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Technik + Wissenschaft
Gefährliches Eis
Unter den wetterbedingten Störungen der Fliegerei gehört die Eisbildung zu einer der unangenehmsten: Am Flügel
verschlechtert sie die Flugeigenschaften und im Triebwerk kann sie schwere Beschädigungen verursachen. Bevor
Luftfahrtantriebe fliegen dürfen, müssen sie deshalb in Icing-Tests ihre Belastbarkeit unter Beweis stellen. Das
PW6000 hat die Eisprüfung im vergangenen Jahr planmäßig abgelegt und bestanden. Anfang Dezember 2004 hob es
mit dem Airbus A318 pünktlich zum Erstflug ab.
Ähnlich wie der Vogelschlagtest gehört die
Icing-Prüfung zum Standard jeder Triebwerkszulassung.
Vorgeschrieben von der
Federal Aviation Administration (FAA) muss
ein Triebwerk im Rahmen dieses Tests beweisen,
dass es bei sehr kalten, unangenehmen
Wetterbedingungen zuverlässig arbeitet. „Zur
Eisbildung am Triebwerk kann es beispielsweise
beim Landeanflug in einer Höhe von
etwa 2.000 Metern kommen, wenn es sehr
stark schneit oder Eisregen herrscht“, erklärt
Ulrich Pfaffenberger
Oskar Schnell, PW6000-Programmleiter bei
der MTU Aero Engines. „Diese Situation
muss getestet werden, denn im schlimmsten
Fall vereisen Teile am Triebwerkseingang und
am Fan.“ Die Folgen können fatal sein:
Verändern sich die Einströmbedingungen
kommt es im Triebwerk zu Druckabfall und
schlimmstenfalls zur schlagartigen Druckumkehr;
das Triebwerk beginnt zu pumpen, was
schwere Beschädigungen – Schaufelverlust
und Triebwerksbrand – nach sich ziehen
kann. Lösen sich Eisbrocken und gelangen
ins Triebwerk, können sie Schaufeln beschädigen
und Einschläge in den Verdichterwänden
zurücklassen – die Folge wäre starker
Leistungsabfall.
Da Icing-Tests unter realen Bedingungen am
Flügel eines Flugzeugs zu riskant sind, werden
die Bedingungen auf Höhenprüfständen
am Boden simuliert. Pratt & Whitney betreibt
eine solche Testzelle in East Hartford,
Connecticut, USA. Im März vergangenen
Jahres wurde das PW6000 auf die eisige
Probe gestellt. In einem Raum, der in etwa
die Ausmaße einer mittelgroßen Montagehalle
hat, werden die klimatischen Bedingungen
auf Reiseflughöhe erzeugt. Riesige Kühlanlagen
sorgen für die richtigen Druck- und
Temperaturverhältnisse – bis zu -20 Grad
Celsius – denen das Triebwerk ausgesetzt
wird. Über Düsen am Triebwerkseingang wird
Eisregen produziert, der in den Einlauf
gespritzt wird. Das Eis, das sich an den Fanschaufeln
und Statoren bildet, darf den Triebwerkslauf
nicht beeinträchtigen. Schnell:
„Der Antrieb darf nicht pumpen. In der Regel
ist damit der FAA-Test bestanden.“
Die Testläufe auf dem Höhenprüfstand stehen
am Ende einer gut zweijährigen Entwicklungs-
und Erprobungsarbeit, in der Bauteile
und Eigenschaften immer wieder untersucht,
verändert und verbessert werden. „Gerade
Problembereiche wie das Icing verlangen
nach geradliniger Ingenieursleistung – das ist
Physik pur“, erklärt Schnell. Die beiden neuralgischen
Stellen am Triebwerk, an denen
Eisanfall am wahrscheinlichsten ist und die
größte Gefahr darstellt, sind den Ingenieuren
bestens bekannt: Es sind der Lufteinlass im
schmalen Bereich zwischen Ummantelung
und Rotorblatt sowie die Verstrebungen, die
das Fangehäuse mit dem Kerntriebwerk verbinden.
Aufwändige Installationen – hier ein Wassereinspritz-System – sind erforderlich, um Tests wie Vereisung
durchführen zu können.
Für beide Stellen wurden hochwirksame
Verfahren entwickelt, die den Eisansatz verhindern
oder bereits bestehendes Eis entfernen.
„An die Stelle zwischen Umhüllung und
Fan leiten wir Heißluft aus dem Verdichter,
die in kürzester Zeit jedes Eis zum Schmelzen
bringt“, erläutert Schnell. Die Funktionstüchtigkeit
der kleinen, von außen nicht
sichtbaren Heizrohre – im Fachjargon De-
Icing Devices genannt – wird ebenfalls im
Rahmen der Icing-Tests überprüft. Auch für
die Verstrebungen hat man eine passende
Lösung gefunden: „Wir versehen die Vorderkanten
mit nicht leitenden Materialien aus
Keramik oder Kohlefasern, an denen sich Eis
erst gar nicht ansetzt“, so Schnell.
Den Icing-Check auf dem Höhenprüfstand
hat das PW6000 mit Bravour bestanden.
Einen Monat später wurde es dem nächsten
Härtetest ausgesetzt – dem Vogelschlag.
Auch hier gab es Höchstnoten von den FAA-
Prüfern.
Leistungsdaten PW6000
Startschub
Bypass-Verhältnis
Gesamt Druck-Verhältnis
Gewicht
Durchmesser (Fan-Spitze)
Länge
Für nähere Informationen steht Ihnen
Oskar Schnell gerne zur Verfügung:
+49 89 1489-6069
Weitere Informationen finden Sie im
Internet unter www.mtu.de/report
98,3 kN/22.100 lbs
5,0
26,1
2.290 kg/5.050 lbs
1.435 mm/56,5 in.
2.743 mm/108 in.
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