Development of innovative, energy efficient and light-weight ice safety measures for small and medium-weight helicopters

The Take Off HIS project aims to investigate innovative technologies for a complete de-icing system for small and medium-sized helicopters. Critical points for ice build-up and the effectiveness of the de-icing systems developed in the project are to be identified and tested in ice channel tests. Transferring complete de-icing systems as known for large helicopters (e.g. H175/H225) is not possible to small and medium-sized helicopters (e.g. H135/H145). The de-icing systems known today for helicopters with the main components rotor blades (main and tail rotor blades/fenestron), engine inlets, tail units and windshields are too complex, too heavy and have too high an energy requirement to be applicable to small and medium-sized helicopters. The HIS project aims to find new operating approaches for the use of a primarily thermoelectric de-icing system, which enables a complete de-icing system for small and medium-sized helicopters that can also comply with the FAA and EASA - DO-160 approval guidelines. The main aim is to reduce the electrical energy consumption, weight and complexity of the systems in such a way that the flight characteristics and performance of the helicopter are not significantly restricted by the additional system. In addition to a new type of electrothermal de-icing technology, the development and use of electro-expulsive de-icing processes is also being investigated, which have the potential to further reduce energy consumption. These systems should also be able to be operated in combination with thermo-electric de-icing systems. The technological approach is being investigated for its effectiveness by building and testing small samples. In the further course of the project, the positively assessed technological approaches will be transferred to real helicopter components in order to prove the effectiveness of the overall system with ice channel tests. It is planned to test a fully equipped small helicopter in the ice-wind tunnel under realistic conditions for the effectiveness of the de-icing systems. A technology maturity level of TRL6 is being aimed for. The current Take Off project is being carried out in close cooperation with the German LUFO project INTENT-H, which, in addition to the main components of a de-icing system that are exposed to direct ice buildup, also examines the indirect components of the system in order to significantly increase the overall system efficiency through innovative electrical architectures, such as new power electronics including power management, a new concept for electrical power transmission to the rotating rotor system or new types of sensors for detecting the current ice buildup.

Villinger is planned as a permanent cooperation partner in this LUFO project with thermo-electric and electro-expulsive de-icing systems. In order to enable this cooperation, it is planned to carry out a Take-Off project in parallel to the LUFO project.
The Take Off project in question is being carried out in close cooperation with the German LUFO project INTENT-H, which is investigating not only the main components of a de-icing system that are exposed to direct ice buildup, but also the indirect components of the system in order to significantly increase the overall system efficiency through innovative electrical architectures, such as new power electronics including power management, a new concept for electrical power transmission to the rotating rotor system or new types of sensors for detecting the current ice buildup.

[Original text]
"Development of innovative, energy efficient and light-weight ice safety measures for small and medium-weight helicopters"
Das Take Off Projekt HIS hat das Ziel innovative Technologien für ein Gesamtenteisungssystem für kleine und mittelgroße Hubschrauber zu untersuchen. Kritische Stellen für Eisansatz, sowie die Wirksamkeit der im Projekt entwickelten Enteisungssysteme sollen in Eiskanaltests eruiert und getestet werden. Ein Übertragen von   Gesamtenteisungssystemen wie sie für große Hubschrauber (z.B.: H175/H225) bekannt sind, ist auf kleine und mittelgroße Hubschrauber (z.B.: H135 / H145) nicht möglich. Die heute bekannten Enteisungssysteme für Hubschrauber mit den Hauptbestandteilen Rotorblätter (Haupt- und Heckrotorblatt/Fenestron), Triebwerkseinläufe, Leitwerke und Windschutzscheiben sind zu komplex, zu schwer und haben einen zu hohen Energiebedarf, um für kleine und mittlere Hubschrauber anwendbar zu sein. In dem Projekt HIS sollen neue Betriebsansätze für die Nutzung eines vorrangig thermoelektrischen Enteisungssystems gefunden werden, welches ein Gesamtenteisungssystem für kleine und mittlere Hubschrauber ermöglicht das auch bezüglich Zulassungsrichtlinien nach FAA sowie  EASA - DO-160 entsprechen kann. Hauptsächlich gilt es den elektrischen Energieverbrauch, das Gewicht und die  Komplexität der Systeme derart  zu reduzieren, dass die Flugeigenschaften und Performance des Hubschraubers durch das zusätzliche System nicht wesentlich eingeschränkt werden. In Ergänzung zu einer neuartigen elektrothermischen Enteisungstechnologie   wird  auch der die Entwicklung und Einsatz von  elektro-expulsive Enteisungsverfahren untersucht, die das Potential für einen weiter verringerten Energieaufwand ausweisen. Diese Systeme sollen auch in Kombination mit thermo-elektrischen Enteisungssystemen betrieben werden können. Mit dem Bau und dem Test von kleinen Mustern wird der technologische Ansatz auf seine Wirksamkeit hin untersucht. Im weiteren Verlauf werden die positiv beurteilten Technologieansätze auf reale Hubschrauberkomponenten übertragen, um mit Eiskanalversuchen die Wirksamkeit des Gesamtsystems nachzuweisen. Es ist vorgesehen, einen komplett ausgestatteten kleinen Hubschrauber im Eis- Wind Kanal unter realistischen Bedingungen auf die Wirksamkeit der Enteisungssysteme zu testen. Es wird eine Technologiereifegrad von TRL6 angestrebt.
Das gegenständliche Take Off Projekt wird in enger Kooperation mit dem Deutschen LUFO Projekt INTENT-H durchgeführt, das neben Hauptkomponenten eines Enteisungssystems, die einem direkten Eisansatz ausgesetzt sind, auch die indirekten Komponenten des Systems untersucht, um über innovative elektrische Architekturen, wie z.B. einer neuen Leistungselektronik incl. Powermanagement, einem neuen Konzept zur elektrischen Leistungsübertragung in das drehende Rotorsystem oder neuartiger Sensorik zur Erkennung des aktuellen Eisansatzes, die Gesamtsystemeffizienz signifikant zu steigern.
Als fixer Kooperationspartner in diesem LUFO Projekt ist Villinger mit thermo-elektrischen und elektro-expulsive Enteisungssystemen vorgesehen. Um diese Kooperation zu ermöglichen, ist es geplant, parallel zum LUFO Projekt ein Take-Off Projekt abzuwickeln. 
Das gegenständliche Take Off Projekt wird in enger Kooperation mit dem Deutschen LUFO Projekt INTENT-H durchgeführt, das neben Hauptkomponenten eines Enteisung Systems, die einem direkten Eisansatz ausgesetzt sind, auch die indirekten Komponenten des Systems untersucht, um über innovative elektrische Architekturen, wie z.B. einer neuen Leistungselektronik incl. Powermanagement, einem neuen Konzept zur elektrischen Leistungsübertragung in das drehende Rotorsystem oder neuartiger Sensorik zur Erkennung des aktuellen Eisansatzes, die Gesamtsystemeffizienz signifikant zu steigern.