Weiterentwicklung eines optischen Messsystems zur Bestimmung der Massenkräfte von periodisch bewegten „Micro Air Vehicle“ Tragflügelmodellen im Windkanal

Abstract

Im Rahmen des DFG-Projektes „Instationäre Aerodynamik von Tragflügeln bei kleinen Reynolds-Zahlen“ sollen Messungen der aerodynamischen Kräfte von im Windkanal periodisch bewegten Tragflächen verschiedener Geometrien und Bewegungsparameter durchgeführt werden. Hintergrund ist eine Bewertung der aerodynamischen Effizienz hinsichtlich des erzeugten Auf- und Vortriebes (wobei der Vortrieb im Vordergrund steht) durch kombinierte Nick- und Hub-Bewegungen für eine Anwendung auf „Mirco Air Vehicle“ (MAV). Da die Massenkräfte hierbei deutlich größer sind als die aerodynamischen Kräfte der kleinen Tragflügel, ist eine Kompensation der mittels Windkanalwaage gemessenen Kräfte erfahrungsgemäß mit größeren Unsicherheiten behaftet. In dieser Arbeit soll ein neuer Ansatz verfolgt werden. Die lokalen Beschleunigungen der Tragflügel sollen mit Hilfe der optischen Oberflächenmesstechnik „Image Pattern Correlation Technique“ (IPCT) sowie Positionserfassungsmethoden ermittelt werden. Hierzu müssen die Tragflügel mit einem Muster versehen werden. Die Oberfläche wird dann mittels zweier High-Speed-Kameras aufgezeichnet und über optische Triangulation rekonstruiert. Umfang der Masterarbeit ist es zunächst das Tragflügelkonzept festzulegen und die Fertigung der CFK-Modelle zu begleiten. Der optische Aufbau zur Beschleunigungsmessung soll zunächst an einem MockUp hinsichtlich der Messgenauigkeit optimiert werden. Hierzu dient ein einfacher Testfall mit einem steifen Testobjekt, welches auf einem definierten Weg verfahren werden kann. Anschließend sollen auf Grundlage des ermittelten Messaufbaus Beschleunigungsmessungen an den Tragflächenmodellen am Institut für Strömungsmechanik (ISM) der TU Braunschweig durchgeführt werden. Die Ergebnisse sollen ausgewertet und analysiert werden.