Über den Wolken ist es nicht nur im Winter kalt. Eisbildung auf den Tragflächen von Flugzeugen ist ein Dauerproblem. Das Eis erhöht das Gewicht und verändert die Form der Tragflächen und hat damit Einfluss auf die Aerodynamik. Die Folge ist erhöhter Energieverbrauch. Auch Abstürze werden immer wieder auf Vereisung zurückgeführt.

Die Gegenmaßnahmen – von chemischen Schutzschichten bis zur Umleitung warmer Triebwerksabluft auf die Tragflächen – sind aufwendig und energieintensiv. An der Alpen Adria Universität (AAU) Klagenfurt verfolgt man deshalb einen neuen Ansatz: Ein Netzwerk aus ultraflachen Sensoren vermisst die Eisbildung, meldet sie ins Cockpit oder aktiviert automatisch eine Tragflächenheizung.

Tragflächen vermessen

Juliana Padilha Leitzke hat am Institut für Intelligente Systemtechnologien der AAU wesentlich zur Entwicklung eines Prototyps dieser neuartigen Sensorik beigetragen. "Das System vermisst die elektrischen Eigenschaften der Substanzen, die die Tragflächen umgeben, und kann unterscheiden, ob Luft, Wasser oder Eis vorhanden ist", sagt die Brasilianerin, die 2015 für ihre Doktorarbeit nach Kärnten gekommen ist. "Auf diese Weise können wir ein Abbild der Materialverteilung an der Flügeloberfläche errechnen."

Das Funktionsprinzip der Sensoren beruht auf elektrischen Feldern, die zwischen Elek troden erzeugt werden. Eis oder Wasser verändern die Eigenschaften dieses Signals auf charakteristische Weise. Die millimeterdünnen Module werden auf die Tragflächen geklebt. Das platzsparende Design wird auch deshalb möglich, weil die ausgeklügelte Elektrodentechnik gleichzeitig die Funktion von Antennen zur Übermittlung der Messergebnisse übernimmt. Ausgangspunkt der Entwicklung waren Sensoren für Windkraftanlagen des Grazer Start-ups Eologix, das neben der FH Joanneum und dem Forschungsunternehmen Villinger einer der Partner in dem von der Förderagentur FFG unterstützten Projekt ist.

Algorithmen für die Auswertung

Padilha Leitzke, die in ihrem Herkunftsland Elektrotechnik studiert hat, war in die Entwicklung sowohl der Hardwarekomponenten für Messung und Übermittlung als auch der Auswertungsalgorithmen involviert. Im Rahmen des Projekts wurde auch bereits ein Kleinflugzeug testweise mit der Technologie bestückt.

Padilha Leitzke wurde 1986 in der Stadt Pelotas weit im Süden Brasiliens geboren. Ihren Master in Elektrotechnik machte die Forscherin mit deutschen, portugiesischen und italienischen Wurzeln an der Technischen Universität der Provinz Paraná. Die Luftfahrt hatte für sie schon immer anziehende Wirkung. Vor ihrem Studium arbeitete sie bereits als Fluglotsin. In Klagenfurt konnte sie ihre Ausbildung nun auf Fragestellungen in diesem Inter essenbereich anwenden.

Ihre Zukunft sieht sie in Entwicklungen für die Luftfahrtindustrie – und vielleicht sogar in Österreich. "Wenn sich eine Möglichkeit ergibt, bleibe ich gerne in der Region", sagt die Brasilianerin. Mit der ländlichen Umgebung in Kärnten, die sie sich wandernd erschließt, hat sie sich jedenfalls schon angefreundet. Skifahren auch schon probiert? "Ja. Es ist schwieriger, als es aussieht." (pum, 27.1.2019)