Ausgangspunkt / Motivation

Um Klimaziele wie den Europäischen Green Deal zu erreichen, benötigt die Luftfahrt effizientere Antriebe. Open-Rotor-Triebwerke bieten hier großes Potenzial, da sie im Vergleich zu herkömmlichen Systemen wesentlich weniger Emissionen verursachen.

Ein kritisches Hindernis ist jedoch die Vereisung der freiliegenden Propellerblätter, die erhebliche Sicherheitsrisiken birgt. Leistungsfähige Enteisungssysteme sind daher eine zwingende Voraussetzung für den Einsatz dieser Technologie.

NORIS adressiert diese Herausforderung durch die Entwicklung neuer Schutzkonzepte und die Verbesserung der notwendigen Testinfrastruktur, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit nachhaltiger Flugzeugantriebe unter extremen Wetterbedingungen zu gewährleisten.

Ziele

• Erhöhung der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Open-Rotor-Triebwerken unter Vereisungsbedingungen
• Entwicklung eines hybriden Enteisungssystems aus elektrothermischer Heizung und eisabweisenden Oberflächen
• Verbesserung der Testinfrastruktur und Dokumentationsmethoden für Vereisungstests im Windkanal
• Validierung numerischer Simulationen zur Eisbildung durch experimentell gewonnene Daten

Inhalt

Das Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung eines hybriden Ice Protection Systems (IPS). Dieses kombiniert eine elektrothermische Heizung an der Blattwurzel mit einer laserstrukturierten, eisabweisenden Oberfläche an der Vorderkante der Propellerblätter. Ein wesentlicher Teil ist zudem die Erweiterung der Testmöglichkeiten, etwa durch ein 3D-Messsystem zur Bestimmung der Eisdicke an rotierenden Propellern.

Die Forschungsarbeiten umfassen Tests in Klimakammern sowie in großen Vereisungswindkanälen. Durch die Zusammenarbeit mit Industriepartnern wie GE Aerospace werden realistische Referenzdaten genutzt, um die neuen Lösungen direkt mit dem aktuellen Stand der Technik zu vergleichen.

Methodik/Vorgehensweise

Die Vorgehensweise vereint experimentelle Untersuchungen mit numerischen Simulationen. Zunächst wird die Testinfrastruktur, wie etwa ein großer Propeller-Prüfstand, an die neuen Anforderungen angepasst.

Experimente erfolgen sowohl im kleinen Maßstab in Klimakammern als auch im Großmaßstab unter realitätsnahen Bedingungen im Windkanal. Parallel dazu werden fortschrittliche Methoden zur Strömungscharakterisierung und zur Erfassung von abgelösten Eispartikeln verfeinert.

Die gewonnenen Messdaten dienen der Validierung mathematischer Modelle zur Eisbildung und -ablösung. Dieser integrierte Ansatz ermöglicht eine präzise Dokumentation der physikalischen Prozesse und unterstützt eine effiziente Zertifizierung der neuen Enteisungstechnologien.

Erwartete Ergebnisse

• Nachweis der Wirksamkeit des hybriden Enteisungssystems für zukünftige Open-Rotor-Triebwerke unter verschiedenen Vereisungsbedingungen
• Bereitstellung verbesserter Dokumentations- und Zertifizierungsmethoden für Propellervereisung
• Stärkung der österreichischen Spitzenstellung bei Vereisungstests durch erweiterte Prüfmöglichkeiten für rotierende Systeme

Projektkoordination

Österreichisches Institut für Vereisungswissenschaften in der Luftfahrt (AIIS)

Projektpartner:innen

• FH JOANNEUM
• ATT Advanced Thermal Technologies
• Technische Universität Wien
• AeroTex
• RTA Rail Tec Arsenal Fahrzeugversuchsanlage
• AIT Austrian Institute of Technology

Austrian Institute for Icing Sciences
Rathausplatz 1-4
A-8580 Köflach
E-Mail: office@aircraft-icing.com