Im Projekt Clean Aviation haben Fraunhofer-Forschende gemeinsam mit Partnern ein System entwickelt, das vereiste Stellen auf Flugzeugflügeln zu Schwingungen anregt und so das Eis löst. Dadurch sinkt der Energiebedarf für die Enteisung drastisch gegenüber herkömmlichen Verfahren. Die Technologie ist auch für emissionsarme Antriebe der Zukunft geeignet.
Die Eisbildung an den Tragflächen ist gefährlich für Flugzeuge. Eis vermindert den Auftrieb, erhöht den Luftwiderstand und kann die Beweglichkeit von Steuerflächen wie Höhen-, Quer-, und Seitenrudern beeinträchtigen. Im schlimmsten Fall kann es zum Strömungsabriss kommen und das Flugzeug stürzt ab. Das Problem tritt zu jeder Jahreszeit auf, vor allem, wenn nach dem Start oder beim Landeanflug Wolken oder feuchtkalte Luftschichten durchquert werden. Deshalb sind Flugzeuge mit thermischen Systemen ausgestattet, die heiße Luft aus den Triebwerken abzapfen und an die Oberfläche der Flügel leiten. Das Verfahren benötigt aber viel Energie und verschlechtert den Wirkungsgrad der Triebwerke.
Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat nun gemeinsam mit Partnern ein energiesparendes Enteisungsverfahren entwickelt. Die Grundidee: Die vereiste Partie des Flugzeugflügels wird in Schwingungen versetzt und das Eis löst sich.
Im ersten Schritt melden Sensoren, wenn bestimmte Partien der Tragfläche anfangen, Eis anzusetzen. Anschließend wird die Eigenresonanzfrequenz ermittelt, der Frequenzbereich also, bei dem das Material anfängt, zu vibrieren. Dann werden piezoelektrische Aktoren aktiv. Sie lösen an den vereisten Stellen gezielt niederfrequente Materialschwingungen aus. »Die Schwingungen bewegen sich im Bereich von wenigen Kilohertz und sind für das bloße Auge nicht sichtbar, aber sehr wirksam. Das anhaftende Eis wird gelöst und fällt ab«, erklärt Denis Becker, Forschender am Fraunhofer LBF. (....)