WO2012010125A2 - Verfahren, vorrichtung und anordnung zur entfernung organischer verschmutzungen, von anströmbereichen - Google Patents

Verfahren, vorrichtung und anordnung zur entfernung organischer verschmutzungen, von anströmbereichen Download PDF

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WO2012010125A2
WO2012010125A2 PCT/DE2011/001311 DE2011001311W WO2012010125A2 WO 2012010125 A2 WO2012010125 A2 WO 2012010125A2 DE 2011001311 W DE2011001311 W DE 2011001311W WO 2012010125 A2 WO2012010125 A2 WO 2012010125A2
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Franz Gammel
Christian Wolff
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/10—Drag reduction

Definitions

  • the invention relates to a method, a device and an arrangement for removing organic contaminants from onflow areas of an aircraft.
  • inflow regions is understood to mean the aerodynamic surfaces streamed in by the air flow, in particular wing and leading edge surfaces as well as engine intakes.
  • Tl photocatalytic substrate surfaces are also known in which in the presence of a titanium dioxide (Ti0 2 ) catalyst are triggered by ultraviolet radiation chemical reactions, which adsorbed to surfaces organic pollutant or dirt particles are decomposed by redox reactions.
  • Ti0 2 titanium dioxide
  • titanium dioxide surfaces A second important property of titanium dioxide surfaces is the so-called superhydrophilicity.
  • the titanium dioxide surface structure changes, with a significant reduction of the so-called contact angle of water. This reduction in the contact angle causes almost complete wetting of the surface, so that droplets on the surface dissolve into a homogeneous water layer. In this way For example, mirrors and glass panes can be kept fog-free.
  • the object of the invention is to provide a method and an arrangement for removing organic contaminants from onflow regions of an aircraft, by means of which effective and efficient cleaning of the inflow regions is possible.
  • the object is achieved by a method in which the contaminants are optically detected and these are irradiated by means of laser light.
  • the organic contaminants of the critical Anström Schemee in particular the leading edges of wings and / or tail surfaces, eliminated by direct action of the laser beam, for example by direct, induced by atmospheric oxygen oxidation and / or by laser ablation.
  • irradiation with ultraviolet light takes place on photocatalytically coated surfaces, whereby a photocatalytic decomposition of the organic contaminants is effected. This has the consequence that the adsorbed on the surface of organic pollutant or dirt particles are decomposed or redeemed by redox reactions.
  • An advantageous device for carrying out this method comprises a low-power detection laser which can be aligned with the inflow regions, an optical detector for detecting the light scattering of the radiation of the de-ion laser scattered by the inflow region, an alignable exposure laser and a control device for controlling the detection laser for scanning the Anström Schle to be cleaned and for driving the Einviersl- sers to a point of contamination, which was detected by means of the detector signal.
  • a laser for decontamination only in the presence of contamination so that by means of the optical detector, the extent of contamination is detected and then the exposure laser is directed to the point of contamination.
  • the optical detector preferably performs a backscatter measurement of the backscattered laser light of the detection laser beam, the intensity of the backscattered laser light being a measure of the degree and extent of the contamination. Furthermore, the detection can also take place by means of a camera in conjunction with digital image processing.
  • the laser radiation protection regulations can be met by simple measures, with the use of UV laser light is particularly recommended, since there are particularly high limits.
  • the device is mounted on the aircraft, so that an implementation of the method is also possible during flight operations.
  • the dissolved contaminants are flushed away by the air flow or in the air existing water droplets utilizing the caused by the UV irradiation superhydrophilicity.
  • the device may be provided in a ground-based unit, mobile or stationary.
  • a ground-based unit mobile or stationary.
  • an immediate aftertreatment by water spraying of the treated surfaces makes sense.
  • the detection laser is a laser of low power, preferably a laser that emits in the so-called eye-safe area at 1500 nm.
  • This may be, for example, a diode laser having a continuous output power in the range of about 10W.
  • a short-pulse fiber laser which, with a high repetition rate in the kHz range, can irradiate nanosecond radiation. Pulses and has a mean output power in the range of a few watts. The radiation backscattered by the contaminants can be sensitively detected and analyzed with InGaAsmeras.
  • both the detection laser and the exposure laser are provided with suitable alignment or scanning devices in order to be able to precisely align the laser beam and thus scan the areas of contamination to be checked for dirt.
  • the optical detector can also have a straightening device in order to focus on the point of the onflow region targeted by the detection laser and to enable a more accurate detection.
  • the optical detector is a camera, which is followed by an image processing system.
  • the strength of the laser beam is chosen so that the irradiated Anström Suitee not be damaged.
  • a special coating in particular the wing leading edges, are provided, wherein a high absorption of the laser radiation in the contaminant material on the one hand and a low absorption in the wing material is ensured.
  • Particularly suitable are Anström Schemee having a high reflection or low absorption compared to the laser wavelength used of the exposure laser.
  • laser-driven solid-state lasers with optically nonlinear wavelength conversion into the UV range are particularly suitable as exposure lasers for operation on board an aircraft.
  • the excimer lasers emitting in the UV are excellently suited.
  • the laser radiation protection provisions in this wavelength range are easy to comply.
  • a greater number of lasers in different wavelength ranges can be accessed for direct action on the organic contaminants.
  • In this Traps are particularly suitable for operation on board diode-pumped solid-state lasers, which can be built as a very compact units, as well as high-power fiber laser.
  • the said lasers emit at high average powers in the range of 1 ⁇ with high beam quality, so that the radiation can be well directed to the polluted areas.
  • the particularly cost-effective and very compact high-power diode lasers are also well suited, which have a high efficiency.
  • the available emission wavelengths are mainly in the range between 800 nm and 1 ⁇ m. In these wavelength ranges, special measures must be taken to ensure that the laser radiation protection regulations are adhered to. This can be achieved, for example, by means of suitable shielding, ie diaphragms, or also by an optical coating of the on-board windows.
  • suitable shielding ie diaphragms
  • optical coating of the on-board windows for the direct action of laser radiation on the soiled surfaces are also suitable for those lasers that emit in the so-called eye-safe wavelength range of 1.5 microns.
  • the available laser powers are currently still low compared to the other lasers.
  • Another wavelength range which is questionable for the direct effect on the polluted areas is 2 ⁇ .
  • Recently, powerful continuous fiber lasers have been available, capable of providing more than 100W. Again, particularly favorable conditions with respect to the laser beam protection are available.
  • the absorption of the radiation in hydrous organic material is particularly large at this wavelength, so that an effective effect can be achieved.
  • An arrangement for removing organic contaminants from airfoil reaches of an aircraft provides that the Anström Schle are coated with a photocatalytic material and an ultraviolet light laser for irradiating the photocatalytic Anström Suitee is provided. Since radiation of very high intensity (in the range of up to about 10 MW / cm 2 , if an area of action of 1 cm 2 is used and a pulsed laser is used) can be provided by means of a UV laser, the arrangement according to the invention achieves a achieved high efficiency in the removal of organic contaminants from critical Anström Kunststoffen an aircraft.
  • the photocatalytic coating of the inflow regions must have good adhesion to the relevant wing area, furthermore have a favorable, smooth surface structure in terms of flow and be resistant to erosion under all weather conditions (sun, rain, snow and sand, temperatures, atmospheric moisture). Furthermore, durability, long-term stability, adhesive strength, scratch resistance and ease of application must be ensured.
  • Such coatings may consist in particular of synthetic resins or paint-like systems or organic-inorganic hybrid materials (in particular sol-gel materials) in which the photocatalytically active substances are incorporated.
  • the photocatalytic material is preferably titanium dioxide (Ti0 2 ), since this photocatalytic material is particularly suitable for the purposes mentioned.
  • the incorporation of the photocatalytic material in porous support structures is possible, such as in particular adapted thermally sprayed layers or porous Anodier Anlagenen.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • the inflow regions are formed on the basis of plastics, the direct incorporation of the photocatalytically active particles into the plastics during the processing of the component is also possible.
  • this comprises a low-power detection laser which can be aligned with the photocatalytic flow region, an optical detector for detecting the light backscatter of the radiation of the detection laser scattered by the onflow region, an alignable UV laser and a control device.
  • the latter is used to control the detection laser for scanning the Anström Anlagene to be cleaned and for aligning the UV laser at a point of contamination, which was detected by the signal of the detector.
  • a pulsed solid-state laser or an excimer laser is suitable for the UV laser, the UV radiation preferably being between 150 nm and 400 nm.
  • the detection laser illuminates the inflow region to be scanned so that contaminated parts adhering there can be identified by the backscattered radiation detected by the detector.
  • the UV laser is directed in a targeted manner to this point of contamination, as a result of which the particles of contamination are decomposed photocatalytically.
  • the UV laser operates simultaneously as a detection laser and that is operated in this case with a reduced output power.
  • the average power in the detection mode is about 1 W to 10 W and in the decomposition mode at 100 W to 1 kW.
  • FIG. 1 shows a schematic frontal view of an aircraft with an external device for removing organic contaminants
  • Figure 2 a schematic frontal view of an aircraft with an internal device for removing organic contaminants.
  • the aircraft 10 shown in Figure 1 comprises a fuselage 12, a rudder 14, two elevators 16 (only one of which is shown), and two wings 18 (only one of which is shown). Furthermore, the aircraft 10 has a plurality of engines 20, which are attached to the wings 18 or on the fuselage 12. In the figure, the respective front edges of the tail surfaces 14, 16 and the support surface 18 and the illustrated engine 20 are shown hatched, it is the most prone to the impact of organic contaminants Anström Symposiume 21st
  • the device for removing organic contaminants 30a comprises a detection laser 32 with associated alignment (scanning) device 34 for aligning the detection laser beam 36 with a point 38 on one of the inflow regions 21 to be monitored and monitored Detection laser beam 36 produced scattered light 40 is detected by the optical detector 42 and supplied via an image processing device 44 to a control unit 46.
  • the control unit 46 controls, on the one hand, the detection laser 32 or its alignment device 34 and one exposure laser 48 and its alignment device 50.
  • the exposure laser 48 is in one Embodiment, namely, when the Anström Suitee 21 are provided with a photocatalytic layer, a UV laser. Otherwise, a laser with a lower wavelength can also be used.
  • control device 46 controls the alignment device 34 of the detection laser 32 and scans sequentially the hatched areas 21, ie the leading edges of the wing 18, the rudder 14 and the elevator 16 and the front edge of the engine inlet 20. If, due to the backscattered radiation 40, it is determined that there is contamination at the point 38, the alignment unit 50 of the exposure laser 48 is controlled such that its beam 52 strikes the point 38. For a period of time which is approximately in the range of seconds, the point 38 is irradiated. Subsequently, it is checked by means of the detection laser 32 whether the point of contamination has been removed and if necessary the action of action is repeated.
  • FIG. 2 schematically illustrates a second embodiment 10b in which the organic soil removal device 30b, which is structurally substantially similar to the embodiment 30a of FIG. 1 and therefore not described again in detail, is disposed in the fuselage 12. It is preferable to provide a plurality of such devices 30b in the fuselage 12 in order to be able to process all inflow regions 21.

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Abstract

Verfahren, Vorrichtung und Anordnung zur Entfernung organischer Verschmutzungen von Tragflügelvorderkanten (21) und anderer Anströmbereiche eines Luftfahrzeugs (10), bei dem die Verschmutzungsstellen optisch detektiert werden und diese mittels Laserlicht bestrahlt werden, wobei ein Detektionslaser (32), ein optischer Detektor (42) zur Erfassung der Lichtrückstreuung und ein dementsprechend ausrichtbarer UV-Laser (48) zur Bestrahlung der Verschmutzungsstellen zu deren Beseitigung vorgesehen sind und die Tragflügelvorderkanten (21) mit einem fotokatalytischen Material beschichtet sind.

Description

Verfahren, Vorrichtung und Anordnung zur Entfernung organischer Verschmutzungen von Anatrömbereichen
eines Luftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung sowie eine Anordnung zur Entfernung organischer Verschmutzungen von Anströmbereichen eines Luftfahrzeugs.
Die Verschmutzung von Anströmbereichen von Luftfahrzeugen, insbesondere durch aufschlagende Insekten oder auch durch andere organisch anhaftende Materialien, führt zu einem erhöhten Luftwiderstand und erzeugt demgemäß einen erhöhten Treibstoffverbrauch. Unter dem Begriff „Anströmbereiche" werden in dieser Anmeldung die von der Luftströmung angeströmten aerodynamischen Flächen verstanden, insbesondere Tragflächen- und Leitflächenvorderkanten sowie Triebwerkseinläufe.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass für neuartige Antriebskonzepte mit laminarer Strömung (natural laminar flow concepts) Verschmutzungen durch Insekten nicht mehr tolerierbar sind. Bisher müssen derartige Verschmutzungen mittels aufwendiger mechanischer Reinigungsprozeduren entfernt werden.
Aus der DE 196 81 289 Tl sind ferner fotokatalytische Sub- stratoberflächen bekannt, bei der in Anwesenheit eines Titandioxid (Ti02) -Katalysators durch ultraviolette Strahlung chemische Reaktionen ausgelöst werden, wodurch an Oberflächen adsorbierte organische Schadstoff- bzw. Schmutzpartikel durch Redoxreaktionen zersetzt werden.
Eine zweite wichtige Eigenschaft von Titandioxid-Oberflächen ist die sogenannte Superhydrophilie . Bei Anregung mittels UV- Strahlung verändert sich dabei die Titandioxid- Oberflächenstruktur, wobei eine signifikante Reduzierung des sogenannten Kontaktwinkels von Wasser erfolgt. Diese Reduzierung des Kontaktwinkels bewirkt eine fast vollständige Benetzung der Oberfläche, so dass sich Tröpfchen auf der Oberfläche zu einer homogenen Wasserschicht auflösen. Auf diese Wei- se können beispielsweise Spiegel und Glasscheiben beschlagfrei gehalten werden.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Entfernung organischer Verschmutzungen von Anströmbereichen eines Luftfahrzeugs bereitzustellen, durch das eine wirksame und effiziente Reinigung der Anströmbereiche möglich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Verschmutzungsstellen optisch detektiert werden und diese mittels Laserlicht bestrahlt werden.
In einer Ausführungsform werden die organischen Verschmutzungen der kritischen Anströmbereiche, insbesondere die Vorderkanten von Tragflächen und/oder Leitwerksflächen, durch direkte Einwirkung des Laserstrahls beseitigt, beispielsweise durch direkte, mittels Luftsauerstoff induzierte Oxidation und/oder durch Laserabiation.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Bestrahlung mit ultraviolettem Licht auf fotokatalytisch beschichte Flächen, wodurch eine fotokatalytische Zersetzung der organischen Verschmutzungen bewirkt wird. Das hat zur Folge, dass die an der Oberfläche adsorbierten organischen Schadstoff- bzw. Schmutzpartikel durch Redoxreaktionen zersetzt bzw. abgelöst werden.
Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens umfasst einen auf die Anströmbereiche ausrichtbaren De- tektionslaser niedriger Leistung, einen optischen Detektor zur Erfassung der Licht ückstreuung der vom Anströmbereich gestreuten Strahlung des De ektionslasers, einen ausrichtbaren Einwirkungslaser sowie eine Kontrolleinrichtung zur An- steuerung des Detektionslasers zur Abtastung der zu reinigenden Anströmbereiche sowie zur Ansteuerung des Einwirkungsla- sers auf eine Verschmutzungsstelle, die mittels des Detektorsignals festgestellt wurde. Dabei erfolgt eine Laserbestrah- lung zur Dekontamination nur bei Vorliegen einer Verschmutzung, so dass mittels des optischen Detektors der Umfang der Verschmutzung festgestellt wird und anschließend der Einwirkungslaser auf die Verschmutzungsstelle gerichtet wird.
Der optische Detektor führt vorzugsweise eine Rückstreuungs- messung des rückgestreuten Laserlichts des Detektionslaser- strahls durch, wobei die Intensität des rückgestreuten Laserlichts ein Maß für den Grad und den Umfang der Verschmutzung ist. Weiterhin kann die Detektion auch mittels einer Kamera in Verbindung mit einer digitalen Bildverarbeitung erfolgen.
Die Laserstrahlenschutzbestimmungen lassen sich durch einfache Maßnahmen erfüllen, wobei insbesondere die Verwendung von UV-Laserlicht empfehlenswert ist, da hierfür besonders hohe Grenzwerte vorliegen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Vorrichtung am Flugzeug montiert, so dass eine Durchführung des Verfahrens auch während des Flugbetriebes möglich ist. In diesem Fall werden die gelösten Verschmutzungen durch den Luftstrom bzw. in der Luft vorhandene Wassertropfen unter Ausnutzung der durch die UV-Bestrahlung bewirkten Superhydrophilie weggespült.
Alternativ kann die Vorrichtung in einer bodengestützten Einheit mobil oder stationär vorgesehen werden. In diesem Fall ist zur Ausnutzung der Superhydrophilie eine unmittelbare Nachbehandlung durch Wasserbespritzen der behandelten Oberflächen sinnvoll.
Der Detektionslaser ist ein Laser niedriger Leistung, vorzugsweise ein Laser, der im sogenannten augensicheren Bereich bei 1500 nm emittiert. Dies kann beispielsweise ein Diodenlaser sein, der eine kontinuierliche Ausgangsleistung im Bereich von ca. 10 W hat. Alternativ kann auch ein Kurzpuls-Faserläser eingesetzt werden, der bei einer hohen Repetitionsrate im kHz-Bereich Strahlung mit Nanosekunden- Pulsen aussendet und eine mittlere Ausgangsleistung im Bereich von einigen Watt aufweist. Die von den Verschmutzungen zurückgestreute Strahlung lässt sich mit InGaAs- ämeras empfindlich detektieren und analysierenNatürlich sind sowohl der Detektionslaser als auch der Einwirkungslaser mit geeigneten Ausricht- oder Scanvorrichtungen versehen, um den Laserstrahl gezielt ausrichten und damit die auf Schmutz zu überprüfenden Anströmbereiche abscannen zu können. Zur Erleichterung der Detektion kann auch der optische Detektor eine Richteinrichtung vorweisen, um den vom Detektionslaser anvisierten Punkt des Anströmbereichs im Blickpunkt zu haben und eine genauere Erfassung zu ermöglichen. Vorzugsweise ist der optische Detektor eine Kamera, der ein Bildverarbeitungssystem nachgeschaltet ist.
Die Stärke des Laserstrahls wird so gewählt, dass die bestrahlten Anströmbereiche nicht dadurch beschädigt werden. Vorzugsweise kann auch eine spezielle Beschichtung, insbesondere der Tragflächenvorderkanten, vorgesehen werden, wobei eine hohe Absorption der Laserstrahlung im Verschmutzungsmaterial einerseits und eine geringe Absorption im Tragflächenmaterial gewährleistet ist. Besonders geeignet sind Anströmbereiche, die eine hohe Reflexion bzw. geringe Absorption gegenüber der verwendeten Laserwellenlänge des Einwirkungslasers aufweisen.
Zur Aktivierung des fotokatalytisehen Prozesses eignen sich als Einwirkungslaser für den Betrieb an Bord eines Flugzeuges insbesondere diodengepumpte Festkörperlaser mit optisch nichtlinearer Wellenlängenkonversion in den UV-Bereich. Für den bodengestützten Betrieb sind auch die im UV emittierenden Excimer-Laser hervorragend geeignet. Dabei ist es von Vorteil, dass die Laserstrahlenschutz-Bestimmungen in diesem Wellenlängenbereich leicht einzuhalten sind. Für die direkte Einwirkung auf die organischen Verschmutzungen kann grundsätzlich auf eine größere Vielzahl von Lasern in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen zugegriffen werden. In diesem Falle sind für den Betrieb an Bord die diodengepumpten Festkörperlaser besonders geeignet, welche als sehr kompakte Einheiten gebaut werden können, ebenso wie Hochleistungsfaserlaser. Die genannten Laser emittieren bei hohen mittleren Leistungen im Bereich um 1 μπι mit hoher Strahlqualität, so dass die Strahlung gut auf die verschmutzten Stellen gerichtet werden kann. Weiterhin sind auch die besonders kostengünstigen und sehr kompakten Hochleistungsdiodenlaser gut geeignet, welche einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Die verfügbaren Emissionswellenlängen liegen hierbei hauptsächlich im Bereich zwischen 800 nm und 1 μm. In diesen Wellenlängenbereichen müssen besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, damit die Laserstrahlenschutzbestimmungen eingehalten werden. Dies kann beispielsweise mittels geeigneter Abschirmungen, d. h. Blenden, oder auch durch eine optische Beschichtung der Bordfenster erreicht werden. Für die direkte Einwirkung von Laserstrahlung auf die verschmutzten Flächen sind auch solche Laser geeignet, die im sogenannten augensicheren Wellenlängenbereich um 1,5 μm emittieren. Allerdings sind die verfügbaren Laserleistungen im Vergleich zu den anderen Lasern gegenwärtig noch gering. Ein anderer Wellenlängenbereich, der für die direkte Einwirkung auf die verschmutzten Flächen in- frage kommt, liegt bei 2 μτη. Hier sind seit kurzer Zeit leistungsstarke kontinuierliche Faserlaser verfügbar, die mehr als 100 W bereitstellen können. Auch hierbei sind besonders günstige Bedingungen in Hinsicht auf den Laserstrahlenschutz vorhanden. Die Absorption der Strahlung in wasserhaltigem organischem Material ist bei dieser Wellenlänge besonders groß, so dass eine effektive Wirkung erzielt werden kann.
Eine Anordnung zur Entfernung organischer Verschmutzungen von Anströmbereichen eines Luftfahrzeugs sieht vor, dass die Anströmbereiche mit einem fotokatalytisehen Material beschichtet sind und ein Ultraviolettlicht-Laser zur Bestrahlung der fotokatalytischen Anströmbereiche vorgesehen ist. Da mittels eines UV-Lasers Strahlung mit sehr hoher Intensität (im Bereich bis zu etwa 10 MW/cm2, wenn eine Einwirkungsfläche von 1 cm2 zugrundegelegt wird und ein Pulslaser verwendet wird) bereitgestellt werden kann, wird durch die er- findungsgemäfie Anordnung eine hohe Wirksamkeit bei der Entfernung organischer Verschmutzungen von kritischen Anströmbereichen eines Luftfahrzeugs erreicht.
Die fotokatalytische BeSchichtung der Anströmbereiche muss dabei eine gute Haftung auf dem relevanten Tragflächenbereich aufweisen, ferner strömungstechnisch eine günstige, glatte Oberflächenstruktur haben und unter sämtlichen Witterungsbedingungen (Sonne, Regen, Schnee und Sand, Temperaturen, Luft- feuchte) erosionsbeständig sein. Weiterhin müssen Dauerhaftigkeit, Langzeitstabilität, Haf fes igkeit, Kratzfestigkeit sowie eine leichte Applizierbarkeit gewährleistet sein. Solche Beschichtungen können insbesondere aus Kunstharzen oder lackartigen Systemen oder organisch-anorganischen Hybridwerkstoffen (insbesondere Sol-Gel-Materialien) bestehen, in welche die fotokatalytisch wirksamen Substanzen eingebaut sind.
Dabei ist das fotokatalytische Material vorzugsweise Titandioxid (Ti02) , da sich dieses fotokatalytische Material für die genannten Zwecke besonders gut eignet. Alternativ ist auch die Einlagerung des fotokatalytischen Materials in poröse Trägerstrukturen möglich, wie insbesondere angepasste thermisch gespritzte Schichten oder porige Anodierschichten.
Alternativ können auch Beschichtungsverfahren verwendet werden, die direkt zur Abscheidung von fotokatalytisch wirksamen Schichten führen wie die physikalische Dampfabscheidung (PVD) oder thermisches Spritzen oder Plasma-CVD (chemische Dampfabscheidung) .
Alternativ können auch chemische oder elektrochemische Reaktionen zur Ausbildung derartiger Schichten führen. Ein bevorzugtes Beispiel hierfür ist die Funkenoxid tion von Titanmetall (die als Folie oder Kappe auf der Flügelkante aufge- bracht wird) , die zur Bildung fotokatalytisch wirksamer Titandioxidschichten führt.
Sofern die Anströmbereiche auf der Basis von Kunststoffen gebildet sind, ist auch die direkte Einarbeitung der fotokata- lytisch wirksamen Partikel in die Kunststoffe während der Verarbeitung des Bauteils möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Anordnung umfasst diese einen auf den fotokatalytischen Anströmbereich ausrichtbaren Detektionslaser niedriger Leistung, einen optischen Detektor zur Erfassung der Lichtrückstreuung der von dem Anströmbereich gestreuten Strahlung des Detektionslasers, einen ausrichtbaren UV-Laser, sowie eine Kontrolleinrichtung. Letzere dient zur Ansteuerung des Detektionslasers für die Abtastung der zu reinigenden Anströmbereiche sowie zur Ausrichtung des UV-Lasers auf eine Verschmutzungsstelle bei, die mittels des Signals des Detektors erfasst wurde.
Für den UV-Laser eignet sich insbesondere ein gepulster Festkörperlaser oder ein Excimer-Laser, wobei die UV-Strahlung vorzugsweise zwischen 150 nm und 400 nm liegt. Der Detektionslaser beleuchtet den abzutastenden Anströmbereich, so dass dort anhaftende Verschmutzungsteile durch die vom Detektor erfasste rückgestreute Strahlung identifiziert werden können. Anschließend wird mittels der Kontrolleinrichtung der UV- Laser gezielt auf diese Verschmutzungsstelle gerichtet, wodurch die Verschmutzungspartikel fotokatalytisch zersetzt werden.
Eine bevorzugte Variation dieser Ausbildung besteht darin, dass der UV-Laser gleichzeitig als Detektionslaser arbeitet und zwar in diesem Fall mit einer reduzierten Ausgangsleistung betrieben wird. Vorzugsweise liegt die mittlere Leistung im Detektionsbetrieb bei ca. 1 W bis 10 W und im Zersetzungsbetrieb bei 100 w bis 1 kW. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels in den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile. Dabei zeigt:
Figur 1: eine schematische Frontalansicht eines Luftfahrzeugs mit externer Vorrichtung zur Entfernung organischer Ve schmutzunge ;
Figur 2: eine schematische Frontalansicht eines Luftfahrzeugs mit interner Vorrichtung zur Entfernung organischer Verschmutzungen.
Das in der Figur 1 gezeigte Luftfahrzeug 10 umfasst einen Rumpf 12, ein Seitenruder 14, zwei Höhenruder 16 (von denen nur eines dargestellt ist) , sowie zwei Tragflächen 18 (von denen nur eine dargestellt ist) . Ferner weist das Luftfahrzeug 10 mehrere Triebwerke 20 auf, die an den Tragflächen 18 oder am Rumpf 12 befestigt sind. In der Figur sind die jeweiligen Vorderkanten der Leitwerksflächen 14, 16 sowie der Tragfläche 18 und des dargestellten Triebwerks 20 schraffiert dargestellt, es handelt sich um die für das Auftreffen organischer Verschmutzungen besonders anfälligen Anströmbereiche 21.
Die Vorrichtung zur Entfernung organischer Verschmutzungen 30a umfasst einen Detektionslaser 32 mit zugeordneter Ausricht- (Scan-) Einrichtung 34 zur Ausrichtung des Detekti- onslaserstrahls 36 auf einen Punkt 38 auf einer der schraffiert dargestellten zu überwachenden bzw. zu reinigenden Anströmbereiche 21. Das beim Auftreffen des Detektionslaser- strahls 36 erzeugte Streulicht 40 wird vom optischen Detektor 42 erfasst und über eine Bildbearbeitungseinrichtung 44 einer Kontrolleinheit 46 zugeführt. Die Kontrolleinheit 46 steuert zum einen den Detektionslaser 32 bzw. dessen Ausrichteinrich- tung 34 sowie einen Einwirkungslaser 48 sowie dessen Aus- richteinrichtung 50. Der Einwirkungslaser 48 ist in einer Ausführungsform, nämlich wenn die Anströmbereiche 21 mit einer fotokatalytisehen Schicht versehen sind, ein UV-Laser. Ansonsten kann auch ein Laser mit niedrigerer Wellenlänge eingesetzt werden.
Im Betrieb steuert die Kontrolleinrichtung 46 die Ausricht- einrichtung 34 des Detektionslasers 32 und scannt dabei nacheinander die schraffiert dargestellten Anströmbereiche 21, das heißt die Vorderkanten der Tragfläche 18, des Seitenruders 14 und des Höhenruders 16 sowie die Vorderkante des Triebwerkseinlasses 20 ab. Wird aufgrund der rückgestreuten Strahlung 40 festgestellt, dass an der Stelle 38 eine Verschmutzung vorliegt, wird die Ausrichteinheit 50 des Einwirkungslasers 48 so gesteuert, dass dessen Strahl 52 auf den Punkt 38 trifft. Für einen Zeitraum, der in etwa im Sekundenbereich liegt, erfolgt eine Bestrahlung des Punktes 38. Anschließend wird mittels des Detektionslasers 32 überprüft, ob die Verschmutzungsstelle beseitigt wurde und gegebenenfalls der Einwirkungsvorgang wiederholt.
In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform 10b schematisch dargestellt, bei der die Vorrichtung zur Entfernung organischer Verschmutzungen 30b, die baulich der Ausführung 30a aus Figur 1 im wesentlichen gleicht und daher nicht erneut detailliert beschrieben wird, im Flugzeugrumpf 12 angeordnet ist. Es werden vorzugsweise mehrere solcher Vorrichtungen 30b im Rumpf 12 vorgesehen werden, um alle Anströmbereiche 21 bearbeiten zu können.

Claims

Ansprüche Verfahren zur Entfernung organischer Verschmutzungen von Anströmbereichen (21) eines Luftfahrzeugs (10) , bei dem die Verschmutzungsstellen optisch detektiert werden und diese mittels Laserlicht bestrahlt werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Detektion der Verschmutzungsstellen mittels Rückstreuungsmessung eines ErfassungslaserStrahls (36) erfolgt . Anwendung des Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 auf die Vorderkanten von Tragflächen (18) und/oder Leitwerksflächen (14, 16) eines Luftfahrzeugs (10) . Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, umfassend einen auf die Anströmbereiche (21) ausricht- baren Detektionslaser (36) niedriger Leistung, einen optischen Detektor (42) zur Erfassung der rückgestreuten Strahlung des Detektionslasers (36) , einen ausrichtbaren Einwirkungslaser (48) , eine Kontrolleinrichtung (46) zur Ausrichtung des Detektionslasers (32) zwecks Abtastung der zu behandelnden Anströmbereiche (21) sowie zur Ausrichtung des Einwirkungslasers (48) bei Feststellung einer Verschmutzungsstelle aufgrund des Signals des Detektors (42) auf diese Verschmutzungsstelle. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese (30) am Luftfahrzeug (10) befestigt ist. Anordnung zur Entfernung organischer Verschmutzungen von Anströmbereichen (21) eines Luftfahrzeugs (10) , dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmbereiche (21) mit einem fotokatalytischen Material beschichtet sind und ein UV- Laser (48) zur Bestrahlung der fotokatalytischen Anströmbereiche (21) vorgesehen ist. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, umfassend einen auf die fotokatalytischen Anströmbereiche (21) Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, umfassend einen auf die fotokatalytischen Anströmbereiche (21) ausrichtbaren Detektionslaser (32) niedriger Leistung, einen optischen Detektor (42) zur Erfassung der Lichtrückstreuung der rückgestreuten Strahlung (40) des Detek- tionslasers (32) , einen ausrichtbaren UV-Laser (48) , sowie eine Kontrolleinrichtung (46) zur Ausrichtung des De- tektionslasers (36) zwecks Abtastung der zu reinigenden Anströmbereiche (21) sowie zur Ausrichtung des UV-Lasers (48) bei Feststellung einer Verschmutzungsstelle aufgrund des Signals des Detektors (42) auf diese Verschmutzungs- stelle. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der UV-Laser (48) mit verminderter Leistung alternierend als Detektionslaser (36) betreibbar ist. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese am Luftfahrzeug (10) befestigt ist. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das fotokatalytische Material Ti02 ist.
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