Flügelenteisungstechnologien versprechen sichereres Fliegen
Eisbildung auf Flugzeugstrukturen stellt eine Gefahr in der Luftfahrt dar und spielte bereits bei mehreren tödlichen Unfällen eine Schlüsselrolle. Es verschlechtert die Leistung und die Steuerbarkeit und erhöht die Arbeitsbelastung der Piloten sowie den Kraftstoffverbrauch des Flugzeugs erheblich. Zwar werden Enteisungstechnologien während des Fluges - wie etwa der Einsatz von heißer Motorenluft - bereits seit Jahrzehnten eingesetzt, die Forscher glauben aber, dass die Flugzeugsicherheit weiter gestärkt und der Energieverbrauch weiter gesenkt werden könnten. "Einige dieser neuen Technologien sind fast fertig für die Kommerzialisierung, was nun in der Verantwortung von relevanten Partnern liegt", sagt die Projektkoordinatorin von JEDI ACE, Nadine Rehfeld vom Fraunhofer Institut in Deutschland. "Insgesamt hat dieses Projekt jedoch dazu beigetragen, die Notwendigkeit einer weiteren Forschung und Standardisierung hervorzuheben. So gibt es auf dem Gebiet von eisabweisenden Materialien ein großes Interesse daran, nicht nur den Vereisungsprozess beim Flug zu verstehen, sondern auch relevante Testregimes in verschiedenen Entwicklungsphasen zu identifizieren. Dies ist eine fortlaufende Aktivität und erfordert eine internationale Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie." Neue Technologien testen Das Projekt JEDI ACE konzentrierte sich auf die Entwicklung der nächsten Generation integrierter Flügel-Eisschutzsysteme (WIPS). Dazu gehören die Verwendung von neuen formspeichernden Materialien (SMM) für die Flugzeugenteisung, neue Anti-Vereisungsbeschichtungen sowie ein Eis-Sensorsystem für Echtzeit-Messungen von Eisbildung auf Flugzeugstrukturen. Darüber hinaus wurden zuverlässige Prüfmethoden für die Leistung jeder entwickelten Komponente untersucht. SMM sind intelligente Materialien, die auf bestimmte Reize wie Hitze reagieren, um ihre Form zu ändern und später in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren. Diese Änderung der Oberflächeneigenschaften kann Flugzeugflügeln helfen, sich an eisige Bedingungen anzupassen. "Zukünftige Herausforderungen bei diesem Ansatz betreffen die Materialverfügbarkeit sowie die Schichtzusammensetzung", erklärt Rehfeld. "Beschichtungsschichten müssen eine ausgezeichnete Haftung aufweisen." Außerdem wurden verschiedene Beschichtungsansätze entwickelt, darunter auch super-hydrophobe Beschichtungen für Bereiche hinter der Vorderkante der Flügel. Durch den Vergleich der Ergebnisse unterschiedlicher Eishaftungstests konnte das Team eine Rangfolge von Beschichtungen erstellen und bestimmen, welche das größte Potenzial besitzen, um Heizgeräte zu unterstützen. "Es gibt Hinweise darauf, dass die Testergebnisse mit verschiedenen Eisbildungsprozessen korrelieren", sagt Rehfeld. "Dies erfordert eine weitere Bewertung, um die Zuverlässigkeit der Testergebnisse und die Korrelationen mit realistischen Vereisungsszenarien zu verbessern." Daher wurden auch neuartige photonische Sensoren für die Eisüberwachung in Echtzeit entwickelt und ein Prototyp in eine aerodynamische Oberfläche eingebettet. Vorteile der internationalen Zusammenarbeit Durch die Zusammenführung europäischer und japanischer Forscher (das Projekt erhielt Mittel sowohl von der EU als auch vom japanischen Ministerium für Wirtschaft und Handel) profitierte JEDI ACE von einer eindeutig globalen Perspektive auf die Frage der Flugzeugsicherheit. "Dieses Projekt erwies sich als eine große Chance für alle teilnehmenden Forschungspartner, um voneinander zu lernen und Erfahrungen aus verschiedenen Kontinenten zusammenzutragen", sagt Rehfeld. "Das gilt nicht nur für Vereisungstestanlagen und Beschichtungsentwicklungsstrategien, sondern auch für Enteisungstechnologien und Eis-Sensorsysteme." Die nächsten Schritte werden laut Rehfeld die Festlegung der Zuverlässigkeit der Komponenten, die Entwicklung von Skalierungsprozessen für Materialien und die Festlegung neuer Fertigungs- und Verarbeitungsregeln umfassen. Außerdem sei eine weitere Zusammenarbeit vorgesehen, um alle Konzepte auf Flugzeugebene vollständig zu integrieren. "Das bedeutet interdisziplinäre Arbeitsgruppen, zu denen Beschichtungslieferanten, Spezialisten für Sensoren und Flugzeughersteller gehören. Außerdem müssen Zertifizierungsstellen mit dabei sein." Eine weitere spannende Möglichkeit für die Zukunft ist die Übertragung der Ergebnisse von JEDI ACE auf andere Sektoren wie Windenergie, Schienen- und Automobilanwendungen. "Das Interesse an den von uns entwickelten Materialien war sehr hoch", sagt Rehfeld. "Wir befassen uns mit den Möglichkeiten, wie wir diese Ergebnisse bei einer Reihe von Produkten umsetzen können."
Schlüsselbegriffe
JEDI ACE, Eis, Flugzeug, Japan, EU, Pilot, Flügel, SMM, WIPS, Treibstoff
