Viele Menschen fühlen sich im Flugzeug sicher. Auch die meisten, die Angst haben und sich dadurch nicht sicher fühlen, wissen meist rational, dass das Flugzeug das mitunter sicherste Verkehrsmittel ist. Eine wichtige Rolle bei der Sicherheit der Luftfahrt spielen die Flugdaten, die benötigt werden, um das Flugzeug zu steuern. Diese sollen durch ein neues Projekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Zukunft noch zuverlässiger werden.
Die Flugdaten, die massgeblich zur Sicherheit im Flugverkehr beitragen, werden heutzutage noch mit ähnlichen mechanischen Techniken wie zu Beginn der Luftfahrt gemessen. Durch das neu entwickelte laserbasierte Messverfahren Air Optical Data soll das in Zukunft nun noch genauer und verlässlicher geschehen. Das hat sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt zur Aufgabe gemacht und will damit bereits in zwei Jahren erste Testflüge beginnen.
Wie werden Flugdaten gemessen?
Um ein Flugzeug zu steuern, müssen verschieden Parameter wie Luftdruck, Temperatur oder Windgeschwindigkeit erfasst und analysiert werden. Daraus werden dann die Angaben zur Flughöhe, zur Geschwindigkeit sowie zur Steig- und Sinkrate errechnet. Die heutigen Messinstrumente um genau diese Daten zu erhalten sind vor allem mechanischer Natur. Sie befinden sich als Sonden und Sensoren häufig aussen am Flugzeug und sind zwar auch sehr verlässlich, können jedoch verschmutzen oder unter Umständen vereisen. Zudem beeinflussen aus dem Flugzeug herausragende Messsonden die Luftströmung und somit die Messergebnisse.
Bisherige Sonden und Sensoren können außerdem verschmutzen oder vereisen. Die Messwerte verschlechtern sich dann schleichend. Das bekommt man im Cockpit nicht unbedingt gleich mit. Im Gegensatz dazu soll unser System Messwerte direkt kontrollieren und Funktionsausfälle melden – selbstständig und innerhalb von Sekunden und so ein weiteres Mehr an Sicherheit bieten.
Dr. Oliver Kliebisch, DLR-Wissenschaftler
In der Vergangenheit gab es bereits Flugzeugunglücke, bei denen Fehler in der Sensorik fatale Folgen hatten. So spielten bei den Abstürzen der Boeing 737 Max in Indonesien und Äthiopien Strömungssensoren, die falsche Daten übermittelten, eine Rolle. Auch das Flugzeugunglück aus dem Jahr 2009 als ein Airbus A330 von Air France in den Atlantik stürzte, wurde unter anderem durch eine vereiste Sonde ausgelöst, die anschliessend irritierende Geschwindigkeitsangaben lieferte und eine Reihe an Fehlentscheidungen initiierte.
Was macht Optical Air Data besser?
Bei Optical Air Data sollen Laserstrahlen zum Einsatz kommen, die eine kontaktlose Messung ermöglichen. Es werde also keine aussen angebrachten Sensoren mehr benötigt. Durchgängig werden dazu Laserstrahlen in die Luft rund um das Flugzeug geschickt und es wird ausgewertet, wie die Strahlen von den Luftpartikeln und -molekülen beeinflusst werden. Bis zu 1’000 Messungen sind so pro Sekunde möglich. Das DLR hat dazu drei verschiedene laserbasierte Messtechniken im Einsatz:
- Laser-Doppler-Anemometrie zur Messung der relativen Windgeschwindigkeit
- Gefilterte Rayleigh-Streuung zur Temperaturmessung ausserhalb des Flugzeugs
- Laserabsorptionsspektroskopie zur Messung des Drucks und Bestimmung der Flughöhe
Optical Air Data soll die jetzige Sensorik zunächst ergänzen, kann sie aber unter Umständen auch ganz ersetzen. Bisherige Studien beispielsweise zum sehr leistungsstarken Faserlaser haben in den letzten Jahren gezeigt, dass mittels Einsatz von Laserstrahlung ein Voraussehen von Turbulenzen möglich sein kann.
Zurzeit befindet sich Optical Air Data noch in der Entwicklungsphase. Die benötigten Techniken sind im Labor bereits erarbeitet und getestet worden, nun werden die Messsysteme entwickelt. In zwei Jahren sollen erste Flugkampagnen unter realen Bedingungen stattfinden.
Fazit zur Flugdaten-Messung durch Laserstrahlen
Es ist ein interessantes und vielversprechendes Projekt, das aktuell vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrttechnik entwickelt wird. Besonders positiv ist zu sehen, dass dadurch die Flugdaten-Messungen noch robuster, präziser und zuverlässiger erfolgen können und die etwas sensibleren mechanischen Messungen ergänzt oder irgendwann abgelöst werden können. Mit Spannung kann man also die ersten Ergebnisse der Einsätze im Praxistest 2022 erwarten.
