Akustische Emission während des Gefrierens von Wasser oder des Schmelzens von Eis in Flugzeugen

Es ist ein häufig übersehenes Phänomen, dass Materie bei einem Phasenübergang Schallemissionen erzeugen kann. Die genaue Ursache dieses Schalls ist bis jetzt nicht im Detail modelliert und verstanden, aber es scheint sicher, dass plötzliche Volumenänderungen, Risse, Reibung und andere Quellen, die beispielsweise während des Kristalldekays/Wachstums in Schmelz-/Gefrierprozessen auftreten, berücksichtigt werden müssen. Eine allgemein akzeptierte Theorie des "Sounds von Phasenübergängen" fehlt jedoch. In diesem Papier präsentieren wir eine allgemeine Einführung in diesem Bereich. Neben den grundlegendsten Aspekten kann die AE-Generierung während des Schmelzens von Eis verwendet werden, um das Vorhandensein dieser jeweiligen Substanz in technischen Strukturen zu erkennen. Eine interessante Anwendung besteht darin, das schmelzende Eis in Flugzeugen zu erkennen. Ungünstige Wasseransammlungen, die aus Kontamination und Kondensation resultieren, sind regelmäßig in Treibstofftanks zu finden, und geplante Ablassverfahren dieses Wassers nach dem Schmelzen des Eises sind wichtig, um die Sicherheit von Systemen und Strukturen zu gewährleisten. Ein praktisches Problem beim Ablassen nach dem Flug ist die Bestimmung des richtigen Zeitpunkts, um den Prozess zu beginnen. Zu früh zu beginnen würde bedeuten, dass das verbleibende Eis nicht entfernt werden kann, und zu lange zu warten stellt ein wirtschaftliches Problem dar, da es die Ausfallzeiten des Flugzeugs erhöht. Derzeit gibt es keine Technologie, die meldet, wann alles Wasser geschmolzen ist. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden akustische Sensoren an der Oberfläche der Tankwände angebracht, und die akustischen Signale waren stark genug, um durch die Aluminiumbleche und Beschichtungen zu propagieren und weiter analysiert zu werden. Auf diese Weise wurde der Abschluss des Schmelzens von Eis durch den Zeitpunkt bestimmt, an dem die akustische Emission stoppte. Wir präsentieren Messungen im Labormaßstab, die Ergebnisse aus einer Klimakammer bei relevanten Nachbildungen und die Ergebnisse einer ersten Kampagne an einem betrieblichen Flugzeug (Airbus A330).