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Calibration of 3-D wind measurements on a single-engine research aircraft

Mallaun, Christian und Giez, Andreas und Baumann, Robert (2015) Calibration of 3-D wind measurements on a single-engine research aircraft. Atmospheric Measurement Techniques, 8 (8), Seiten 3177-3196. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-8-3177-2015. ISSN 1867-1381.

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Offizielle URL: http://www.atmos-meas-tech.net/8/3177/2015/

Kurzfassung

Abstract. An innovative calibration method for the wind speed measurement using a boom-mounted Rosemount model 858 AJ air velocity probe is introduced. The method is demonstrated for a sensor system installed on a medium-size research aircraft which is used for measurements in the atmospheric boundary layer. The method encounters a series of coordinated flight manoeuvres to directly estimate the aerodynamic influences on the probe and to calculate the measurement uncertainties. The introduction of a differential Global Positioning System (DGPS) combined with a high-accuracy inertial reference system (IRS) has brought major advances to airborne measurement techniques. The exact determination of geometrical height allows the use of the pressure signal as an independent parameter. Furthermore, the exact height information and the stepwise calibration process lead to maximum accuracy. The results show a measurement uncertainty for the aerodynamic influence of the dynamic and static pressures of 0.1 hPa. The applied parametrisation does not require any height dependencies or time shifts. After extensive flight tests a correction for the flow angles (attack and sideslip angles) was found, which is necessary for a successful wind calculation. A new method is demonstrated to correct for the aerodynamic influence on the sideslip angle. For the three-dimensional (3-D) wind vector (with 100 Hz resolution) a novel error propagation scheme is tested, which determines the measurement uncertainties to be 0.3 m s−1 for the horizontal and 0.2 m s−1 for the vertical wind components.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/99600/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Calibration of 3-D wind measurements on a single-engine research aircraft
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mallaun, ChristianDLR, FXNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giez, AndreasDLR, FXNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baumann, RobertDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 August 2015
Erschienen in:Atmospheric Measurement Techniques
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:8
DOI:10.5194/amt-8-3177-2015
Seitenbereich:Seiten 3177-3196
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:airborne 3-D wind sensor, aerodynamic error parametrisation, in-flight calibration, flight test maneuver, error propagation, Cessna Caravan
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Flugexperimente > Forschungsflugabteilung Oberpfaffenhofen
Institut für Physik der Atmosphäre
Hinterlegt von: Baumann, Robert
Hinterlegt am:30 Nov 2015 07:46
Letzte Änderung:28 Nov 2023 08:35

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