SPICE

Das gemeinsame Forschungsprojekt SPICE zielt darauf ab, bestehende Enteisungssysteme für Turboprop-Flugzeuge zu verbessern und sie durch neuartige, effektivere und energieoptimierte elektrische Eisschutzsysteme (IPS) zu ersetzen. Ein typisches Turboprop-Flugzeug mit aktiviertem Enteisungssystem verbraucht etwa 20 % mehr Treibstoff (bis zu 40 kg Kerosin während eines 30-minütigen Halts). Darüber hinaus erhöht sich der Treibstoffverbrauch um bis zu 7,5 % aufgrund von Resteisbildung nach einem Flug unter Vereisungsbedingungen. Der Einsatz innovativer, effizienterer elektrischer Enteisungssysteme, die zudem gezielter aktiviert werden sollen, kann zu einer direkten Einsparung von CO2-Emissionen führen. Durch den Einsatz von speziellen Beschichtungen, die die Eisbildung drastisch reduzieren, kann die erforderliche Heizleistung um weitere 90% gesenkt werden. Um eine gezieltere Aktivierung der Systeme zu gewährleisten, setzen neue Eisschutzsysteme auch auf eine optimierte Erkennung von Vereisung und eine genauere Überwachung ihrer Wirksamkeit.

Durch einen ganzheitlichen Ansatz wird die Zusammenarbeit zwischen Deutsche Aircraft (DAG), dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der Technischen Universität Braunschweig (TU Braunschweig) und dem Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM (Fraunhofer IFAM) das Vereisungsschutzsystem entwickeln, optimieren und in ein repräsentatives Flugzeugprofil integrieren. Das System wird für den zukünftigen Einsatz in der regionalen Luftfahrt getestet. Das Forschungsprojekt soll sich über zwei LuFo VII-1-Aufrufe erstrecken und mit einem abschließenden Flugtest und der Validierung der entwickelten Technologien auf dem fliegenden Prüfstand UpLift D328 des DLR (D-CUPL) in einer zweiten Phase enden.

Im Rahmen der ersten Projektphase (LuFo VII-1) werden die Verbundbeteiligtendie Systemanforderungen auf der Grundlage typischer Flug- und Vereisungsbedingungen spezifizieren. Die Grenzen des Auftreffens von Wassertropfen auf Flugzeugoberflächen werden analysiert, um die zu erwartenden Eisformen und ihre Auswirkungen auf die Flugeigenschaften und die Leistung des Flugzeugs zu charakterisieren und vorherzusagen. Gleichzeitig werden eisabweisende Materialien auf ihre Fähigkeit hin untersucht, die Leistung eines aktiven Eisschutzsystems zu unterstützen und zu ergänzen. Die analytischen Ergebnisse, einschließlich der (super-)hydrophoben Oberflächen, werden im Laufe des Projekts in einem Vereisungswindkanal ausgewertet. Die Tests werden die Anforderungen verschiedener Flügeloberflächen in Bezug auf Erosion und verschiedene Arten von auftretendem Eis (wie beispielsweise Klareis, Raueis oder runback-Eis) berücksichtigen. Es werden Simulationen der Eisbildung mit und ohne IPS durchgeführt, um die Auswirkungen auf die Gesamtenergieeinsparungen, die Effizienz und die Leistungsvorteile abzuschätzen. Die Ergebnisse der IPS-Analyse werden anschließend in einer Vereisungs-Testkampagne im Windkanal validiert. Darüber hinaus wird sich das Projekt mit Methoden zur Erkennung von Vereisung befassen, die eine gezieltere Aktivierung von Eisschutzmaßnahmen ermöglichen und so den Energieverbrauch weiter senken können.

Teilvorhaben MELANGE

Im Teilvorhaben MELANGE (Modellierung und Erkennung von Flugzeugvereisung bei Anwendung neuartiger Gegenmaßnahmen), werden die Ergebnisse der Verbundpartner von der System- und Komponentenebene auf Flugzeugebene skaliert. Dies erlaubt es die vorhandene Flugsimulation zu verfeinern und damit die Veränderung und Verbesserung der Flugleistung und -eigenschaften beim Betrieb neuartiger Enteisungssysteme unter Vereisungsbedingungen zu quantifizieren und zu bewerten. Diese Simulationsmodelle werden in den D328 Uplift-Flugsimulator des DLR  implementiert, um eine Pilotenbewertung zu ermöglichen, mit dem Ziel bei gleichbleibender Flugzeugcharakteristik den Energiebedarf deutlich zu reduzieren. Parallel dazu werden neue Eisdetektions- und Überwachungsmethoden untersucht, durch die das Enteisungssystem noch gezielter und damit energiesparender eingesetzt werden kann. Die Hauptziele des Teilvorhabens sind:

1. Verifikation der Nutzung neuartiger, effizienterer elektrischer Enteisungssysteme in der Flugsimulation
2. Überwachung deren Effektivität durch eine dezidierte Software (zur indirekten Eiserkennung) auf Basis bestehender Flugzeugavionik