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03.06.2013 | Konstruktion + Entwicklung | Im Fokus | Onlineartikel

Enteisung von Flugzeugflügeln mit Nanomaterialien

Autor:
Dieter Beste

Neuartige Rumpfstrukturen der Flugzeuge werden inzwischen häufig aus Kunststoffen gefertigt. Am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt wurde jetzt eine mit Kohlenstoff-Nanotubes beheizbare Flugzeugflügelvorderkante entwickelt.

Wissenschaftler des Fraunhofer LBF haben ein neuartiges Ice-Protection-System für Flugzeuge basierend auf Carbon Nano Tubes (CNT) entwickelt, gebaut und getestet. Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen werden dabei als elektrische Widerstandsheizung für die Enteisung genutzt. Aktuell erreicht die Heiztemperatur bis zu 120 °C bei Raumtemperatur. Die Erprobung des Systems im Windkanal zeigte eine vielversprechende Leistung sowohl im De-Icing-Modus, bei dem ein Flügel künstlich vereist wurde, als auch im Anti-Icing-Modus, der Eisablagerung bei einem simulierten Flug durch Wolken bei niedrigen Temperaturen verhindert. Da die erforderliche Heizleistung je nach Position an der Flügelvorderkante unterschiedlich ist, gibt es energetische Vorteile, wenn verschiedene Heizzonen vorgesehen werden.

Da das System kein Metall enthält, ist dies besonders für Bauteile aus CFK geeignet. Die unterschiedliche Wärmeausdehnung und das unterschiedliche Ermüdungsverhalten von bisherigen metallischen Heizelementen und der Faserverbundgrundstruktur sorgten immer wieder für frühzeitige Ausfälle oder die Veränderung von Widerständen. Ebenso können im Bereich Blitzschutz Vorteile erreicht werden. Der entscheidende Vorteil ist jedoch das geringere Gewicht. So wie CNT-Kabel künftig Kupferkabel ablösen werden, kann dieses Material auch metallische Heizelemente ersetzen und dabei Gewicht und Emissionen einsparen. Die am Fraunhofer LBF entwickelten Konzepte für die Funktionsintegration von Nanomaterial in Faserverbundstrukturen sollen künftig in der Luft- und Raumfahrtindustrie, dem Windkraftbereich, der Automobilindustrie und anderen Bereichen zu neuen und besseren elektrischen Widerstandsheizungen führen.

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Quelle:
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