Systementwurf und -integration einer ortsdiskreten thermographischen Temperaturmessung in ein adaptives Heizsystem für multifunktionale Leichtbaupaneele

Abstract

Eines der wichtigsten Sicherheitssysteme der Luftfahrt ist das De-Icing System, welches eine Enteisung von strömungsführenden Strukturen des Flugzeuges ermöglicht. Dies ist für optimale Flugeigenschaften essenziell. Das am weitesten verbreitete De- Icing System der zivilen Luftfahrt ist das Air Bleed System. Sollte während eines Fluges keine Enteisung notwendig sein, erhöht das System trotzdem permanent die Systemmasse. Durch die zusätzliche Zapfluftentnahme sorgt es somit doppelt für einen erhöhten Kraftstoffverbrauch. Durch den Einsatz multifunktionaler Leichtbaustrukturen, die eine Abgabe joulesche Wärme ermöglichen, könnte das Air Bleed System abgelöst werden. Um das Potential des Enteisungkonzeptes bestimmen zu können, ist eine Temperaturaufnahme an einem aktiv gesteuerten multifunktionalen Leichtbaupaneel erforderlich. Dafür soll eine ortsdiskrete thermografische und eine diskrete Strommessung in ein bestehendes Heizsystem integriert werden. Das System soll anschließend auf Grundlage thermografischer Temperaturmessung eine Regelung der Oberflächentemperatur ermöglichen. Zusätzlich soll das System die Oberflächentemperaturverteilung und die Prozessströme diskret aufzeichnen und für spätere Auswertungen bereitstellen. So soll es möglich sein, Erkenntnisse über das Systemverhalten herauszuarbeiten. Nach Abschluss einer domänenspezifischen Entwicklung der Unterkomponenten, der Herstellung einer homogenen Emissionsgradverteilung des Versuchspaneels und der Systemintegration wird das System verifiziert und das Ergebnis der Entwicklung anhand eines Anforderungsabgleiches bewertet.

One of the most important safety systems in aviation is the de-icing system, which enables the de-icing of flow-carrying structures of the aircraft. This is essential for optimal flight characteristics. The most widely used de-icing system in civil aviation is the air bleed system. If de-icing is not necessary during a flight, the system nevertheless permanently increases the system mass. Due to the additional bleed air extraction, it thus doubly increases fuel consumption. The use of multifunctional lightweight structures, which enable Joule heat to be released, could replace the air bleed system. In order to determine the potential of the de-icing concept, a temperature recording on an actively controlled multifunctional lightweight panel is required. For this purpose, a discrete thermographic temperature measurement and a discrete current measurement are to be integrated into an existing heating system. The system should then enable the surface temperature to be controlled on the basis of thermographic temperature measurement. In addition, the system should discretely record the surface temperature distribution and the process currents and make them available for later evaluations. In this way, it should be possible to work out findings about the system behaviour. After completion of a domain-specific development of the subcomponents, the production of a homogeneous emissivity distribution of the test panel and the system integration, the system will be verified and the result of the development evaluated on the basis of a requirements comparison.