Louis Reitter M.Sc.

Arbeitsgebiet(e)

Flugzeugvereisung

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Fliegt ein Passagierflugzeug durch Wolken die aus Eispartikeln bestehen, prallen diese auf die Flugzeugaußenhaut auf, oder werden in dessen Turbofantriebwerke eingesaugt. Nach dem Einsaugen schmelzen die Eispartikel durch die steigenden Temperaturen im Verdichter des Triebwerks teilweise an und prallen auf Verdichterschaufeln und -gehäuse. Das erzeugte Schmelzwasser kann einen Film auf den statischen Teilen des Verdichters bilden, an dem auftreffende Eispartikel hängen bleiben. Dadurch können sich Eispartikel an den Oberflächen ansammeln, die beim Schmelzen den Wasserfilm soweit abkühlen, dass dieser an den Triebwerksoberflächen festfriert. Dieser Mechanismus des Ice Crystal Icing (ICI) ermöglicht, dass ein Flugzeugtriebwerk im Inneren vereist, obwohl die dort vorherrschenden Lufttempertaturen über 0°C liegen können. Die interne Vereisung verringert die Effizienz des Triebwerks durch eine Verblockung des Strömungskanals und kann zum Kontrollverlust des Triebwerks führen. Zusätzlich können abplatzende Eisschichten, die weiter in das Triebwerk fliegen, dieses Beschädigen und im schlimmsten Fall zum Stillstand bringen.

Im Rahmen des EU-Projektes MUSIC-haic kooperieren verschiedene Partner aus Wissenschaft und Industrie, um das komplexe Thema der Triebwerksvereisung zu untersuchen. Ziel des Projekts ist es, Modelle für die zugrundeliegenden physikalischen Prozesse zu entwickeln und in 3D Multiphysik Simulationsprogramme zu integrieren, um ICI unter realistischen Bedingungen simulieren zu können. Damit kann am Ende die Auslegung und Zertifizierung von Triebwerken und Flugzeugen effizienter gestaltet werden.

Das Institut für Strömungslehre und Aerodynamik (SLA) ist im Rahmen des Projektes für Grundlagenexperimente und Modellierung zum Aufprall von Eispartikeln, sowie zum Eisschichtwachstum beteiligt, was physikalische Teilprozesses im Rahmen von ICI darstellen. Zur Untersuchung des Eispartikelaufpralls werden zwei Prüfstände betrieben, bei denen ein Eispartikel mit Druckluft auf verschiedene Oberflächen geschossen wird. Das Fragmentierungsverhalten wird dabei mithilfe von Hochgeschwindigkeitskameras aufgenommen und anhand von Videodatenverarbeitung analysiert. Dabei erlaubt ein Partikeltracking, was auf einem Kalman-Filter Algorithmus beruht, eine genaue Vermessung der Fragmentgrößen- und geschwindigkeiten nach einem Partikelaufprall.

Verschiedene Eispartikelaufpralle