UP-Wing - Schwingungsbasiertes Enteisungsverfahren für Flugzeugflügel

Die Vereisung von Flugzeugtragflächen, insbesondere an der Flügelvorderkante, beeinträchtigt die Aerodynamik und gefährdet die Sicherheit sowie Effizienz des Flugbetriebs. Herkömmliche thermische Enteisungssysteme sind energieintensiv und nicht mit emissionsfreien Flugzeugantrieben kompatibel.

Experten aus dem Fraunhofer LBF entwickeln in dem EU-Projekt »UP-Wing« (Innovationsprogramm Clean Aviation) ein innovatives elektromechanisches Enteisungssystem, das auf strukturdynamischen Schwingungen basiert.

Das neuartige elektromechanische Enteisungssystem nutzt hochdynamische Aktoren, um Vibrationen im Frequenzbereich bis zu 5 kHz zu erzeugen, die die Eisschicht aufbrechen und ablösen. Durch gezielte Resonanzanregung der Flügelstruktur wird Eis mit minimalem Energieaufwand mechanisch entfernt. Dadurch wird der Zielkonflikt zwischen der notwendigen Enteisungsleistung und den wachsenden Anforderungen an Effizienz und CO₂-Reduktion in der Luftfahrt aufgelöst.

Ein zentrales Merkmal ist der adaptronische Systemansatz, bei dem Sensorsignale in eine Steuereinheit zurückgeführt werden, welche kontinuierlich die strukturdynamischen Eigenschaften des Flügels ermittelt und daraus das optimale Anregungssignal in Echtzeit anpasst. Dadurch wird eine maximale Enteisungseffizienz bei gleichzeitig minimalem Energieverbrauch erreicht.

Die Forschung des Fraunhofer LBF leistet damit einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung nachhaltiger Luftfahrttechnologien. Insbesondere im Kontext der emissionsfreien Luftfahrt eröffnet dieses Enteisungssystem neue Möglichkeiten für einen energieeffizienteren und sicheren Flugbetrieb.

Dieses innovative Enteisungssystem bietet Flugzeugherstellern, Fluggesellschaften und Betreibern erhebliche Vorteile. Es stellt eine energieeffiziente Alternative zu herkömmlichen thermischen Enteisungssystemen dar und ermöglicht signifikante Energieeinsparungen im hohen zweistelligen Prozentbereich. Zudem kann eine Gewichtseinsparung im mittleren Prozentbereich erreicht werden. Aufgrund der Unabhängigkeit der verwendeten Antriebsart ist das Enteisungssystem mit allen zukünftigen alternativen Antriebsarten kompatibel. Das System eignet sich sowohl für den Einsatz in kommerziellen Passagierflugzeugen als auch in allen anderen Flugzeugklassen und stellt eine zukunftsfähige, energieeffiziente Lösung für die Enteisung dar.

Neben der Luftfahrt sind weitere Anwendungen im Bereich von Windkraftanlagen, maritimer Schifffahrt und Hochspannungsleitungen denkbar.