Fraunhofer LBF entwickelt vibrationsbasiertes Enteisungssystem für Flugzeugflügel
Das Fraunhofer LBF hat eine neue Methode zur Eisbeseitigung von Flugzeugflügeln durch präzise gerichtete Vibrationen entwickelt. Dieser Ansatz reduziert den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Heißluftsystemen erheblich.
Forscher am Fraunhofer-Institut für Strukturdauerhaltungsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) haben ein energieeffizientes Verfahren zur Enteisung von Flugzeugflügeln entwickelt. Im Rahmen des Projekts Clean Aviation hat das Institut gemeinsam mit Partnern ein System geschaffen, das durch gezielte Vibrationen Eis auf den Flügeln zum Brechen und Ablösen bringt. Diese Methode reduziert den Energieaufwand im Vergleich zu traditionellen Vereisungsschutzsystemen drastisch.
Eisbildung auf Flugzeugflügeln stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, da sie den Auftrieb verringert, den Luftwiderstand erhöht und die Funktion von Steuerflächen beeinträchtigen kann. Aktuelle Systeme nutzen Heißluft aus den Triebwerken, was energieintensiv ist und die Triebwerkseffizienz negativ beeinflusst. Das neue System verwendet Sensoren zur Erkennung von Eisbildung an spezifischen Flügelbereichen. Anschließend wird die natürliche Resonanzfrequenz des Flügels bestimmt und zur Aktivierung von piezoelektrischen Aktoren genutzt. Diese Aktoren erzeugen niederfrequente Vibrationen, die das Eis zum Brechen bringen.
„Die Vibrationen liegen im Bereich von nur wenigen Kilohertz, sind für das bloße Auge unsichtbar, aber sehr effektiv. Das Eis, das am Flügel haftet, bricht und fällt ab“, erklärt Denis Becker, Forscher am Fraunhofer LBF. Das System berücksichtigt verschiedene Faktoren, die die Resonanzfrequenz beeinflussen, darunter das Material des Flügels, die Fluggeschwindigkeit, die Flughöhe, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Eisdicke. Sensoren liefern kontinuierlich neue Messdaten, damit die Elektronik die Frequenz anpassen kann.
Die Forschung des Fraunhofer LBF ist Teil des Forschungs- und Innovationsprogramms Clean Aviation der Europäischen Union, mit Partnern wie Airbus und Parker-Meggitt. Diese Methode ist besonders relevant für zukünftige Flugzeuge mit emissionsarmen Antriebssystemen, die nicht die Abwärme erzeugen, die heutige thermische Enteisungssysteme benötigen. Die neue Technologie wird voraussichtlich den Energieverbrauch um bis zu 80 Prozent senken.
Experimente in einem Eiskanal haben die Wirksamkeit der Methode bestätigt. Nächste Schritte beinhalten weitere Tests im Windkanal, bevor das System für Flugversuche bereit ist. Das Projekt zielt darauf ab, den steigenden Anforderungen der Luftfahrtindustrie an reduzierten Energieverbrauch und CO2-Emissionen gerecht zu werden.