Neue Enteisungs-Methode für Flugzeuge spart massiv Energie

Wer schon einmal bei niedrigen Temperaturen mit einem Flugzeug abgehoben ist, kennt das Prozedere. Vor dem Start wird das sogenannte De-Icing durchgeführt, bei dem die Oberfläche der Maschine mit Enteisungsflüssigkeit besprüht wird. Damit wird die gefährliche Eisbildung an den Tragflächen und Sensoren verhindert. 

Enteisung für Flugzeuge ist aber nicht nur bei niedrigen Temperaturen am Boden notwendig. Um vorzubeugen, dass sich kein Eis während des Fluges bildet, verfügen die Maschinen über spezielle Systeme. Meist wird dabei die heiße Luft aus den Triebwerken zu den Flügelvorderkanten geleitet, um dort das Eis zum Schmelzen zu bringen. 

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Vibrationen lassen das Eis abfallen

"Das Verfahren benötigt aber viel Energie und verschlechtert den Wirkungsgrad der Triebwerke", heißt es vom deutschen Fraunhofer-Institut in einer Aussendung. Daher haben Forscherinnen und Forscher von Fraunhofer eine neue, energiesparende Methode für die Enteisung von Flugzeugtragflächen entwickelt. 

Dabei wird die vereiste Partie des Flugzeugflügels in Schwingungen versetzt, sodass sich das Eis auflöst. Dafür melden Sensoren, wenn bestimmte Teile der Flügel beginnen, Eis anzusetzen. Anschließend werde die Eigenresonanzfrequenz ermittelt. Das ist jener Frequenzbereich, bei dem das Material anfängt, zu vibrieren. 

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Komplexer Prozess

Anschließend lösen piezoelektrische Aktoren 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.

Damit die passende Schwingungsfrequenz ermittelt werden kann, müssen zahlreiche verschiedene Faktoren berücksichtigt werden - beispielsweise das Material der Tragflächen, die Geschwindigkeit, die Flughöhe, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Dicke der Eisschicht. "Daraus berechnen Algorithmen die Frequenz der Eigenresonanz", erklärt Becker.

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Praxisnaher Ansatz

In der Fachwelt werde die Idee, Eis durch Vibrationen zu entfernen, schon lange diskutiert, heißt von der Forschungseinrichtung. Nun sei es erstmals gelungen, ein hochdynamisches und präzises System zu schaffen, das die Idee praxisnah realisiert. Das De-Icing am Boden vor dem Start der Flugzeuge kann die neue Fraunhofer-Methode jedoch nicht ersetzen.