Bewertung kohlenstoffbasierter Füllstoffe zur Absorption von Radarstrahlung in Verbundwerkstoffen von Rotorblättern einer Windkraftanlage

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Radarreflexion von Rotorblättern einer Windkraftanlage im Frequenzbereich zwischen 2,7 und 3,4 GHz (ATC-Radaranlagen). Ziel der Arbeit ist es, die Reflexionsdämpfung der Rotorblätter, die aus Glasfaserkunstoff und reflektierenden Bauelementen bestehen, zu maximieren. Dafür wird in der Arbeit ein aus Impedanzschichten aufgebautes Multilayersystem in einen Glasfaserkunststoff integriert. Die Entwicklung des Multilayerabsorbers orientiert sich an den technischen und wirtschaftlichen Randbedingungen der Rotorblattfertigung. Ausgehend von diesen werden kohlenstoffbasierte Materialien zur Herstellung dünner Impedanzschichten eingesetzt, die zwischen die Glasfaserhalbzeuge des Glasfaserkunststoffes integriert werden. Bei der Herstellung der Impedanzschichten werden die kohlenstoffbasierten Materialien in unterschiedlicher Menge auf ein glasfaserbasiertes Trägermaterial aufgebracht, um die Permittivität der Impedanzschicht gezielt zu modifizieren. Die elektromagnetische Charakterisierung der Schichten erfolgt durch Hohlleiterversuche, in denen die Glasfaserkunststoffe inklusive der Impedanzschichten vermessen werden. Aus diesen Ergebnissen werden in einer computergestützten Simulation, die auf einem Transmission-Line-Modell basiert, die Parameter der einzelnen Schichten berechnet. Anschließend werden die Materialparameter genutzt, um einen optimierten Schichtaufbau eines Multilayerabsorbers zu bestimmen. Das Ergebnis der Arbeit ist ein Multilayerabsorber, der im Hohlleiter evaluiert wird.