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Flight testing of laser-optical techniques for future optical air data sensors

Kliebisch, Oliver und Lorbeer, Raoul-Amadeus und Mahnke, Peter und Damm, Matthias und Dietz, Georg und Fuchs, Thomas und Burwitz, Sebastian (2024) Flight testing of laser-optical techniques for future optical air data sensors. CEAS Aeronautical Journal. Springer. doi: 10.1007/s13272-024-00792-0. ISSN 1869-5582.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Kurzfassung

Optical air data sensors, which can serve as alternatives or supplements to traditional air data systems, have been a subject of ongoing research. These remote sensing optical sensors offer the advantage of measuring primary air data parameters in undisturbed airflow. As active sensors, they can self-diagnose, associating each measurement with an uncertainty and accounting for signal loss due to factors such as icing or light blocking, thus avoiding silent false measurements. In this paper, we discuss a recent flight test campaign of optical measurement techniques for potential development into air data sensors for future aircraft. We used laser Doppler anemometry, which relies on aerosol scattering of laser light, to observe the Doppler shift of scattered light from multiple directions. This enables the reconstruction of the full wind vector and the retrieval of true air speed, angle of attack, and angle of sideslip. A second instrument used tunable diode laser absorption spectroscopy, which measures an individual transition of molecular oxygen in the A band, in order to extract the static pressure from the observed collisional broadening. The techniques were implemented as airborne research instruments on the DLR’s Dassault Falcon 20 aircraft and tested in two campaigns in 2022 under different atmospheric conditions and dynamic maneuvers. We present results from these campaigns, focusing on general sensor performance, measurement rates, accuracy, and experimental challenges that need to be addressed for future applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/209120/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Flight testing of laser-optical techniques for future optical air data sensors
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kliebisch, Oliveroliver.kliebisch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0817-8914177730171
Lorbeer, Raoul-AmadeusRaoul.Lorbeer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mahnke, PeterPeter.Mahnke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Damm, Matthiasmatthias.damm (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietz, GeorgGeorg.Dietz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fuchs, Thomasthomas.fuchs (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Burwitz, SebastianSebastian.Burwitz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1143-5002NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 November 2024
Erschienen in:CEAS Aeronautical Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1007/s13272-024-00792-0
Verlag:Springer
ISSN:1869-5582
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Optical air data Sensors Avionics Lasers Lidar Spectroscopy LDA TDLAS
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Komponenten und Emissionen
Standort: Oberpfaffenhofen , Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Physik > Festkörperlaser und Nichtlineare Optik
Flugexperimente > Oberpfaffenhofen
Hinterlegt von: Kliebisch, Oliver
Hinterlegt am:25 Nov 2024 09:29
Letzte Änderung:10 Feb 2025 13:53

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