Eisbildung an Flugzeugen ist mehr als ein Problem bei kaltem Wetter. Wenn sich während des Flugs Eis an Tragflächen, Leitwerken, Rotoren oder Triebwerkseinlässen bildet, können sich die Strömung, der Auftrieb und die Steuerbarkeit verändern. Gleichzeitig steigt der Energiebedarf für Systeme, die das Eis verhindern oder entfernen sollen.
Das AIT Austrian Institute of Technology arbeitet deshalb an Methoden, mit denen sich Vereisung bereits bei der Entwicklung von Flugzeugen genauer berechnen lässt. Dabei werden Computersimulationen, Experimente und künstliche Intelligenz miteinander kombiniert.
Das AIT verwendet hochauflösende dreidimensionale Simulationen, um zu untersuchen, wie sich unter realistischen Wetterbedingungen Eis auf einem Flugzeug bildet. Anschließend wird analysiert, welche Auswirkungen die Vereisung auf die Aerodynamik hat.
Die Berechnungen werden mit Messungen aus internationalen Vereisungswindkanälen verglichen. Zusätzlich setzt das Forschungsteam eigene optische Mess- und Auswertungsverfahren ein. Damit soll sichergestellt werden, dass die Simulationen möglichst realitätsnah sind.
Eine Herausforderung ist dabei der enorme Rechenaufwand. Je genauer die physikalischen Vorgänge abgebildet werden, desto mehr Rechenleistung wird benötigt. Genau an diesem Punkt kommt künstliche Intelligenz ins Spiel.
Das AIT setzt unter anderem auf physikbasierte neuronale Netze und sogenannte Surrogatmodelle. Diese sollen bestimmte Ergebnisse wesentlich schneller liefern als aufwendige klassische Simulationen.
Vorhersagen lassen sich damit etwa für die Verteilung von Wassertropfen, jene Bereiche, an denen die Tropfen auf das Flugzeug treffen, die entstehenden Eisformen und Veränderungen der aerodynamischen Eigenschaften erstellen.
Nach Angaben des AIT können sich die Rechenzeiten dadurch um mehrere Größenordnungen reduzieren. Gleichzeitig soll die für sicherheitskritische Anwendungen notwendige Genauigkeit erhalten bleiben.
Das könnte für die Entwicklung neuer Flugzeuge wichtig werden. Vor allem elektrische und hybride Antriebe stellen neue Anforderungen an den Energieverbrauch. Schutzsysteme gegen Eis müssen deshalb möglichst effizient arbeiten.
Die Forschung soll der Industrie ermöglichen, Vereisung bereits in frühen Entwicklungsphasen zu berücksichtigen. Dadurch könnten Entwicklungszeiten und der Aufwand für Tests sinken. Gleichzeitig könnten Konstrukteure verschiedene Konzepte für Eis- und Enteisungsschutz schneller vergleichen.
Künftig will das AIT die KI-Methoden weiter ausbauen und in digitale Entwicklungsabläufe integrieren. Geplant sind unter anderem Berechnungen für vollständige Flugzeugkonfigurationen, die Verbindung mit digitalen Zwillingen sowie die Untersuchung passiver und hybrider Schutzsysteme.
Das Thema hat auch eine regulatorische Seite. Für Flugzeuge müssen die Auswirkungen von Vereisung nachvollziehbar nachgewiesen werden. Digitale Verfahren könnten dabei künftig eine größere Rolle spielen, sofern sie die notwendigen Anforderungen an Genauigkeit und Nachvollziehbarkeit erfüllen.
Die Arbeiten sind Teil des AIT Impact Report 2026. Darin stellt das Forschungsinstitut rund 30 Projekte vor, bei denen Forschung gemeinsam mit Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und öffentlicher Hand in konkrete Anwendungen überführt werden soll.
