Ausgangspunkt / Motivation

An Luftfahrzeugen auftretende Vereisung kann das Flugverhalten negativ beeinflussen und je nach Eisanlagerung sogar zum Strömungsabriss führen. Daher sind Strategien zur Vereisungsprävention (anti-icing) und Enteisung (de-icing) wesentlich beim Betrieb von Fluggeräten. Zur Enteisung werden verschiedene aktive Systeme verwendet.

Pneumatisch versorgte, flexible Gummimatten (Boots) verändern bei Detektion von Eis durch Einleiten von Luft die Oberfläche und sprengen es dadurch ab. Thermische Systeme erwärmen bestimme Zonen, um diese eisfrei zu halten oder angelagertes Eis zu schmelzen.

Bei chemischen Systemen wird ein Anti-Eis-Fluid auf die Flügeloberfläche gepumpt und ein dünner Film erzeugt, der die Eisbildung verhindert. Jedes dieser Systeme hat Nachteile: Zur thermischen Enteisung wird viel Energie benötigt, pneumatische Systeme sind äußerst pflegeintensiv und beeinflussen die Aerodynamik negativ und chemische Enteisung führt zu einer zusätzlichen Gewichtsbelastung und einer begrenzten Einsatzdauer.

Ziele

• Entwicklung von widerstandsfähige und hochwirksame passive Anti-Eis-Oberflächen
• Erweiterung des Anwendungsgebiet Anti-Eis Beschichtungen auf Propeller
• Verbesserung der bestehenden Simulationen betreffend Benetzungs- und Vereisungsvorgängen

Inhalt

Drei Schlüsseltechnologien sollen in Rahmen dieses Projektes zusammengeführt werden. Erstens die Laserstrukturierung mittels Femtosekundenlaser, mit dem Oberflächen einen superhydrophoben oder eisphoben Effekt erlangen können. Um diesen Effekt zu verstärken, werden als zweite Schlüsseltechnologie Nano-Beschichtungen auf Basis von Silanen eingesetzt. Final wird einen Plasmabeschichtung eingesetzt, die durch applizieren einer Hexamethyldisiloxan-Schicht eine Steigerung der Beständigkeit hervorrufen soll.

Methodik / Vorgehensweisen

Es werden experimentelle Vereisungstests mit verschiedenen Probekörpern durchgeführt. Dazu wird das Benetzungs- und Enteisungsverhalten gemessen, sowie Untersuchungen in einer aerodynamischen Umgebung im Eiskanal durchgeführt.

Ausgewählte eisphobe Oberflächen werden abschließend an Rotoren aufgebracht und an einem Rotorprüfstand hochgradig dynamischen Vereisungsbedingungen ausgesetzt. Neben den experimentellen Arbeiten wird die Eisentstehung und Anhaftung auch theoretisch betrachtet. Die numerische Simulation von Benetzungs- und Vereisungsvorgängen ist ein wichtiger Teil dieses Projekts.

Erwartete Ergebnisse

Es sollen Alternativen zu den aktuellen Strategien zum anti-icing und de-icing getestet werden, die den Prozess effizienter und energiesparender machen sollen. Dies auch für die unbemannte Luftfahrt von Bedeutung, da vorhandene Energie und Gewicht einen großen Einfluss auf die Leistung haben

Projektleitung

Technische Universität Wien

Projektpartner:innen

• Technische Universität Wien
• FH JOANNEUM Gesellschaft mbH
• INO GmbH
• Aerospace & Advanced Composites GmbH
• Österreichisches Institut für Vereisungswissenschaften in der Luftfahrt (AIIS)

Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9/311
A-1040 Wien