Turbo-Feuchtemesser für bessere Klimadaten
Prototyp des neuen Laserhygrometers, das außen am Rumpf des Forschungsflugzeugs befestigt werden soll.
Bild: PTB
Doktorand Felix Witt erhält den Karl-Doetsch-Nachwuchspreis für seine Masterarbeit über die Optimierung eines neuen Hochgeschwindigkeits-Laserhygrometerkonzepts für Flugzeuge.
Wasserdampf in der Atmosphäre hat sehr großen Einfluss auf das Klima. Seine räumliche Verteilung lässt sich am besten mit flugfähigen Plattformen wie Flugzeugen messen. Aus diesem Grund arbeitet die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) mit dem Institut für Flugführung (IFF) der Technischen Universität Braunschweig eng zusammen, um neue metrologische Konzepte für die Feuchtemessung zu entwickeln und im neuen Forschungsflugzeug der TU Braunschweig (D-ILAB) einzusetzen. Die hierbei entstandene Masterarbeit von Felix Witt wurde nun vom Nieder-sächsischen Forschungszentrum für Luftfahrt (NFL) mit dem Karl-Doetsch-Nachwuchspreis ausgezeichnet.
Der atmosphärische Wassergehalt und dessen räumliche Verteilung stellt in Klimamodellen, aber auch für die Wettervorhersage, eine zentrale Größe dar, die exakt und mit hoher räumlicher Auflösung zu ermitteln ist, um tragfähige Vorhersagen vom Wetter bis hin zum zukünftigen Klima zu erhalten. In einer sehr erfolgreichen Kooperation arbeiten die PTB und das IFF daher an einem neuen, sehr schnellen Hygrometer für die absolute, laseroptische Feuchtemessung.
Das Konzept wird im Rahmen von gemeinsam betreuten Studien- und Masterarbeiten in Braunschweig entwickelt und sieht eine neue, „offene“ Messzelle auf der Außenhaut des Flugzeuges vor, durch die die Luft infolge der Bewegung des Flugzeuges „durchgeschoben“ wird. Die Gasanalyse findet dadurch direkt in der Außenströmung statt. Eine langsame Probenentnahme wird überflüssig. Ein erster Prototyp des optischen Aufbaus wurde bereits gefertigt und im Labor der PTB getestet.
In seiner nun prämierten Masterarbeit am Institut für Flugführung der TU Braunschweig und der PTB hat Felix Witt sich mit der Optimierung der Opto-Mechanik des neuen Laserhygrometers beschäftigt. Hierbei konnte er experimentell nachweisen, dass die Feuchteauflösung des neuen Hygrometers sehr gut mit den stationären Referenzsystemen übereinstimmt und sämtlichen Messanforderungen gerecht wird.
Des Weiteren entwickelte er für die zukünftigen Flüge mit dem Hygrometer eine aerodynamisch optimierte Verkleidung, mit der in der Messebene eine Strömung sehr ähnlich zu der in einer freien Anströmung gewährleistet wird.
Felix Witt absolvierte von 2013 bis 2017 ein Maschinenbaustudium im Bachelor an der HAW Hamburg und studierte von 2017 bis 2020 im Master of Computational Sciences in Engineering an der TU Braunschweig. Die Karl-Doetsch-Nachwuchspreise sind mit jeweils 1.000 Euro dotiert.
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Volker Ebert, Leiter des PTB-Fachbereichs 3.4 Analytische Chemie der Gasphase, Tel.:(0531) 592-3400, E Mail: volker.ebert@ptb.de
Felix Witt, PTB-Arbeitsgruppe 3.41 Feuchte und Thermisches Zustandsverhalten, Tel.:(0531) 592-3113, E Mail: felix.witt@ptb.de
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