09. Klimaanlage und Eisschutz

• Bedruckung der Kabine/Cockpit

• frische/ saubere Luft mit gewünschten Werten für Druck, Temperatur und Feuchtigkeitam Boden und im Flug

• Ozon-Katalysator/Kontaminationsschutz

• Beheizung des Frachtbereichs und sonstiger Komponenten

• Kühlung der Avioniksysteme

• Abdichtung und dem Kondesschutz für Kabinendach und Frontscheibe

• Versorgung der Anti-g-Analge mit Druckluft

• KLimananlage (zum Kühlen und Heizen): Air Conditioning Packs

• Luftmischer

• Ventilationssystem mit Temperaturkontrolle

• Druckausgleichventile

• Notsysteme (für die Eventuatlität eines plötzliches Druckabfalls)

Ja!

• Schutz der Flugzeugzelle vor sicherheitsgefährdenden Druckunterschieden

• Schutz der Passagiere und der Besatzung vor extremen Kabinentemperaturen und Sauerstoffmangel

• System Desgin Process (inkl. Safety Assesment)

• Redundanter und unabhänger Aufbau des Systems und einzelner Komponenten

• Sauerstoffmaskenversorgung

• Notabstieg auf 2400m (FAR)

  • geht einerher mit:

    • höherer Kraftstoffverbrauch

    • Evtl. problm. Wetter

    • Ausweichsflughafen erforderlich

• Aufbereitung der zugeführten Luft für die Kabine

  • temperiert

  • Druck anpassen

  • An Ausströmgeschw. anpassen

  • trocken

  • steril und staubfrei

Im unbedruckten Bereich des Flugzeugs

1. Luftzufuhr und Abkühlung (Ram Air)

2. Kompremieren (Verdichter)

3. Abkühlung im zweiten Wärmetauscher

4. Abkühlung im Wiedererhitzer durch Luft aus dem Wasserabscheider

5. Abkühlung im Kondensator durch expandiertes Turbinenabgas

6. Wasserabscheidung

7. Erwärmung im Wiedererheitzer

8. Expansio in der Turbine

9. Erwärmung im Kondesator

10. Abgabe

• Kurzatmigkeit

• Kopfschmerzen

• Augenjucken

• Brustschmerzen

• Drei Stunden-Durchschnitt: 0,1 ppm

• Höchstkonzentration: 0,25 ppm

• Zum Schutz der Schaufeln vor Korrorsion

• 98% der Feuchtigkeit wird abgeschieden

• Vor und hinter den Air Conditioning Packs

• Im Rumpf (am Bauch)

• Konventionelle Stauluft habe eine hohe Radarsignatur

• Turbine ist wartungs- und fehleranfäliges Bauteil

  -> Einsatz von el. Klimaanlage (bei moderenen Jets)

• Hoher zusätzlicher Energieverbrauch

50:50

In jedem Luftdruchströmten Rohr

• Cockpit

• Passagierkabine

• Cargobereich

• Elektronik-Racks

• sonst. Bereiche

Raucher: 1,5 lb/PAX

Nichtraucher: 1.0 lb/PAX - heute üblich

Mindestanfoderung: 0.75 lb/PAX - Vorschrift

• 0.4 lb/PAX (Notfall) - Vorschrift

• Einstellung eines gleichmäßigen Temperaturfeldes in der Kabine

  • Große Temperaturunterschiede -> Druckunterschiede -> ungewünschte Luftströme

• Vermeidung zu großer Strömungsgeschwi. (0,1-0,2 m/s)

• Kein direktes Ausblasen der Luft auf die Passagiere

• Vermeidung von Lärm und Luftströmungen

• Ausschließlich Frischluft aus den Air Conditioning Packs

  • Höchste Prio

• Notfall-Sauerstoffsystem im Cockpit wird nicht über das Flugzeugzentralsystem gespeist

• Separate Sauerstoffflaschen

• Für jeden Piloten ein unabhängiges System

• Absaugung von Kabinenluft durch Gebläse

• Heizmatten

• Zapfluft

• Kabinenluft

• Frischluft-Verteilerrohre

• Absaugung per Gebläse in Abluft-Rohrleitungssystem

  
  

• Avionik

  • Abhängig vom Gerät

  • Geringe Wärmeentwicklung: Kabinenluft

  • Hohe Wärmeentwicklung: geschlossener Luftkreislauf mit Wärmetauscher

• Primäre Isolierung

  • Kontrolle des Thermalhaushaltes

• Sekundäre Isolierung

  • angenehme Wandtemp., Lärmdämmung

• Material

  • Glasfasermatte (in Folie) Oder neue Materialien

Bis zu 10.000 ft

Kabinendruckhöhe von 8.000 ft. Über Klimaanlage.

Notfall: bis 15.000 ft

Steigen: 500 ft/min (2,5 m/s)

Sinken: 300 ft/min (1,5 m/s)

Eustachische Röhre max sinken Außendruck lieber als steigenden.

Schutzventile

• Vorderkante von Flügel und Leitwerk

• Klappen

• Einläufe (z. B. Triebwerk)

• Propeller

• Sensoren

• Cockpit-Scheibe

• Antennen

• Auftriebsabfall - Verringerung von C_a,max

• Wiederstandszuwachs

• Momentenänderung

• Reduktion des verfügbaren Schubs und Zunahme des Gewichts

• Flasche Signale durch Eisansatz an Sensoren

• Sichtbehinderung

Cycle Ice:

• Eis, welches sich zwischen zwei Betriebsintervallen der Enteisungsanlage bildet

Failure Ice:

• Eis, dass sich bei Ausfall der Enteisungsanlage bildet.

Zwischen +5° und -15°C

Bis zu 6500m in stratiforme und Cumulus-Wolken

Durch ihre Trägheit das Profil trotz der Stromlinien treffen.

Verhältnis von der tatsächlich von dem Profil eingefangenen wassermenge zu der Wassermenge, welche sich in dem verdrängten Volumen befindet, wenn man das Flügelprofil mit 0 Grad Anstellwinkel durch die Wolke zieht.

• Em = d{catch} / d{Profil}

• Kaltes Flugzeug (-55°C) im Landeanflug

• Kühlt Luft an der Außenhaut ab

• Wasserdampf gefriert als Raureif auf der Flugzeughaut

Problem für die Sensorik

Systeme für die Laminarhaltung der Strömung.

Sublimation, nach dem durchfliegen der Wolkendecke.

• sinkende rel. Feuchte

• Eis sublimiert zu Wasserdampf und wird von der Umgebungsluft aufgenommen.

Raueis (Rime Ice)

• niedrige Temperaturen (unter -10°C) und

• wächst gegen die Anströmungsrichtung

Glatteis (Galze Ice)

• ~0°C

• typischer Doppelhöcker

Run Back Ice

• bei Betrieb des Anti-Ice-Systems (dahinter)

• geschm. Wasser gefriert wieder

Cycle Ice

• Zwischen den Enteisungszyklen

Raureif (Hoar Frost)

• Entsteht am Boden/Flug aus kalten in warme, gesättigte Luft

• raue, dünne, milchige Eisschicht

Vorschriften JAR/FAR verbieten den Start bei Vereisung sicherheitsrelevanter Teile

Anit-Icing-System (Eisverhütung) - Vorbeugen

• Warmluftenteisung

• Flüggsigkeits-Eisverhütung

• Mikrowellenenteisung (Entwicklung)

• Elektrothermische Eisverhütung

De-Icing-System (Enteisung) - periodisch entfernen

• Elektrothermische Eisverhütung

• Pneumatische Enteisung (Boots)

• Elektro- Impuls- Enteisung (Entwicklung)

Vorteile

• Große Wirkung

• Geringer Wartungsaufwand

Nachteile

• Schlechter Wirkungsgrad

• Hoher Energiebedarf (Zapfluft -> Treibstoffverbrauch)

• Großer Installationsaufwand

• Run-Back-Ice

Anwendung:

• große Strahlflugzeuge

• Problem bei FVK-Flugz.

Vorteile:

• geringer Energieaufwand

• Geringe Strukturmodifikation

• Geringe Kosten

• Geringes Gewicht

Nachteile

• Erheblicher Installationsaufwand

• Sorgfältiges Anpassen, zum Verhindern von Konturstörungen

• Cycle Eis

Anwendung:

• Turboprop-Regionalflugzeugen (Do228,Do328)

Vorteile

• Einfach, auch nachträgliche Installation

Nachteil

• hoher el. Leistungsbedarf

Anwendung

• Propeller & Rotorblätter bei Helikoptern

• GA

Vorteile

• Geringes Einrüstungsgewicht

• Auch als Reinigungssystem nutzbar

Nachteile

• Wartungsaufwand

• Flüssigkeit nachfüllen/mitführen

• Empfindlich gegen Verschmutzung

Anwendung

• GA

• Short Skyvan

Vorteile

• Sehr geringer Energiebedarf

Nachteile

• Schwingungen können Materialermüdung hervorrufen

Anwendung:

• Noch keine Serie

• Bleedless Engine -> keine Warmluftenteisung

• FVK -> schlechte Wärmeleitfähigkeit + anfällig für Wärme

Vorteile

• Sehr energieeffizient

• Kann neue Materialien (FVK) zulassen

Triebwerkseinlässe werden durch Zapflugt aus dem Hochdruckkompressor beheizt

• Ab Temperaturen unter 10°C und hoher Luftfeuchte (Wolken, Bodennebel,…)

Manuell durch den Piloten und nur im Flug einsetzbar

Automatische elektrische Beheizung sofort nach Start von min. einem Triebwerk.

(Pitot-Rohr, statische Drucksonde, Anstellwinkelsensor, Temperatursonde)

• Visuelle Eisdetektor an der Cockpitscheibe

• el. Eisdetektionssystem erhältlich

  • Flugzeugnase (2 Sensoren)

  • Kontrollleuchte im Cockpit

Bei Eisansatz / Signal sofort Anti-Icing-Maßnahmen einschalten.

• Diese ist nicht vorgesehen und dementsprechend nicht zugelassen

• Außnahmen gibt es: s. Cessna Caravan sowie nicht zugelassene Notfallsysteme

• Pneumatische Enteisungsmatten

• Flüggsigkeits-Eisverhütung (AS&T, weeping wing)

  • Beide System nachrüstbar

• Sensoren, Antennen und Propeller durch ein elektrotherisches Systems schützen