Entwurf und Erprobung eines optischen Sensors für die relative Druckmessung in der Luftfahrt

Abstract

Aktuell wird bei Luftfahrzeugen der Druck für die Flughöhenbestimmung über Static Ports gemessen. Diese Aufgabe soll von einem Lasersensor, basierend auf dem Prinzip eines Dispersionsinterferometers, übernommen werden. Dieser Lasersensor soll bei Störungen durch äußere Einflüsse wie beispielsweise Vereisung ein besser einsehbares Verhalten aufweisen. Jedoch ist er nur in der Lage, den relativen Druck zu messen. Deswegen ist zu Beginn eines Flugs ein von einer Bodenstation zur Verfügung gestellter Absolutwert nötig, um den absoluten Druck zu jedem Zeitpunkt festzustellen. In einem Labor des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt ist ein solcher Dispersionsinterferometerlaboraufbau in der Größe eines Labortischs erfolgreich getestet worden. Nun folgt der nächste Schritt in Richtung Sensor, die Integration des Versuchsaufbaus in eine kompakte Form, welche den Schwerpunkt dieser Arbeit ausmacht. Dabei werden in einem CAD-Programm mehreren Komponenten erstellt, diese über Rapid-Prototyping aus Polyactiden 3D-gedruckt und mit den optomechanischen Komponenten des Dispersionsinterferometers zum vollständigen Sensor zusammengebaut. Anschließend folgt eine Druckmessung unter Laborbedingungen, deren Ergebnisse dokumentiert werden. Vorgestellt werden drei Prototypen, von denen nur der zweite gebaut und getestet wurde. Der erste diente zum Sammeln von Erfahrung mit Filament-3D-Druck und der dritte stellt eine noch nicht realisierte Weiterführung des zweiten dar. Es folgen die Messergebnisse und eine abschließende Bewertung des Forschungsprojekts.