AEROLI
Turbulenzen, Böen und Wirbelschleppen stellen für die heutige Zivilluftfahrt ein ernstzunehmendes Risiko dar. So sind diese atmosphärischen Störungen, mit Aufwärtstrend, die zweithäufigste Ursache von Unfällen im Reiseflug. Mit zukünftig leichteren und dadurch empfindlicheren Strukturen, verstärktem Auftreten von Clear Air Turbulence (CAT) im Klimawandel sowie steigendem Luftverkehr, verlangt dieser Umstand nach neuartigen Sensoren um solchen atmosphärische Störungen vorzubeugen.
Die Lidarabteilung am IPA arbeitet daher an einem neuartigen Lidarsensor mit dem Zweck der Nahbereichs-Turbulenzdetektion und -ausregelung. Mit einem sogenannten Böenlastminderungssystem, welches von einem Doppler-Windlidar mit Daten versorgt wird, kann die aerodynamische Wirkung auf ein Minimum reduziert werden. Dies erlaubt es schlussendlich, leichtere Strukturen einzusetzen sowie einen angenehmeren, ruhigeren Flug.
Hierbei werden die vom Doppler-Windlidar gemessenen Informationen von einem Flugregelungssystem in Vorwärtskopplung genutzt, um frühzeitig Kommandos an die Steuerflächen (Ruder) zu generieren, also z.B. leicht die Nase zu heben, bevor das Flugzeug in eine Abwärts-Bö eintaucht (die berüchtigten „Luftlöcher“).
Solch eine spezifische Luftfahrtanwendung diktiert besondere und vergleichsweise einzigartige Bedingungen an ein Doppler-Windlidar, welchen wir mit der Entwicklung von AEROLI-DWL begegnen.
Um nur zwei der besonderen Aspekte zu nennen: Dieses neuartige Direktempfangs-Doppler-Windlidar nutzt ein Interferometer als spektralen Analysator und die Methode der Interferogramm-Abbildung, um unabhängig von der Aerosolrückstreuung sowie der Kenntnis derselben zu arbeiten. Die sogenannte Feldweiterung erlaubt es überhaupt erst, ein Interferometer im Nahbereich einzusetzen, wo die meisten wissenschaftlich genutzten Lidarsysteme ins optische „unendlich“ fokussiert sind.
Wir arbeiten kontinuierlich daran, diese Doppler-Windlidar-Empfangstechnik zu verbessern, sowie sie mit ebenfalls optimierten Laser- und Scanningsystemen zu kombinieren, um sie schließlich bis zur Flugtestreife auf dem neuen DLR-Forschungsflugzeug iSTAR zu bringen.