Die Eisbildung während des Fluges kann auf zwei Arten erfolgen. Es kann passieren, wenn ein Flugzeug durch eine Wolke aus unterkühlten Tröpfchen fliegt, oder es kann in Gegenwart von Eiskristallen geschehen.
Unterkühlte Tröpfchenvereisung tritt auf, wenn ein Flugzeug eine Wolke durchfliegt, in der die Tröpfchen eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt haben, aber in einer flüssigen Phase bleiben. Die Eiskristallvereisung hingegen tritt auf, wenn das Flugzeug auf Wolken trifft, in denen sich der Wassergehalt bereits ganz oder teilweise verfestigt hat und Eiskristalle bildet.
Der Zustand dieser Tröpfchen und Kristalle, ob sie zu Eis erstarren oder zu flüssigem Wasser schmelzen, wird von den Flugbedingungen und der Temperatur der Oberfläche beim Aufprall beeinflusst. Je nach Fall können sie sofort gefrieren und eine Eisschicht bilden, oder sie können zunächst einen dünnen Flüssigkeitsfilm bilden, der mit der Zeit gefriert und sich zu einer Eisschicht entwickelt.
Dieses Problem ist von Natur aus interdisziplinär. Sowohl die Vereisung von Eiskristallen als auch die Vereisung von unterkühlten Tröpfchen sind das Ergebnis des Zusammenspiels mehrerer elementarer physikalischer Prozesse, und ihre Modellierung erfordert den Einsatz verschiedener Wissenschaften: Meteorologie, Materialwissenschaft, Aerodynamik, Strömungsmechanik, Festkörpermechanik, Thermodynamik, Flugphysik, Energiemanagement und -kontrolle usw.
Die Vereisung von Flugzeugen kann zu zahlreichen nachteiligen Auswirkungen führen, wie z. B. Verringerung der Sichtweite, Schäden durch Eisabwurf, Verstopfung von Sonden und statischen Entlüftungsöffnungen, verringerte Flugleistung, nachteilige aerodynamische Auswirkungen und Leistungsverlust der Triebwerke. Diese Ereignisse während des Betriebs können wiederum zu erheblichen Störungen des Flugbetriebs und der Flugzeugwartung führen.
Im EASA-Jahresbericht 2019 wurde die Vereisung während des Fluges, die sowohl die Vereisung durch unterkühlte Tröpfchen als auch die Vereisung durch Eiskristalle umfasst, als ein Problem der Priorität 1 für große Flugzeuge bezeichnet. Um die Zulassungsvorschriften zu erfüllen, müssen die Hersteller von Flugzeugzellen und Triebwerken den sicheren Betrieb unter diesen Vereisungsbedingungen nachweisen, was mit erheblichen Kosten verbunden ist, bevor das neue Produkt in Betrieb genommen wird.
Windkanaltests und Flugtests unter Vereisungsbedingungen sind in der Regel erforderlich, da die Zertifizierungsbehörden aufgrund der Komplexität des Vereisungsprozesses nur wenig Vertrauen in Simulationen setzen. Ein Durchbruch, der zu einer Verkürzung der Markteinführungszeit und einer Verringerung der Zertifizierungskosten führen würde, könnte durch die Schaffung eines Konsenses zwischen den Zertifizierungsbehörden über die Zuverlässigkeit von Simulationswerkzeugen für die Vorhersage der Eisbildung während des Fluges, einschließlich der Eiskristallvereisung, und des Betriebs von IPS erzielt werden.
TRACES ist ein europäisches gemeinsames Doktoratsnetz, dessen Hauptziel darin besteht, eine hochqualifizierte Ausbildung auf dem Gebiet der Vereisung während des Fluges anzubieten, um eine neue Generation von hochqualifizierten Doktoranden in den Disziplinen heranzubilden, die erforderlich sind, um die Komplexität der Eisbildung, einschließlich der Eiskristallvereisung, und deren Eindämmung in Flugzeugen und Triebwerken zu verstehen.
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