DLR Göttingen

For­schung für Mor­gen - Mit mo­dern­ster Mess­tech­nik

Equipment

Equip­ment

Equip­ment für ver­schie­de­ne An­wen­dun­gen der PSP/TSP Mess­tech­nik (Ka­me­ras und Licht­quel­le)


Bild 1/6, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
Pressure/Temperature-Sensetiv Paint (PSP/TSP) am  Zugmodell

Pres­su­re/Tem­pe­ra­ture-Sen­si­tiv Paint (PSP/TSP) am Zug­mo­dell

Die Prüf­an­la­ge PSP/TSP des DLR Göt­tin­gen bie­tet ei­ne op­ti­sche Mess­me­tho­de, um die Ver­tei­lung von Drücken und Tem­pe­ra­tu­ren auf ei­ner Ober­flä­che zu be­stim­men, oh­ne da­bei stö­ren­de Son­den ein­zu­set­zen. Mit­tels der tem­pe­ra­tur­sen­si­ti­ven Far­be (TSP/Tem­pe­ra­ture-Sen­si­ti­ve Paint) kön­nen Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tu­ren und Wär­me­trans­port auf den Ver­suchs­kör­pern be­stimmt wer­den. Die Vi­sua­li­sie­rung der Mess­wer­te kom­plet­ter Mo­del­lo­ber­flä­chen er­folgt in räum­li­cher Auf­lö­sung. Die An­la­ge ist mo­bil und in ver­schie­de­nen Wind­kanä­len ein­setz­bar. Im Bild zu se­hen, ist ein mit druck­sen­si­ti­ver Far­be be­schich­te­tes Zug­mo­dell in der Sei­ten­wind­ver­suchs­an­la­ge Göt­tin­gen. Die­ses wird mit UV-Licht an­ge­strahlt.


Laserlichtschnitt an einem Propellerflugzeugmodell

Par­tic­le Image Ve­lo­ci­me­try - La­ser­licht­schnitt an ei­nem Pro­pel­ler­flug­zeug­mo­dell

Im DLR-In­sti­tut für Ae­ro­dy­na­mik und Strö­mungs­tech­nik in Göt­tin­gen stellt das PIV-Mess­sys­tem (Par­tic­le Image Ve­lo­ci­me­try) ein in Eu­ro­pa ein­zig­ar­ti­ges mo­bi­les Sys­tem dar, das an ver­schie­de­nen An­la­gen - ins­be­son­de­re an Wind­kanä­len - ein­ge­setzt wer­den kann. PIV ist ein nicht-in­va­si­ves, op­ti­sches Mess­ver­fah­ren, das es er­laubt, die Strö­mungs­ge­schwin­dig­keit an vie­len Punk­ten in­ner­halb ei­ner Mes­sebe­ne zeit­gleich zu er­fas­sen. Im Bild zu se­hen sind PIV-Un­ter­su­chun­gen ei­nem La­ser­licht­schnitt an ei­nem Pro­pel­ler­flug­zeug­mo­dell.


Par­tic­le Image Ve­lo­ci­me­try (PIV) am LKW

Par­tic­le Image Ve­lo­ci­me­try (PIV) am LKW

In Lkw-Test­fahr­ten auf dem Flie­ger­horst der Bun­des­wehr in Faß­berg, hat das Deut­sche Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR) mit La­ser­mess­ver­fah­ren un­ter­sucht, wie man die Ae­ro­dy­na­mik von Lkw ver­bes­sern, den Ab­gas­aus­stoß ver­rin­gern und so die Um­welt scho­nen kann. Ver­su­che zur Er­fas­sung von ae­ro­dy­na­mi­schen Aus­wir­kun­gen nach Be­ar­bei­tung des Un­ter­bo­dens gab es bis­her nur im Wind­ka­nal. Um zu über­prü­fen, ob die im Wind­ka­nal be­stä­tig­ten Ver­bes­se­run­gen auch im Fahr­ver­such auf­tre­ten, fan­den die nächt­li­chen Test­fahr­ten in Faß­berg statt. Mit­tels Druck­sen­so­ren in der Lkw-Rück­wand und La­ser-Mess­ver­fah­ren mach­ten die Wis­sen­schaft­ler des DLR-In­sti­tuts für Ae­ro­dy­na­mik und Strö­mungs­tech­nik die ae­ro­dy­na­mi­schen Strö­mun­gen um ei­nen Sat­tel­zug sicht­bar. Für die Un­ter­su­chun­gen bau­ten sie ein La­ser­sys­tem, di­ver­se Mess­tech­ni­ken, Rech­ner und ei­nen Rauch­ge­ne­ra­tor in ei­nen 40-Ton­ner ein. Für die Er­fas­sung der Da­ten wur­de ein Ka­me­ra­sys­tem aus hoch­auf­lö­sen­den CCD-Ka­me­ras an die Rück­sei­te des Lkw an­ge­bracht. Dann fuhr der Lkw mehr­mals mit un­ter­schied­li­cher Ge­schwin­dig­keit über die Pis­te, wäh­rend die Wis­sen­schaft­ler im La­de­raum die Bil­der und Da­ten auf dem Mo­ni­tor ver­folg­ten.


Bild 4/6, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
BO 105 im Flug im Steinbruch

BO 105 im Flug im Stein­bruch

Flug­ver­su­che zur Vi­sua­li­sie­rung von Ro­torum­strö­mung im Stein­bruch - For­scher des Deut­schen Zen­trums für Luft- und Raum­fahrt (DLR) aus Göt­tin­gen und Braun­schweig ha­ben erst­mals die Haupt­ur­sa­che für den Lärm ei­nes flie­gen­den Hub­schrau­bers­sicht­bar ge­macht. Da­für führ­ten sie teils aben­teu­er­li­che Flug­ex­pe­ri­men­te durch - zu­letzt in ei­nem Stein­bruch im Harz. Mit den ge­won­ne­nen Er­kennt­nis­sen er­öff­nen sich Mög­lich­kei­ten, Hub­schrau­ber künf­tig deut­lich lei­ser zu ma­chen. Für ih­re Un­ter­su­chun­gen nutz­ten die For­scher ein be­kann­tes Phä­no­men: an ei­nem hei­ßen Som­mer­tag fängt die Luft über man­chen Stra­ßen­stel­len an zu flim­mern. Grund da­für sind Schwan­kun­gen in der Dich­te der Luft. Da­durch wird das Licht ge­bro­chen und ist vor ei­nem pas­sen­den Hin­ter­grund als Schlie­re sicht­bar. Aus die­ser Er­kennt­nis ent­wi­ckel­te Prof. Mar­kus Raf­fel mit sei­nen Kol­le­gen die so­ge­nann­te Hin­ter­grund-Schlier­en­me­tho­de (Back­ground Ori­en­ted­Sch­lie­ren Me­thod, kurz BOS). Die­se wird heu­te in ae­ro­dy­na­mi­schen Ver­suchs­an­la­gen in al­ler Welt ein­ge­setzt.


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Bild 5/6, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
Background Oriented Schlieren Method (BOS) am DLR Helicopter

Ur­sa­che für Hub­schrau­ber-Lärm sicht­bar ge­macht

Blatt­spit­zen­wir­bel sind als dunk­le Li­ni­en wäh­rend ei­ner vol­len Um­dre­hung des Hauptro­tors
sicht­bar. Au­ßer­dem sind die Ab­gas­s­trah­len des Hub­schrau­bers als ver­rausch­te Flä­che hin­ter
dem Hub­schrau­ber zu er­ken­nen. Auch das Wir­bel­sys­tem des Heck­ro­tors ist zu se­hen
(schwar­ze kreis­för­mi­ge Li­ni­en am Heck­ro­tor). Der Hub­schrau­ber führt ge­ra­de ei­ne
Wipp­be­we­gung aus.


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Bild 6/6, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Unsichtbares sichtbar machen – das ist das Motto der im DLR Göttingen entwickelten oder angewandten Messtechnik. Zum Beispiel die Luftströmung hinter einem LKW mittels eines Lasers. Oder die Wirbel an Hubschrauberrotoren. Oder die Atmung von Menschen simulierenden Dummies. Die Ziele: Treibstoff sparen, leiser werden, die Corona-Forschung unterstützen.

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