Simulation und experimentelle Untersuchung eines elektromechanischen Enteisungssystems (PDF)

Das Enteisungssystem von Verkehrsflugzeugen ist für die Sicherheit bei einem Flug durch vereisungsgefährdete Atmosphärenbedingungen von zentraler Bedeutung. Eine alternative und sehr energieeffiziente Methode stellt das elektromechanische Enteisungssystem dar, bei dem das Eis durch eine Impulsbelastung der Struktur entfernt wird. In der vorliegenden Arbeit wird die Simulation der Enteisung nach dem elektromechanischen Wirbelstromprinzip mit einem gekoppelten Magnetfeld-Struktur-Modell mittels der Finite Elemente Methode realisiert. Die Ermittlung optimaler Konfigurationen für unterschiedliche Lastfälle ist somit bereits in einer frühen Entwicklungsphase möglich. Zusätzlich zu den Berechnungen erfolgen experimentelle Untersuchungen an Platten aus Aluminium sowie kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), mit denen die numerischen Ergebnisse validiert werden. In der umfangreichen Versuchsreihe einer vereisten Aluminiumplatte wird des Weiteren die Enteisungsphänomenologie für unterschiedliche Eisschichtdicken und Impulsstärken bestimmt. Für die Einschätzung des Potentials eines elektromechanischen Enteisungskonzepts wird das System an der vereinfachten Flügelvorderkante eines Verkehrsflugzeugs untersucht. Somit lässt sich eine Konfiguration ermitteln, bei der mit minimalem Energiebedarf und tolerierbarer Strukturbelastung das Maximum an Eis entfernt werden kann.