DLR-Forschungsflugzeuge auf der ILA 2008

Cessna 208B Grand Caravan



 Das einmotorige Turboprop-Flugzeug Cessna 208B Grand Caravan
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Die kleinste Maschine des DLR-Flugbetriebs in Oberpfaffenhofen ist eine Cessna 208B Grand Caravan, Kennung D-FDLR. Das einmotorige Turboprop-Flugzeug wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hauptsächlich zur Fernerkundung eingesetzt und eignet sich besonders für Kameraflüge, wie zum Beispiel mit der vom DLR betriebenen hochauflösenden Stereokamera HRSC (High Resolution Stereo Camera), die auch für Weltraummissionen genutzt wird.

Die Cessna 208B wurde 2006 zum fliegenden Hörsaal umgebaut und mit einem turbulenzfähigen meteorologischen Messsystem, das sich unterhalb der Tragflächen befindet, ausgestattet. Die Cessna bietet seit dem sieben individuelle Messplätze für Studenten der Luft- und Raumfahrt. Das Projekt "Fliegender Hörsaal" bietet den Studenten die Möglichkeit verschiedene Flugversuche nicht nur selbst im Flugzeug mitzuerleben sondern auch an jedem Platz auf einem Monitor mit virtuellen Cockpitinstrumenten die verschiedensten Flugmanöver und Messdaten detailliert mitzuverfolgen.

Wie die Dessault FALCON 20 E spielt auch die Cessna Grand Caravan eine große Rolle in der europäischen Flotte für Flugzeugforschung EUFAR (EUropean Fleet for Airborne Research), eine Initiative an der sich 28 führende europäische Einrichtungen und Firmen auf dem Gebiet der flugzeugetragenen Forschung beteiligen.

Das System "Fliegender Hörsaal" kann für die Ausbildung von:

  • Ingenieuren der Luft- und Raumfahrttechnik, 
  • Meteorologen, 
  • und Flugwetterberatern genutzt werden.

Modifikationen

Umfangreiche Modifikationen und Erweiterungen haben die Cessna 208B zu einem gefragten Forschungsgerät gemacht. Durch ihre leichte, aber robuste Bauart eignet sie sich für vielfältige Forschungseinsätze mit kleineren Instrumentenpaketen.

An der Flugzeugstruktur der Cessna 208B und an der Basisausstattung wurden folgende Modifikationen vorgenommen:

  • Ein für den Flugbetrieb entwickeltes meteorologisches Sensorpaket kann bei Bedarf unter die linke Tragfläche montiert werden. Gemessen werden Temperatur, Druck, Feuchte sowie Windgeschwindigkeit und Richtung. Das System ist für Turbulenzmessungen geeignet.
  • Zwei kleine Öffnungen im Dach der Caravan
  • Zwei große verschließbare Öffnungen auf der Rumpfunterseite
  • Speziell modifiziertes Auspuffsystem
  • Zusatzgenerator für Experimente (150 Ampere und 50 Ampere auf zwei getrennten Bussystemen)
  • Zusätzlicher Anschluss für Experimentalstromversorgung am Boden
  • Befestigungspunkte unter den Flügeln für Lasten bis zu 127 Kilogramm pro Tragfläche
  • Hochpräzises Navigationssystem (CCNS4 und AEROcontrol der IGI Gmbh, Germany)

Missionen - Forschungsschwerpunkte

 Der 'Fliegende Hörsaal' - Cessna 208B
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Flugpraktikum mit dem "Fliegenden Hörsaal"

Der DLR-Flugbetrieb in Oberpfaffenhofen bietet Studenten der Luft- und Raumfahrt und angehenden Atmosphärenwissenschaftlern die Möglichkeit, Flugpraktika in der Cessna 208B zu absolvieren. In Zusammenarbeit mit Universitäten und Hochschulen wurde ein Konzept entwickelt, das den Studenten Testflugerfahrungen "life" vermittelt.

Der "Fliegende Hörsaal" löst frühere Formen der Praktika für Flugerprobung für Flugingenieure ab. Das neue Konzept sieht vor, den Studenten bei den Testflugszenarien eine optimale Information über die Kräfte und Bewegungsdaten zu geben, die ein Testflugingenieur benötigt, um das Flugverhalten eines Flugzeuges zu beurteilen. Insgesamt finden zehn Wissenschaftler und Studenten in der Cessna 208B Platz. Ein Messsystem, das eine Trägheitsplattform und zwei Rechner umfasst, kann alle zur Verfügung stehenden Daten speichern und online zur Darstellung aufarbeiten. Am so genannten Quicklook-Rechner werden die aktuellen Rohwerte in physikalische Daten übersetzt und graphisch dargestellt. Jeder Passagier hat seinen eigenen Bildschirm vor sich und kann verfolgen, was die Cockpitinstrumente anzeigen. Darüber hinaus werden jedoch noch weitere Darstellungen wie Zeitreihen und simultan umgerechnete Werte (zum Beispiel die Geschwindigkeit als indicated, calibrated oder equivalent) angeboten. So kann etwa das Manöver zur Messung der Steigleistung in einem Zeit/Höhenplot verfolgt werden. Zeitreihen können dazu dienen, die Qualität des Manövers einzuschätzen. Treten zu viele Störungen auf, zum Beispiel durch Turbulenz, muss unter Umständen das Manöver wiederholt werden.

In Zusammenarbeit mit den Universitäten wurden zu mehreren Manövern Testkarten erstellt, die es erlauben, minutiös jede Phase zu protokollieren und auch Begleitdaten zu erfassen (wie zum Beispiel den Treibstoffverbrauch und damit die Veränderung der Flugzeugmasse im Laufe des Fluges). Auf diese Weise sind Manöver wie die Erfliegung der Phygoide, die Bestimmung von Neutralpunkt und Manöverpunkt, von Gleitflugpolare oder der Steigflugleistung vorbereitet. Mit Zusatzgewichten kann von Flug zu Flug der Schwerpunkt des Flugzeuges variiert werden. Auf diese Weise gewinnt eine größere Studentengruppe, die auf mehrere Flüge aufgeteilt wird, eine insgesamt breitere Datenbasis und kann mehrere unterschiedliche Datensätze durchrechnen.

Die Praktika werden im Auftrag der Universitäten von der DLR-Flugabteilung Oberpfaffenhofen organisiert und durchgeführt.

Ansprechpartner     "Fliegenden Hörsaal"   Telefon 
Dr. Volker Dreiling Wissenschaftliche Betreuung   +49 8153 28-1535 
Stephan Storhas   Flugversuchsingenieur      +49 8153 28-1725 
Steffen Gemsa  Testpilot   +49 8153 28-3044 

 DLR-Cessna Grand Caravan mit dem TropOLEX-System
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Lidarsystem TropOLEX zur zweidimensionalen Vermessung der Ozonkonzentration

Mit dem vom Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt entwickelten Differenzial-Lidar System "TropOLEX" (Tropospheric Ozone Lidar Experiment; LIDAR: Light Detection And Ranging) kann die vertikale und horizontale Ozonkonzentration großräumig von Bord der Cessna Grand Caravan aus gemessen werden. Das kompakte System basiert auf der Differenzial-Lidar Technik, kurz DIAL, bei der zwei Laserpulse unterschiedlicher Wellenlängen gesendet und die Rückstreusignale beider Wellen verglichen werden. Diese Methode ermöglicht die Messung der Konzentration atmosphärischer Spurengase wie beispielsweise Ozon.

Die vertikale Ozonverteilung in der Troposphäre interessiert Atmosphärenforscher, da Ozon zu den chemisch aktivsten Substanzen in der Atmosphäre zählt. Es trägt zum Treibhauseffekt sowie zur Bildung von photochemischem Smog bei und ist schädlich für Lebewesen und Pflanzen. Die Differenzial-Lidar Technik vom Flugzeug aus hat sich in der Vergangenheit als nützliches Werkzeug für die Atmosphärenforschung erwiesen. Einige flugzeuggetragene Systeme wurden beispielsweise für Studien zur Luftqualität, zur Charakterisierung von Luftmassen, zur Biomasseverbrennung und zum Stratosphären-Troposphären-Austausch eingesetzt. 

 Atmosphärenforschung mit Meteo-Pods
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Außerdem haben Forscher mit Hilfe von TropOLEX die Luftverschmutzung durch den Fernverkehr untersucht. Und gegenwärtig wird dieses System auch für einen etwas anderen Zweck benötigt: Im Auftrag der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) wird die unterschiedliche Rückstreuung des Bodens bei der Erkundung durch Satelliten aus dem All erforscht. Diese Daten fließen in eine Projektkeitsstudie für ein zukünftiges CO2-Lidar im Weltraum ein. Mit TropOLEX war es vergleichsweise einfach, die dafür benötigten Laserwellenlängen zu erzeugen. Ein Teil der Messungen wird Anfang Juni 2008 mit der Cessna 208B über der iberischen Halbinsel stattfinden.

Flüge mit dem Meteo-Pod

Eine breitere Anwendung sowohl für Flugpraktika als auch für wissenschaftliche Missionen eröffnet sich durch den Einsatz eines Meteo-Pods. Das ist ein unter der linken Tragfläche anzubringender Behälter, der Instrumente zur Messung meteorologischer Parameter enthält. Dadurch wird es möglich, Atmosphärenparameter ungestörter als am Rumpf zu messen. Studenten der Meteorologie zum Beispiel können hier in bestimmten Wetterlagen - der Einsatz ist auf vereisungsfreie Situationen eingeschränkt - die vertikale und räumliche Struktur der Atmosphäre messen.  
 

Technische Daten

Cessna C 208B Grand Caravan

Länge: 12,7 Meter
Höhe: 4,57 Meter
Spannweite: 15,9 Meter
Kabinenlänge: 4,82 Meter
Kabinenbreite: 1,63 Meter
Kabinenhöhe: 1,37 Meter
Sitzplätze: 13 (Im Rahmen der DLR-Forschung drei Besatzungsmitglieder und bis zu drei Wissenschaftler oder Besatzungsmitglieder und sieben Studenten bei Flugpraktika)
Leergewicht: 2,3 Tonnen
Gesamtgewicht: Maximale Abflugmasse 3,96 Tonnen
Antrieb: Pratt & Whitney Canada Triebwerk, Modell PT6A-114 mit 675 Wellen-PS
Propeller: dreiblättriger, verstellbarer Hartzell-Propeller
Reichweite: 1660 Kilometer
Flughöhe: maximal 7,62 Kilometer (25.000 Fuß)
Geschwindigkeit: maximal 314 Kilometer pro Stunde (10.000 Fuß)
Flugdauer: 5:30 Stunden (ohne Nutzlast)
Tankkapazität: 1 Tonne
Ursprüngliche Nutzung: Passagier-, Rettungs-, Versorgungs- und Frachtflugzeug
DLR-Flugbetrieb:  Oberpfaffenhofen 


Kontakt
Dr. rer. nat. Monika Krautstrunk
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Flugexperimente
, Forschungsflugabteilung Oberpfaffenhofen
Tel: +49 8153 28-2986

Fax: +49 8153 28-1347

E-Mail: Monika.Krautstrunk@dlr.de
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"Fliegender Hörsaal" Cessna Caravan – DLR-Webcast von der ILA 2008 (http://www.dlr.de/desktopdefault.aspx/tabid-968/1355_read-12652/usetemplate-print/)
Über den Wolken: der Fliegende Hörsaal (http://www.dlr.de/desktopdefault.aspx/tabid-4743/7839_read-12303/usetemplate-print/)
DLR Nachrichten 115 - Flugzeuge für die Forschung (http://www.dlr.de/desktopdefault.aspx/tabid-618/1034_read-6035/usetemplate-print/)
Downloads zu diesem Artikel
Cessna 208B Grand Caravan Broschüre (engl.) (http://www.dlr.de/Portaldata/1/Resources/luftfahrt/caravan-brochure-very-final.pdf)