Eiskristalle - Flugzeug

Eiskristalle: Gefahr für die Luftfahrt

Tim Takeoff
11.02.2020
3 Fotos
5 Minuten

Was einem zunächst als vollkommen normal erscheint, wurde auch lange in der Luftfahrt für weniger gefährlich erachtet: Eiskristalle in großer Höhe. Eine Gefahr für Mensch und Maschine, besonders in der heutigen Zeit der modernen Turbofan-Triebwerke.

Ice-Crystal Icing

In großer Höhe fliegt es sich im Allgemeinen relativ unbeschwert. Dennoch können Turbulenzen und Gewitter, manchmal auch Vulkanasche, einem Jet als externe Gefahr im Reiseflug Probleme bereiten. Erst im letzten Jahrzehnt wurde auch das Thema „Ice-Crystal Icing“ genauer unter die Lupe genommen. Doch was versteht man als Pilot darunter?

Die Temperaturen in der Luftfahrt

Grundsätzlich geht man davon aus, dass unter einer statischen Lufttemperatur von – 40 Grad (über 22.000 Fuß) mit keinerlei Vereisung mehr zu rechnen ist. Die Luft ist hier einfach zu kalt, um überhaupt noch Wassertropfen aufnehmen zu können. Im Reiseflug, zwischen 30.000 und 40.000 Fuß, nahe der Tropopause, findet man nicht selten Temperaturen bis – 56 Grad vor. Zunächst muss man sich deswegen erstmal keine Gedanken machen.

Nimmt man jetzt aber die Temperatur auf der Außenhaut des Flugzeuges, sieht die Welt schon anders aus. Durch die Reibung der Luftteilchen am Flugzeug entsteht Wärme. Genug Energie, um die Temperatur ein gutes Stück nach oben zu bringen. Diese Temperatur, die dem Piloten im Cockpit angezeigt wird, ist dann die sogenannte „Total Air Temperature“ (TAT). Die Temperatur in ruhiger Luft („Static Air Temperature“) wird im Hintergrund lediglich über eine Formel errechnet, da sie nicht direkt gemessen werden kann.

„Super-“ coole Wassertropfen?

Fliegt man jetzt noch in der Nähe konvektiver Bewölkung, oder eben genau darüber, kann es im Reiseflug zu seltenen Erscheinungen kommen. Wenn aufsteigende, feuchtwarme Luftmassen in hohe Schichten der Atmosphäre gelangen, nähert sich die TAT immer weiter dem Gefrierpunkt. Fliegt man durch Eiswolken, können die gefrorenen Eiskristalle durch die Reibung auf der Außenhaut des Flugzeuges wieder zu Wasser werden. Man spricht von „Supercooled Water Droplets“, also stark unterkühlten Wassertropfen. Sie können wieder anhaften und rasant gefrieren.

Anomalien an Sensoren

Die Eiskristallen rauschen dann nicht einfach am Flugzeug vorbei, sondern können an exponierten Stellen des Flugzeuges ansetzen und Vereisung hervorrufen. Dies passiert nicht auf den kalten Oberflächen, sondern dort, wo es relativ warm ist. Besonders gefährlich wird dies an den beheizten Druckabnahmen der Fluggeschwindigkeit, der Anstellwinkel und Teilen des Triebwerkes. Bildet sich nun ein Eisklotz an der Temperaturabnahmesonde, zeigt das Instrument nur die Temperatur von gefrorenem Wasser an: 0 Grad. Eine Anomalie.

Das Wetterradar ist in der Lage, große Wassertropfen oder Partikel in der Atmosphäre wahrzunehmen. Diese Eiskristalle sind jedoch viel zu klein, um dem Piloten dargestellt zu werden. Er nimmt lediglich Wettererscheinungen unterhalb des Jets wahr.

Eisansatz

Das Eis setzt sich am beheizten Triebwerkseinlauf, den Schaufeln oder dem „Spinner“ (mittleres Bauteil des Fans) ab. Hier ist es noch relativ unproblematisch, da es durch die Rotation und die Bewegung des Triebwerks abbricht und wieder schmilzt. Setzt sich das Eis jedoch in tieferen Regionen des Verdichters ab, können die Folgen von einem Leistungsverlust bis hin zum Abschalten des Gerätes führen.

Was passiert nun?

Der Pilot kann, bei frühem Erkennen der Anzeichen, dagegen arbeiten, indem er Schub herausnimmt (die Temperatur im Triebwerk und die Drehzahl senkt). Auch das Einschalten permanenter Zündung kann helfen. Der automatische Schub kann ebenfalls ausfallen, da der Bordcomputer die Parameter nicht mehr einordnen kann. Der Ausfall der Anzeigen zur Fluggeschwindigkeit ist ein regelmäßig trainiertes Event im Simulator, und sollte für keinen Piloten mehr eine Hürde darstellen.

Frühzeitige Erkennung von Eiskristallen

Die meisten Events von Ice-Crystal-Icing traten im Bereich von 20 bis 40 Grad nördlich und südlich des Äquators auf, sowohl im Steigflug als auch im Reise- und Sinkflug. Für den Piloten gibt es also mehrere Faktoren, wie er auf die Vereisung durch Eiskristalle schließen kann:

Der Pilot sollte dann versuchen, Wettererscheinungen großflächig zu umfliegen, bestenfalls auf der Luv-Seite der Wolke (der windzugewandten Seite). Der Wind weht dabei die Eiskristalle auf die Lee-Seite (die windabgewandte Seite) am oberen Ende der Wolke.

In der heutigen Zeit gibt es standardisierte Checklisten, die beim Verdacht auf Vereisung durch Eiskristalle aufgerufen werden müssen. Piloten sind dazu angehalten, derartige Vorfälle jederzeit zu dokumentieren, um der Ursache künftig weiter auf den Grund gehen zu können.

von Tim Takeoff

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