Vliegen zonder vertraging: de-icing op Schiphol

Een winters tafereel op vliegveld Schiphol: hoogwerkers rondom een vliegtuig gehuld in rookwolken. Met grote spuitmonden wordt een speciale vloeistof op het toestel gespoten om het vliegtuig ijsvrij te maken en te houden voor een veilig vertrek. Dit zogenoemde de-icing proces kost tijd en mankracht en heeft grote invloed op de vertrekcapaciteit van de luchthaven. MeteoGroup is door het Knowledge Development Centre Schiphol (KDC Schiphol)- een samenwerkingsverband tussen verschillende (overheids)organisaties en KLM - gevraagd om een model te ontwikkelen om de ijsvorming op vliegtuigvleugels beter te kunnen voorspellen.

Bij de-icing van een vliegtuig wordt een speciale vloeistof gebruikt om het ijs van de vleugels te verwijderen. Er zijn verschillende vloeistoffen en behandelingen voor de diverse vormen van ijs, zoals sneeuw, rijp of aanvriezende regen. Daarnaast wordt een coating aangebracht, zodat er circa dertig minuten geen ijsvorming ontstaat en het vliegtuig veilig kan vertrekken. Logischerwijs kost het tijd, materiaal en personeel om dit proces goed en zorgvuldig uit te voeren. Hoe eerder men weet hoeveel vliegtuigen er op welk moment ijsvrij gemaakt moeten worden, hoe beter de personele en materiële planning hierop aan kan sluiten. Het uiteindelijke doel is zo min mogelijk oponthoud en vertraging voor de reizigers. De weersverwachtingen en modellen van MeteoGroup spelen hierbij een belangrijke rol.

De-icing

Temperatuur van de vleugel
Momenteel is de luchttemperatuur de graadmeter of een toestel ijsvrij gemaakt wordt. Maar  met een luchttemperatuur onder het vriespunt hoeft er niet per se ijsvorming te ontstaan. Of andersom. De temperatuur van de vliegtuigvleugel is een veel nauwkeuriger indicator, dus ging MeteoGroup hiermee aan de slag. Met een sensor van Marwis onderzocht MeteoGroup het temperatuurgedrag op een speciale testvleugel op Schiphol. Met verrassende resultaten. Zo daalde de vleugeltemperatuur tot wel 8 graden onder de luchttemperatuur tijdens heldere nachten. Daarnaast verandert de temperatuur van een vleugel relatief snel, zo blijkt uit de test, tot wel drie graden binnen twintig minuten. Bovendien zijn er naast het weer andere factoren die de temperatuur van de vleugel bepalen. Zo kan brandstof van een vorige vlucht nog aanwezig zijn en zorgen voor zogeheten ‘fuel induced icing’.

Modelleren
Voor het modelleren van de vleugeltemperaturen heeft MeteoGroup een energiebalansmodel opgesteld. Het energiebalansmodel berekent de vleugeltemperatuur door de verschillende energiefluxen aan het oppervlak van de vleugel uit te rekenen en in balans te brengen, afhankelijk van weerparameters als luchttemperatuur, windsnelheid en bedekkingsgraad. Het vleugelmodel berekent de ijssoort en -hoeveelheid op de vleugel. Neerslag valt bijvoorbeeld als natte sneeuw of regen op de vleugel, maar kan afhankelijk van de temperatuur van de vleugel in water of ijs veranderen. Dit proces wordt door het model berekend. Neerslag is hierbij een randvoorwaarde. Omdat het model zowel het soort neerslag als de timing meeneemt, kan er beter op de weersomstandigheden worden ingespeeld. Er is dus op tijd genoeg mankracht en materiaal aanwezig om het vliegtuig ijsvrij te maken. 

Tweede fase
Er zijn echter nog meer factoren waar het model rekening mee kan houden, zodat een soepeler vertrek bij slecht weer gegarandeerd kan worden. Daarom heeft MeteoGroup een nieuw voorstel bij het KDC ingediend om meer onderzoek uit te kunnen voeren. Zijn er bijvoorbeeld grote verschillen tussen de vleugeltypes van verschillende soorten vliegtuigen? En maakt het ook uit waar een vliegtuig tijdens een nacht op het vliegveld wordt geparkeerd? Zodra MeteoGroup hiermee aan de slag mag, zullen we hier uiteraard melding van maken.

de-ice
    Een situatie met een duidelijke impact van de bedekkingsgraad (grijze balken) op de vleugeltemperatuur (zwarte lijn). De blauwe lijn is de luchttemperatuur en de rode lijn de dauwpunttemperatuur.