Entwurf eines Messsystems zur Anstellwinkelbestimmung für Höhenforschungsraketen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird für Höhenforschungsraketen ein Flush Air Data System (FADS) entworfen, mit welchem der Anstellwinkel bestimmt werden kann. Dieses Messsystem besteht aus mehreren in die Oberfläche der Raketenspitze integrierten Druckbohrungen. Aus der Messung der Druckverteilung und dabei auftretenden Asymmetrien lässt sich der Anstellwinkel bestimmen. Es wird ein Algorithmus zur Datenanalyse verwendet, der für einen Machzahlbereich von Mach 0,25 bis 5 und Anstellwinkel bis 30° gültig ist. Das dem Algorithmus zugrunde liegende Modell basiert auf einer kugelförmigen Raketenspitze, sodass die bisher verwendete Raketenspitze angepasst werden muss. Basierend auf numerischen Strömungssimulationen kann in Verbindung mit den aus dem Algorithmus resultierenden Messergebnissen eine Korrekturfunktion bestimmt werden. Der Anstellwinkel kann damit bis auf eine durchschnittliche Abweichung zwischen 1,7 und 8,4 % bestimmen werden. Mit der abschließenden Auswahl von konkreten Hardwarekomponenten sowie der Entwicklung einer Messdatenauswertung zeigt die Arbeit den gesamten Entwurfsprozess eines Messsystems zur Anstellwinkelbestimmung für Höhenforschungsraketen auf.