TU BRAUNSCHWEIG

Laufende Projekte

 

 

BMWi Projekt „min-VOR-Win“

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Elektromagnetische Verträglichkeitsanalyse von Windenergieanlagen und Navigationssystemen der Luftfahrt - Entwicklung von Verfahrensweisen mit skalierten Messungen und Hypothesentests mit 1:1 Validierungsflügen

Nähere Erläuterungen zu skalierten Messungen und eine Zusammenfassung häufig gestellter Fragen sind in folgender Infomappe zu finden: Projektflyer miniaturisiertes VHF Omnidirectional Radio range und Windräder (pdf, 625 KByte)

Das Drehfunkfeuer dient Flugzeugen als elektronischer Kompass zur Navigation. Damit das ausgesendete Signal des Drehfunkfeuers (engl. VOR für VHF Omnidirectional Radio Range) nicht durch Reflexionen an größeren Objekten verfälscht wird, gibt es um das Drehfunkfeuer selbst sogenannte Anlagenschutzbereiche. Die Größe dieser Anlagenschutzbereiche hat zurzeit wesentlichen Einfluss auf den Ausbau der Windenergie im Rahmen der Energiewende, da geplante neue Windenergieanlagen innerhalb dieser Schutzzonen in der Regel keine Baugenehmigung erhalten. Mehr Infos: Projekt-Flyer

Streuszenario VOR WEA Flugzeug

Funktionsweise des Drehfunkfeuers in vereinfachter Darstellung:

  • Unterschiedliche Farben kennzeichnen den frequenzmodulierten Anteil des Navigationssignals.

  • Anlagenschutzbereiche sind definiert, um Missweisungen des Drehfunkfeuers durch Reflektion an Windrädern zu vermeiden.

Wie groß der Einfluss von sich drehenden Windenergieanlagen auf Störungen des Drehfunkfeuers tatsächlich ist, ist bis heute allerdings nicht bekannt. Für Simulationswerkzeuge ist die Umgebung eines Windparks viel zu komplex, so dass allenfalls grobe Näherungslösungen in Betracht gezogen werden.

Desweiteren sind Untersuchungen mittels klassischer Flugvermessung viel zu aufwändig, um alle Einflussgrößen berücksichtigen zu können. Zudem können geplante Bauvorhaben mit solchen Messungen vorab nicht beurteilt werden.

In dem Projekt min-VOR-Win (miniaturisiertes VOR und Windräder) werden daher solche Reflexionsszenarien in verkleinertem Maßstab 1:144 durchgeführt. In einer entsprechenden Messumgebung können Verträglichkeitsuntersuchungen viel flexibler und unter Berücksichtigung aller relevanten Parameter (Drehzahl, Synchronizität, Windradgeometrie, Geländetopologie) erfolgen.

Im Rahmen des Projektes wird eine Verfahrensweise für zukünftige Verträglichkeitsfragestellungen erarbeitet.

Ebenfalls sollen grundsätzliche Aussagen über das Störpotenzial von Windenergieanlagen auf Drehfunkfeuer erfolgen, die in Genehmigungsverfahren Anwendung finden können.

Das Institut für Flugführung der TU Braunschweig wird mit Flugvermessungen in der 1:1 Umgebung die Ergebnisse der skalierten Messumgebung validieren.

 

Beladung der Modenverwirbelungskammer

Die Modenverwirbelungskammer (engl. reverberating chamber) ist eine statistische Prüfumgebung. Ihre Nutzung ist in der Norm IEC 61000-4-21 beschrieben. Den Einfluss der Prüflinge als Beladung auf die Eigenschaften der Kabine wird im Rahmen des Projekts untersucht und mit anderen EMV-Umgebungen verglichen (Flugzeuge, Autos, u.s.w.).


Störfestigkeitstests in Passagierflugzeugen

In Zusammenarbeit mit Airbus und Lufthansa Technik führen wir Störfestigkeitstests in Flugzeugen durch. Dazu werden über einen breiten Frequenzbereich im Flugzeug auftretende Signale (Störsignale) simuliert und die Flugzeugsysteme auf mögliche Beeinflussung hin untersucht. Die auftretenden Signale können sehr vielfältig sein. Sie gehen z.B. von Mobiltelefonen oder WLAN-Systemen aus. Eine möglichst exakte Nachahmung dieser Signale, inklusive der entsprechenden Modulation stellt dabei eine besondere Herausforderung dar.


 

Übertragungsfunktionen in komplexen Systemen

In komplexen Systemen ist die Bestimmung von Übertragungsfunktionen analytisch kaum noch möglich. Um sie dennoch bestimmen zu können sind praktische Messungen notwendig. Hierdurch kann das Übertragungsverhalten von im Innern abgestrahlten Signalen, die z.B. über die VHF- Antennen des Flugzeugs wieder einkoppeln, ausreichend exakt bestimmt werden. Für diese Messungen sind jedoch neue Verfahren der Leistungsbestimmung notwendig, um letztlich auch quantitative Aussagen treffen zu können.

 

 

Transferpfaduntersuchungen an Forschungsflugzeugen

Die zuverlässige Beschreibung des elektromagnetischen Transferpfades zwischen verschiedenen Positionen innerhalb und außerhalb eines Flugzeugs ist ein sehr nützliches Hilfsmittel zur Analyse von EMV-Fragestellungen bei der Zulassung von Flugzeugkomponenten. Erschwert wird die Bestimmung des einzelnen Transferpfades im Flugzeug durch die Größe des Gesamtsystems und die komplexen elektromagnetischen Randbedingungen. Es ist dementsprechend wichtig, aussagekräftige Messungen durchzuführen und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.


 

 

Systemfehlerkorrektur bei Messungen mit Stromzangen

Die Einkopplung von Störströmen mit Hilfe von Stromeinkoppelzangen (BCI-Zangen, engl. bulk current injection probes) und deren Messung mit Strommesszangen gehört bei Störfestigkeitstests in EMV-Prüfzentren zum Alltag.
Ein bisher nicht gelöstes Problem bei der Verwendung von Stromzangen ist die Kalibrierung für die jeweilige Messumgebung. Momentan werden Stromzangen ausschließlich in einer 50 Ohm-Umgebung kalibriert. Für ein Kabel oder einen Kabelbaum in der realen Messumgebung (CUT, engl. cable under test) ist die Wellenimpedanz der Leitung dagegen häufig unbekannt und weicht deutlich von 50 Ohm ab. Das führt zu großen systematischen Messfehlern.
Bei Messungen mit einem Vektor-Netzwerk-Analysator können systematische Fehler des Aufbaus durch Systemfehlerkorrektur eliminiert werden. Wir arbeiten an einer Methode, die diese Systemfehlerkorrektur zum Kalibrieren der Stromzangen benutzt und damit zukünftig eine genauere quantitative Bestimmung von Leistungen und Strömen auf beliebigen Leitungen ermöglicht.


 

Messung schnellveränderlicher Signale im Zeitbereich

Die Messung hochfrequenter Störungen erfolgt herkömmlich mithilfe von Messsystemen im Frequenzbereich. Diese Messgeräte fahren in kleinen Schritten das zu untersuchende Spektrum ab und erfassen bei jedem Schritt nur einen kleinen Teil des von außen anliegenden Spektrums. Diese Art der Messung kann zu Problemen führen, wenn in der zu messenden Umgebung schnell veränderliche, zeitlich nicht konstante oder sehr breitbandige Vorgänge stattfinden.
Hierin liegt der große Vorteil von Messystemen im Zeitbereich. Bei diesem Messverfahren wird mit einer Messung ein deutlich größeres Spektrum innerhalb eines betrachteten Zeitintervalls aufgenommen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit durch Variation der betrachteten Zeiträume das gemessene Spektrum genauer auf sein Zeitverhalten hin zu untersuchen.

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  aktualisiert am 23.01.2017
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