Pseudo-Satelliten in großer Höhe (High Altitude Pseudo Satellites, HAPS) haben sich als eine neue Klasse unbemannter Luftfahrzeuge etabliert. Diese zumeist solarbetriebenen UAVs operieren in der Stratosphäre als Ersatz für Forschungs- und Kommunikationssatelliten. Einige Beispiele für aktuelle Projekte sind AIRBUS Zephyr, Aurora/Boeing Odysseus und ELHASPS. Der Markt für HAPS wurde 2018 auf 2,7 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 20 % auf über 7 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 wachsen.
Aufgrund ihres energieeffizienten Antriebs arbeiten HAPS mit sehr niedrigen Geschwindigkeiten von 50 bis 100 km/h, was zu langwierigen Steig- und Sinkflügen führt. Das Reaktionsvermögen auf Wetterbedingungen mit Vereisungspotenzial wird ebenfalls verringert. Eisansammlungen auf der Flugzeugoberfläche erhöhen die Masse und verringern die aerodynamische Effizienz der betroffenen Bereiche der Tragflächen, Höhen- und Seitenleitwerke, Triebwerkseinlässe, Propelleroberflächen und sogar der Flugmesssonden. Das Auftreten von Eis kann daher zu erhöhtem Luftwiderstand und Auftriebsverlust, Instabilität des Flugzeugs in Längs- und Querrichtung sowie zu fehlerhaften Sensormessungen führen, die katastrophale Unfälle zur Folge haben können. Die Möglichkeit der Eisbildung aufgrund der einzigartigen Randbedingungen macht es zwingend erforderlich, die Auswirkungen der Vereisung auf die aerodynamischen und flugmechanischen Eigenschaften dieser langsamen Flugzeuge in großer Höhe zu verstehen.
Das Hauptziel des AVALLON-Forschungsprojekts besteht darin, die Aerodynamik von Langsamflugzeugen und die Auswirkungen der Vereisung im Detail zu untersuchen. Der Forschungsansatz umfasst die experimentelle Analyse an einem Flügelmodell mit Landeklappe im Vereisungswindkanal der Technischen Universität Braunschweig sowie die numerische Analyse durch Verbesserung numerischer Vereisungscodes für Langsamflugzeuge. Die Validierung und Optimierung der Berechnungsmethoden erfolgt durch den Vergleich mit Messungen aus den Eiswindkanalversuchen. Die Ergebnisse der Analyse werden dazu beitragen, die kritischen Flugbedingungen und Missionsabschnitte zu identifizieren, die Einbeziehung dieser Informationen in die Wetterdatenauswertung bei der Flugführung zu ermöglichen und die Ableitung von Strategien für einen sicheren und effizienten Betrieb zu unterstützen. Die Projektergebnisse werden auch dazu genutzt, ein geeignetes Mensch-Maschine-Interface und Assistenzsystem zu entwickeln, das die Flugführung, insbesondere für HAPS, unter Vereisungsbedingungen im Betrieb unterstützen kann.
Die Projektziele sind wie folgt zusammengefasst: