Mobile Bild- und Datenverarbeitung ( MoBiDa)

Messgrößen

  • Temperatur
  • Druck
  • Druckverteilung

Anlagenbeschreibung

Die Flugmessanlage des Instituts basiert hauptsächlich auf einem Vielkanal-Druckmesssystem, das speziell für den den Einsatz bei Flugversuchen konzipiert wurde und schon mehrfach zur Ermittlung der Wanddruckverteilung an Profilen erfolgreich eingesetzt wurde. Die Module für die Druckmessung arbeiten nach dem ZOC-Prinzip (Zero Operate Calibrate), d.h. die Sensoren können jederzeit, also auch während eines Flugversuchs, neu kalibriert werden, wobei zusätzlich die Kalibrierdrücke relativ gut an die zu messenden Drücke angepaßt werden können. Durch diese Art der Kalibrierung kann eine sehr hohe Genauigkeit der Druckmessung (bis etwa 10 Pa) erreicht werden. Es können bis zu 256 Kanäle zur Druckmessung eingesetzt werden. Die Anlage wird von einem Industrie-PC gesteuert, der auch die Datenerfassung, sowie eine graphische online-Darstellung der Meßergebnisse zusammen mit wichtigen Flugparametern ermöglicht.

Das am Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik vorhandene Infrarotsystem (Thermographie) ermöglicht die globale Bestimmung der Temperatur von Oberflächen, wobei im Prinzip die von den Oberflächen emittierte Infrarotstrahlung im langwelligen Bereich (8 bis 12µm) gemessen und entsprechen den Strahlungsgesetzen einer Temperatur der Oberfläche zugeordnet wird.

Das Infrarotsystem wird insbesondere zur Untersuchung bzw. Visualisierung der laminaren und turbulenten Grenzschicht in Windkanal- und Flugversuchen eingesetzt. Dabei wird im Prinzip die Tatsache ausgenutzt, daß die Wandschubspannung und damit der Wärmeübergang in der laminaren und der turbulenten Grenzschicht einen deutlichen Unterschied aufweisen. Der dadurch auftretende Temperaturunterschied an der Oberfläche im laminaren und turbulenten Bereich und damit die Transition von laminarer zu turbulenter Strömung kann mit Hilfe der Thermographie global detektiert und visualisiert werden.

Anwendung

Die Flugmessanlage kann zur Untersuchung der Druckverteilung bzw. der cp-Verteilung von Tragflügeln u.ä. in Flugversuchen eingesetzt. Weiter können mit dieser Anlage weitere, wichtige Flugparameter wie statischer Druck (Höhe), Staudruck (Geschwindigkeit), statische Temperatur, Anstellwinkel, Schiebewinkel gemessen werden. Auch die Messung von bis zu 24 weiteren Temperaturen ist möglich. Zusätzlich kann die Anlage die Steuerung von Ventilen und anderen Verstellmechanismen (z.B. für einen Nachlaufrechen) übernehmen.

Das Infrarotsystem wird insbesondere zur Untersuchung bzw. zur globalen, 2-dimensionalen Visualisierung der laminaren und turbulenten Grenzschicht in Windkanal- und Flugversuchen eingesetzt. Darüber hinaus können mit dem System auch laminare Ablösungen und Stoßlagen detektiert werden, sowie eine Kontrolle der Transition in Windkanalversuchen durchgeführt werden.

Wegen des großen Messbereiches von -20 bis +500 °C und seiner sehr hohen Genauigkeit von 0,1 K bei einer Auflösung von 20 mK kann das System auch generell zur berührungslosen, flächenhaften Temperaturbestimmung mit hoher Genauigkeit an anderen Oberflächen mit geeigneter Oberflächenbeschaffenheit (Emissionskoeffizient) eingesetzt werden.

Literatur / Referenzen

  • 1. H. Schlichting, Grenzschichttheorie, Verlag G. Braun, Karlsruhe, 1965
  • 2. H. Eckelmann, Einführung in die Strömungsmeßtechnik, Teubner, Stuttgart, 1997
  • 3. W. Nitsche, Strömungsmeßtechnik, Springer-Verlag, Berlin, 1994
  • 4. J. Meyer, K. de Groot, C-P. Krückeberg, M. Sitzmann, T. Weddig, B. Humphreys, W. Möller, C. Overberg, System Layout and Instrumentation of a Laminar Flow System for the DLR Do228 Test Vehicle, RaeS Aerospace Aerodynamics Research Conference, London, 2003
  • 5. K. Stahl, G. Miosga, Infrarottechnik, Hüthig Verlag, Heidelberg, 1986
  • 6. W. L. Wolfe, G.J. Zissis, (Ed.), The Infrared Handbook, Office of Naval Research Center, Michigan, 1993
  • 7. A. Quast, Detection of Transition by Infrared Image Technique, IEEE publication CH2449-7/87, ICIASF, 1987
  • 8. A. Quast, Bestimmung des laminar-turbulenten Umschlags mit Hilfe der Infrarottechnik, Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt, IB 129-86/6, Braunschweig, 1987

Institut / Einrichtung

DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik

Kontakt

Dr.rer.nat. Klaus Groot
DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik

Jochen Krampe
Technologiemarketing

Dr. Frank Holtmann
Technologiemarketing

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