Luftverkehr und Wetter Statuspapier Juni 2004 - Pa.op.dlr.de - DLR

sen, z.B. in Kombination mit ungeeigneten
Ruderbewegungen. Turbulenz führt auch
zu häufigen Lastwechseln und damit
Strukturbelastungen, was insgesamt zu
Materialermüdung führen kann.
2.3. Flugzeugvereisung
Die Eisbildung am Rumpf, der Außenhaut,
an Lufteinlässen, Krümmern, im Vergaser
oder in der Klimaanlage des Flugzeuges
kann das Flugverhalten, insbesondere den
Auftrieb, aber auch die Funktionsfähigkeit
einzelner Komponenten, z.B. des Triebwerks,
erheblich beeinflussen. Flugzeugvereisung
führt weltweit durch Unfälle zu
annähernd 100 Todesfällen pro Jahr. Allein
in Kanada traten in den Jahren 1980
bis 1990 insgesamt 937 Unfälle mit 585
Todesfällen auf (Guan et al, 2001).
Abbildung 2.3: Fingerförmiger Eisansatz am
Flügelende einer DO-28 des DLR.
Bei der Eisbildung unterscheidet man (i)
das Gefrieren unterkühlter flüssiger Wolkentröpfchen
nach dem Auftreffen auf dem
kalten Flugzeug, (ii) am unterkühlten Flugzeug
gefrierender Regen, oder (iii) den
Ansatz von festen Partikeln wie Schneeflocken
oder Eiskristallen am Flugzeug.
Seltenere Fälle betreffen die Eisbildung
bei adiabatischer Expansion feuchter Luft
in Klimaanlagen oder im Vergaser von
Kolbenmotoren, die Reifbildung am stehenden
Flugzeug, z.B. über Nacht oder
12
am Flugzeugrumpf beim raschen Verlassen
kalter Luftschichten. Weiter kann es
am Boden zu Eisbildung an Turbinenschaufeln
in Folge unterschiedlicher Szenarien
kommen. Man unterscheidet daher
auch die Vereisung nach in-flight icing und
ground icing.
Vereisung kann im Temperaturbereich 0°C
bis -40°C auftreten. Das Gefrieren unterkühlter
Tropfen am Flugzeugrumpf tritt
beim Flug durch unterkühlte Wolken (inflight
icing) auf, wenn Wolkentröpfchen mit
einem Durchmesser von ~20 µm oder
Nieseltropfen (drizzle drops, mit einem
Durchmesser von 50-500 µm) oder Regentropfen
(> 500 µm) auftreffen und anschließend
gefrieren. Man spricht im Falle
der Nieseltropfen auch von SLD (supercooled
large drops). Gefrierender Regen
tritt auf, wenn Regentropfen in eine unterkühlte
Luftschicht fallen und dort auf das
Flugzeug auftreffen. Liegt die Luftschicht
auf dem Boden auf, tritt am Boden Glatteis
auf. Diese bekannte Form der Vereisung
wird als klassischer Bildungsprozeß (classical
formation) bezeichnet und ist leichter
vorherzusagen als gefrierender Niesel.
Die besondere Gefahr, die von SLD oder
gefrierendem Niesel ausgeht, liegt zum einen
in den nicht bekannten atmosphärischen
Bedingungen ihres Auftretens (deshalb
non-classical formation), zum anderen
darin, daß Flugzeuge nur bis Tropfen
(genauer Tropfenkollektive) mit einem
mittleren Durchmesser von 50 µm zugelassen
sind (Appendix C; FAA, 1999).
Flugzeuge entsprechen damit zwar den
internationalen Zulassungsvorschriften,
sind aber nicht unbedingt für alle Wolken
geeignet. SLD stellen deshalb eine besondere
Gefahr dar, weil sie nicht wie die
normalen 20 µm großen Wolkentropfen im
Staupunkt, z.B. an der Tragflächenvorderkante
auftreffen und dort spontan gefrie-