung für das Luftfahrzeug darstellen und zudem im Flug ausgehen können; und die Systeme mit warmer Zapfluft haben einen erheblichen Leistungsbedarf, was vor allem bei kleineren Maschinen gerade in kritischen Situationen wie dem Flug unter Vereisungsbedingungen problematisch sein kann. Abgesehen davon weist der Trend im Flugzeugbau in Richtung Verbundstrukturen, die keine heiße Luft aus den Düsenaggregaten vertragen.

Aus den genannten Gründen konzentriert sich die Forschung derzeit auf hocheffiziente elektro-thermische Systeme zur Enteisung, bei denen Wärme durch elektrische Energie entsteht, die durch Schichten von eigens dafür entwickelten Lacken bzw. Folien geleitet wird.

Vielversprechender neuer Ansatz

Im Projekt IceDrip verfolgt die FH JOANNEUM gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie einen vielversprechenden neuen Ansatz: IceDrip arbeitet mit einer kontinuierlichen thermischen Enteisung, die an der Flügelvorderkante angesiedelt ist sowie einem zusätzlichen System, das unmittelbar an der Vorderkante anschließt und jene Segmente des Flügels beheizt, in denen Eisbildung auftreten kann. Die kontinuierliche Beheizung an der Flügelvorderkante verhindert die Entstehung einer Eisbrücke zwischen Flügelober- und -unterseite und bewirkt, dass ein schmaler, eisfreier Schlitz die Eisansammlung in zwei Ebenen teilt. Mit dem zweiten, zyklisch arbeitenden Enteisungssystem am Flügel lässt sich die angelagerte, noch dünne Eisschicht an deren Unterseite anschmelzen, und die Eisfläche wird anschließend von den aerodynamischen Kräften, die auf den Flügel wirken, abgeschert.

Die vorrangigen Ziele des Projekts IceDrip sind es, die Energieeffizienz dieses Enteisungssystems zu steigern, und zweitens den Enteisungsprozess noch zuverlässiger zu machen. Dazu werden funktionelle Beschichtungen aus nanostrukturiertem Material erprobt, die hochgradig Wasser abweisende Eigenschaften haben. Diese Beschichtungen könnten das Abschmelzen/Abwerfen des Wasser-Eis-Films am Flügel erheblich vereinfachen.
Bis dato sind nur wenige Forschungsarbeiten über die nutzbringende Kombination aus thermischer Enteisung und funktionellen Beschichtungen öffentlich zugänglich. Das macht die Untersuchung von kombinierten Systemen wie IceDrip aus wissenschaftlicher und technischer Sicht besonders attraktiv.