Erfassung von flugmechanischen und strukturmechanischen experimentellen Daten an dem ferngesteuerten Solarluftschiff "Lotte 3"

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Bernd-Helmut Kröplin (†)
• Subject Area: Applied Mechanics, Statics and Dynamics
• Term: from 1997 to 2003
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5463489

Im Rahmen der Grundlagenforschung der Forschergruppe "Luftschifftechnologie" sind in diesem beantragten Teilprojekt Flugmessungen mit dem am ISD zur Verfügung stehenden Solarluftschiff und andere experimentelle Untersuchungen zu den folgenden Schwerpunkten vorgesehen:- Meßflüge mit dem Solarluftschiff- Messungen zur Leistungsaufnahme von Heckpropellern- Spannungsmessung in einer Luftschiffhülle im FlugeDie Meßflüge mit dem Solarluftschiff werden beispielsweise für die Verifikation theoretischer Modelle, insbesondere in der Flugmechanik, benötigt. Dort werden einfache echtzeitfähige Modelle, denen eine breite luftschifftypenspezifische Datenbasis zugrundeliegt, verwendet. Diese luftschifftypenspezifische Datenbasis wurde bereits am IFR für das Solarluftschiff anhand von Messungen an Teil- oder Ersatzsystemen sowie anhand von theoretischen Überlegungen erstellt. Sie muß jedoch noch durch Flugmessungen mit dem Solarluftschiff überprüft und ggf. abgeglichen werden. Weiterhin dienen die Meßflüge dem Vergleich der Flugeigenschaften mit den neuen Leitwerks/Strake-Kombinationen und den Flugeigenschaften mit den konventionellen Leitwerken, dem Test von Reglern für das Solarluftschiff, dem Vergleich von Antriebskonfigurationen sowie der Erprobung eines Meßverfahrens zur Spannungsmessung in der Luftschiffhülle und somit der Bestimmung von Betriebslasten im Fluge. Die Meßflüge sind zentral in diesem Schwerpunkt zusammengefaßt, da ihre Durchführung eine umfangreiche organisatorische und logistische Vorbereitung erfordert.Die Messungen zur Leistungsaufnahme von Heckpropellern stehen vor dem Hintergrund, daß höchst effiziente Antriebe für Luftschiffe, die beispielsweise Langzeitmissionen in großen Höhen durchführen sollen, von essentieller Bedeutung sind. Die Antriebskonfiguration mit einem Heckpropeller im Nachlauf des Luftschiffrumpfes ist hier ein vielversprechender Ansatz, der bisher jedoch wenig wissenschaftlich untermauert ist. Es liegen insgesamt nur wenige veröffentlichte Untersuchungen vor und keine davon beinhaltet direkt vergleichende Messungen aus Flugversuchen. Hier sollen Flugmessungen mit dem Solarluftschiff in Kombination mit Windkanalmessungen durchgeführt werden, die einen direkten und anschaulichen Vergleich der Leistungsaufnahme des Heckpropellers zu der Leistungsaufnahme eines frei angeströmten Propellers ermöglichen. Die dazu vorgeschlagenen Untersuchungen sind mit wenig Aufwand verbunden, da in ähnlicher Weise schon Meßflüge durchgeführt wurden.Die Spannungsmessung in einer Luftschiffhülle im Fluge hat das Ziel die experimentellen Grundlagen für die Auslegung und die Zulassung von Luftschiffhüllen zu verbessern. Die detaillierte Betrachtung der Spannungen lohnt sich besonders bei großen Lastentransportluftschiffen oder großen Höhenplattformluftschiffen, wo eine Einsparung von wenigen Prozent des Strukturgewichts schon eine signifikante Erhöhung der Nutzlast ausmacht. Das ausgewählte Meßverfahren zur Spannungsmessung, das auf einer Laufzeitmessung der Ausbreitung von Störungen in einer vorgespannten Membran basiert, wurde bereits im Bauwesen in Laborversuchen und an Bauwerken getestet. Die Meßbedingungen bei Luftschiffhüllen unterscheiden sich jedoch sehr von denen bei Bauwerken, da die Luftschiffhüllen wesentlich leichter und die Spannungen darin wesentlich geringer sind. Deshalb liegen die geplanten Messungen weit außerhalb des bisherigen Erfahrungsbereichs und die Meßtechnik dazu muß völlig neu konzipiert werden. Aus den vorgeschlagenen Untersuchungen und den Flugmessungen werden wertvolle Erfahrungen über den Einsatz des Meßverfahrens, speziell der optimierten Meßtechnik, sowie über die Spannungen in der Luftschiffhülle bei Manövern erwartet.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 256: Luftschifftechnologie