Kalibrierung der barometrischen Höhenmessung eines Mittelstrecken-Forschungsflugzeuges

Kurzfassung

Die Druckmessung am Flugzeug ist in jedem Flugzustand fundamental für die Berechnung wichtiger Größen. Darunter fällt die Berechnung der barometrischen Höhe, die dazu verwen-det wird, die Flugzeuge in der Luft auf Flugflächen zu staffeln und somit für eine erhöhte Si-cherheit zu sorgen. Voraussetzung für eine sichere Staffelung ist eine präzise Höhenmessung, welche anhand von Druckmessungen erfolgt. Diese Druckmessungen werden an einem Flugzeug an mehreren Stellen am Rumpf durchgeführt, wobei sich während des Fluges Fehlereinflüsse auf die Druckmessungen bemerkbar machen, die am Boden ohne Weiteres nicht erfassbar sind. Die Umströmung des Flugzeuges verändert das Druckfeld in der näheren Umgebung des Rumpfes und kann zudem bewirken, dass ein Teil der Luft direkt in die Statikdrucksensoren gelangt, sodass eine einwandfreie Messung des statischen Drucks behindert wird. Mithilfe einer mathematischen Kalibrierungsvorschrift ist es möglich diese Fehlereinflüsse zu kompensieren, indem der gemessene Druck abhängig von den Einflüssen erneut auf den statischen Druck der ungestörten Umströmung korrigiert wird. Zu diesem Zweck wurden mit dem ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) Flugversuche durchgeführt, bei denen der Referenzdruck mithilfe einer Schleppsonde in verschiedenen Fluglagen gemessen wurde. Zusätzlich stehen die statischen Druckmessungen zur Verfügung sowie weitere Messwerte, die unter anderem die Fluglage beschreiben. Bei dem ATRA handelt es sich um ein Flugzeug vom Typ Airbus A320. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine Kalibrierungsfunktion für die Statikports des ATRA zu entwickeln, die unter gegebenen Bedingungen die statischen Druckmessungen insoweit korrigiert, dass die Abweichungen vom Referenzdruck der Schleppsonde möglichst gering sind. Dazu werden neben den Messwerten Geschwindigkeit und Höhe auch der Anstellwinkel und der Schiebewinkel mit einbezogen. Die Einflüsse dieser Messwerte werden in einer Systemidentifikation durch eine mathematische Funktion abgebildet und unbekannte Parameter mithilfe des auf MATLAB basierenden Programms FITLAB des DLR-Instituts für Flugsystemtechnik iterativ berechnet. Die zu entwickelnde Kalibrierungsfunktion soll in der Lage sein, in einer stationären Fluglage eine präzise Höhenmessung zu ermöglichen.