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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung aerodynamischer
Parameter und auf ein Verfahren zur Erfassung eines Ausfalls einer Sonde,
die zur Bestimmung der aerodynamischen Parameter der ein Luftfahrzeug
umgebenden Luftströmung
verwendet wird.
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Die
Steuerung jedes Luftfahrzeugs erfordert es, seine Geschwindigkeit
bezüglich
der Luft, d.h. bezüglich
des relativen Winds, zu kennen. Diese Geschwindigkeit wird mit Hilfe
von Messfühlern
zur Messung des statischen Drucks Ps, des Gesamtdrucks Pt, des Anstellwinkels α und des
Schiebewinkels β bestimmt. α und β liefern
die Richtung des Geschwindigkeitsvektors in einem mit dem Luftfahrzeug
verbundenen Bezugssystem, und (Pt-Ps) liefert den Modulwert dieses
Geschwindigkeitsvektors. Die vier aerodynamischen Parameter ermöglichen
also die Bestimmung des Geschwindigkeitsvektors eines Flugzeugs,
und in zweiter Linie eines Luftfahrzeugs mit einem sogenannten konvertiblen
Kipprotor.
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Die
Druckschrift US-A-5616861 beschreibt zum Beispiel ein System, das
aus mehreren Sonden zur Messung aerodynamischer Parameter besteht, und
ein Verfahren, gemäß dem eine
Korrelation zwischen dem von jeder Sonde gemessenen lokalen Anstellwinkel
und dem Anstellwinkel α und
dem Schiebewinkel β des
Luftfahrzeugs ausgehend von empirischen oder experimentellen Messungen
erstellt wird.
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Die
verschiedenen Messwertgeber des statischen Drucks, des Gesamtdrucks
und des Anstellwinkels können
in einer sogenannten Multifunktionssonde zusammengefasst werden.
Diese Sonde kann ortsfest sein, wie diejenige, die im Patent US-A-5,628,565
beschrieben ist, oder beweglich, wie diejenige, die im Patent FR-A-2
665 539 beschrieben ist. Eine solche Sonde liefert eine direkte
Messung des Gesamtdrucks Pt. Dagegen ermöglicht sie es nicht, den statischen
Druck Ps, den Anstellwinkel α und
den Schiebewinkel β des
Luftstroms an der Stelle zu messen, an der sie sich befindet. Tatsächlich wird
der Luftstrom durch die Form des Luftfahrzeugs gestört. Um den
statischen Druck der unendlichen Aufwärtsströmung Ps sowie den Anstellwinkel α und den
Schiebewinkel β des
Luftfahrzeugs zu bestimmen, ist es notwendig, mehrere Sonden zu
verwenden, im allgemeinen zwei, die an präzisen Stellen auf der Haut
des Luftfahrzeugs angeordnet sind, zum Beispiel symmetrisch in Bezug
auf eine senkrechte Symmetrieebene des Luftfahrzeugs. Diese beiden Sonden
bilden einen Messkanal.
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Um
die Messungen abzusichern und einen möglichen Ausfall einer Sonde überbrücken zu
können,
ist es außerdem
notwendig, die Messkanäle
zu vervielfachen. Mit drei Messkanälen ist es zum Beispiel möglich, einen
Ausfall bei einer Sonde festzustellen, wenn einer der Kanäle ein anderes
Ergebnis als die beiden anderen anzeigt. Man schließt dann daraus,
dass der Kanal, dessen Ergebnis unterschiedlich ist, fehlerhaft
ist. Im Inneren dieses Kanals bleibt die tatsächlich ausgefallene Sonde aber
unbestimmt.
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Die
Erfindung hat zum Ziel, diese verschiedenen Fehler zu beseitigen,
indem sie ein Verfahren zur Bestimmung der aerodynamischen Parameter
eines ein Luftfahrzeug umgebenden Luftstroms vorschlägt, das
mindestens zwei Sonden verwendet und es ermöglicht, sich von zwingend vorgeschriebenen Positionen
zum Anbringen der Sonden zu befreien.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, hat die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung
aerodynamischer Parameter einer ein Luftfahrzeug umgebenden Luftströmung zum
Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von mindestens
zwei Sonden, die auf der Haut des Luftfahrzeugs angeordnet sind,
wobei jede Sonde Mittel zur Messung des lokalen Anstellwinkels aufweist,
das Verfahren darin besteht, den Anstellwinkel und den Schiebewinkel
des Luftfahrzeugs in Abhängigkeit
vom lokalen Anstellwinkel jeder Sonde und dem aerodynamischen Feld des
Luftfahrzeugs zu bestimmen.
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Durch
Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Bestimmung der aerodynamischen Parameter ist es möglich, die
Anzahl von Sonden zu verringern und gleichzeitig die gleiche Messsicherheit
beizubehalten.
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Zu
diesem Zweck hat die Erfindung auch ein Verfahren zur Erfassung
eines Ausfalls einer Sonde zum Gegenstand, die zur Bestimmung der
aerodynamischen Parameter eines ein Luftfahrzeug umgebenden Luftstroms
verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von mindestens
drei Sonden, die sich auf der Haut des Luftfahrzeugs befinden, wobei
jede Sonde Mittel zur Messung des lokalen Anstellwinkels und Mittel
zur Messung des lokalen statischen Drucks aufweist, das Verfahren
darin besteht, entweder:
- • für die Gesamtheit der Gruppen
von zwei Sonden zu bestimmen:
- – den
Anstellwinkel und den Schiebewinkel in Abhängigkeit von den lokalen Anstellwinkeln
und vom aerodynamischen Feld des Luftfahrzeugs,
- – verschiedene
Werte des Druckkoeffizienten jeder Sonde in Abhängigkeit vom lokalen Anstellwinkel
jeder Sonde und vom aerodynamischen Feld des Luftfahrzeugs,
- – den
statischen Druck der unendlichen Aufwärtsströmung in Abhängigkeit vom Druckkoeffizient und
vom lokalen statischen Druck der gleichen Sonde und in Abhängigkeit
von einer Messung des Gesamtdrucks,
- • die
Werte des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung sowie die Werte der Anstellwinkel
miteinander zu vergleichen,
- • einen
möglichen
Ausfall einer Sonde zu identifizieren, indem Unterschiede zwischen
den Werten des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung sowie
zwischen den Werten der Anstellwinkel ausgewertet werden;
oder: - • für die Gesamtheit
der Gruppen von zwei Sonden zu bestimmen:
- – den
Schiebewinkel in Abhängigkeit
von den lokalen Anstellwinkeln und vom aerodynamischen Feld des
Luftfahrzeugs,
- – verschiedene
Werte des Druckkoeffizienten jeder Sonde in Abhängigkeit vom lokalen Anstellwinkel
jeder Sonde und vom aerodynamischen Feld des Luftfahrzeugs,
- – den
statischen Druck der unendlichen Aufwärtsströmung in Abhängigkeit vom Druckkoeffizient und
vom lokalen statischen Druck der gleichen Sonde und in Abhängigkeit
von einer Messung des Gesamtdrucks,
- • die
Werte des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung sowie die Werte der Schiebewinkel
miteinander zu vergleichen,
- • einen
möglichen
Ausfall einer Sonde zu identifizieren, indem Unterschiede zwischen
den Werten des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung sowie
zwischen den Werten der Schiebewinkel ausgewertet werden.
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Für eine größere Sicherheit
ist es vorteilhafterweise möglich,
gleichzeitig die Werte des Anstellwinkels und die Werte des Schiebewinkels
zu bestimmen und sie dann miteinander zu vergleichen.
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Mit
Hilfe dieses Verfahrens zum Erfassen eines Ausfalls kann man bei
drei Sonden eine fehlerhafte Sonde, oder allgemeiner, bei N Sonden,
N – 2 fehlerhafte
Sonden tolerieren und doch die aerodynamischen Parameter bestimmen.
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Die
Erfindung wird besser verstanden werden anhand der ausführlichen
Beschreibung einer Ausführungsform
der Erfindung, aus der weitere Vorteile ersichtlich werden und die
durch die beiliegende Zeichnung dargestellt wird, in der zeigen:
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1 ein
Kurvenbündel
mit konstantem Anstellwinkel und ein weiteres Kurvenbündel mit
konstantem Schiebewinkel in Abhängigkeit
vom lokalen Anstellwinkel, der von zwei unterschiedlichen Sonden
gemessen wird;
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2 ein
anderes Kurvenbündel
mit konstantem Anstellwinkel und konstantem Schiebewinkel in Abhängigkeit
vom lokalen Anstellwinkel, der von einer Sonde gemessen wird, und
vom Druckkoeffizienten dieser gleichen Sonde;
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3 eine
Tabelle mit verschiedenen Werten des statischen Drucks der unendlichen
Aufwärtsströmung, die
ausgehend von drei Sonden bestimmt werden.
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Für jedes
Luftfahrzeug ist es möglich,
sein aerodynamisches Feld zu bestimmen, das heißt, dass an jedem Punkt der
Haut des Luftfahrzeugs der lokale Anstellwinkel αloc der
Luftströmung
in Abhängigkeit
vom Anstellwinkel α und
vom Schiebewinkel β des
Luftfahrzeugs bestimmt wird. Es wird daran erinnert, dass der Anstellwinkel α der Winkel
ist, den die das Luftfahrzeug umgebende Luftströmung mit einer waagrechten
Ebene des Luftfahrzeugs bildet, und dass der Schiebewinkel β der Winkel
ist, den diese gleiche Luftströmung
in Bezug auf eine senkrechte Ebene des Luftfahrzeugs bildet. Die
senkrechte Ebene ist im allgemeinen eine Symmetrieebene des Luftfahrzeugs.
Das aerodynmische Feld kann zum Beispiel mittels dem von J. HESS
und A. SMITH ausgearbeiteten Rechenverfahren bestimmt werden. Dieses
Verfahren wurde 1967 unter der Bezeichnung "Calculation of potential flow about
arbitrary bodies" (Berechnung
einer potentiellen Strömung
um einen beliebigen Körper
herum) im Band 8 der Kollektion "Progress
in aeronautical sciences" veröffentlicht,
die im Verlag "Pergamon
Press" veröffentlicht
wurde.
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An
zwei unterschiedlichen Punkten i und j auf der Haut des Luftfahrzeugs
wird mittels zweier Sonden, die sich je an einem der beiden Punkte
i bzw. j befinden, eine Messung des lokalen Anstellwinkels durchgeführt. Die
an den Punkten i und j durchgeführten
Messungen werden mit αloc bzw. αlocj bezeichnet. Aus Gründen der Bequemlichkeit wird
in der nachfolgenden Beschreibung das Bezugszeichen i der am Punkt
i befindlichen Sonde und das Bezugszeichen j der am Punkt j befindlichen
Sonde verliehen. Jede Messung αloc bzw. αlocj variiert in Abhängigkeit vom Anstellwinkel α und vom
Schiebewinkel β. Diese
Funktionen können
folgendermaßen
lauten: αloci = fi(α, β) αlocj = fj(α, β)
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Die
Funktionen fi und fj werden
vom aerodynamischen Feld des Luftfahrzeugs gegeben. Diese beiden
Gleichungen bilden ein System mit zwei Unbekannten, das gelöst werden
kann, um die Werte des Anstellwinkels α und des Schiebewinkels β zu bestimmen.
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Dieses
Verfahren ermöglicht
es, die beiden Sonden i und j an im wesentlichen beliebigen Punkten
der Haut des Luftfahrzeugs anzubringen. Man achtet jedoch darauf,
einige bestimmte Punktepaare zu vermeiden, die es nicht ermöglichen
würden,
das Gleichungssystem zu lösen.
Ein Paar von Punkten i und j, an denen die Funktionen fi und
fj im wesentlichen gleich wären, ist
zum Beispiel zu vermeiden. Zum Beispiel ermöglicht es dieses Verfahren,
zwei Sonden zu verwenden, die sich auf der gleichen Seite des Luftfahrzeugs
befinden.
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1 stellt
als Beispiel ein Verfahren zur graphischen Auflösung des Gleichungssystems
mit zwei Unbekannten dar. 1 zeigt
ein orthogonales Raster, bei dem der Wert des lokalen Anstellwinkels αloci auf
der Abszissenachse und der Wert des lokalen Anstellwinkels αlocj auf
der Koordinatenachse eingetragen ist. In diesem Raster stellt ein
erstes Bündel von
im wesentlichen parallelen Kurven Punkte dar, an denen der Anstellwinkel α konstant
ist. In der Kurve 10 hat der Anstellwinkel α einen konstanten
Wert von –5°. In der
Kurve 11 hat der Anstellwinkel α einen konstanten Wert von 0°. In der
Kurve 12 hat der Anstellwinkel α einen konstanten Wert von +5°. In der Kurve 13 hat
der Anstellwinkel α einen
konstanten Wert von +10°.
In der Kurve 14 hat der Anstellwinkel α einen konstanten Wert von +15°. In der
Kurve 15 hat der Anstellwinkel α einen konstanten Wert von +20°. Ein zweites
Bündel
von ebenfalls im wesentlichen parallelen Kurven stellt Punkte dar,
an denen der Schiebewinkel β konstant
ist. In der Kurve 20 hat der Schiebewinkel β einen konstanten
Wert von –10°. In der
Kurve 21 hat der Schiebewinkel β einen konstanten Wert von –5°. In der
Kurve 22 hat der Schiebewinkel β einen konstanten Wert von 0°. In der
Kurve 23 hat der Schiebewinkel β einen konstanten Wert von +5°. In der
Kurve 24 hat der Schiebewinkel β einen konstanten Wert von +10°.
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Da
die beiden Kurvenbündel
sich schneiden, ist es möglich,
ausgehend vom Wert des lokalen Anstellwinkels αloci,
der in die Abszisse eingetragen ist, und ausgehend vom Wert des
lokalen Anstellwinkels αlocj, der in die Koordinate eingetragen ist,
den Wert des Anstellwinkels α und
denjenigen des Schiebewinkels β des
Luftfahrzeugs zu bestimmen. Man kann die Wert α und β durch Interpolation zwischen zwei
benachbarten Kurven bestimmen.
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Die
Kurven 10 bis 15 und 20 bis 24 der
beiden Bündel
ergeben Werte von α und β, die um
5° getrennt
sind. Dieser Abstand von 5° wird
selbstverständlich
nur als Beispiel angegeben, und es ist möglich, die Präzision der
Bestimmung von α und β zu erhöhen, indem
so viele Zwischenkurven wie nötig
eingefügt
werden.
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Es
ist außerdem
möglich,
Informatikeinrichtungen zu verwenden, um das Gleichungssystem zu lösen, zum
Beispiel, indem die verschiedenen Kurven in Abhängigkeit von den möglichen
Messungen des lokalen Anstellwinkels αloci und αlocj gespeichert werden.
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Vorteilhafterweise
weist jede Sonde i und j außerdem
Mittel zur Messung des lokalen statischen Drucks Psloci bzw.
Pslocj auf. Dies ermöglicht es, den statischen Druck
der unendlichen Aufwärtsströmung Ps
der das Luftfahrzeug umgebenden Luftströmung in Abhängigkeit vom lokalen Anstellwinkel αloci bzw. αlocj,
vom lokalen statischen Druck Psloci und
Psloci und vom aerodynamischen Feld des
Luftfahrzeugs zu bestimmen. Um den statischen Druck der unendlichen Aufwärtsströmung Ps
zu bestimmen, kann man einen Druckkoeffizienten Kpi oder
Kpj einer der beiden Sonden in Abhängigkeit
vom lokalen Anstellwinkel αloci und αlocj und vom aerodynamischen Feld des Luftfahrzeugs
bestimmen. Der statische Druck der unendlichen Aufwärtsströmung Ps
leitet sich vom Druckkoeffizienten Kpi oder
Kpj, vom lokalen statischen Druck Psloci oder Pslocj,
je nach dem gewählten Koeffizienten
Kp, und von einer Messung des Gesamtdrucks Pt der Strömung ab.
Für eine
gegebene Sonde, zum Beispiel die Sonde i, wird der Druckkoeffizient
Kpi folgendermaßen ausgedrückt: Kpi = (Psloci – Ps)/(Pt – Ps)
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Vorteilhafterweise
weist eine der Sonden, oder auch beide, Mittel zur Messung des Gesamtdrucks
Pt auf. Diese Mittel enthalten zum Beispiel ein offenes Rohr, das
im wesentlichen gegenüber
der Strömung
liegt und an dessen Boden der Druck gemessen wird. Diese Mittel
sind unter der Bezeichnung Pitotrohr bekannt.
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Die
Erfahrung hat gezeigt, dass die Messung des Gesamtdrucks Pt für die Anordnung
der die Mittel zur Messung des Gesamtdrucks Pt tragenden Sonde auf
der Haut des Luftfahrzeugs wenig empfindlich ist.
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Genauer
gesagt, wird für
eine gegebene Sonde, zum Beispiel diejenige, die sich am Punkt i befindet,
der Druckkoeffizient Kpi in Abhängigkeit vom
lokalen Anstellwinkel αloci und einem der Winkel mit der Ausrichtung α oder β des Luftfahrzeugs
in Bezug auf die es umgebende Luftströmung bestimmt. Kpi = fα(αloci, α)oder Kpi = fβ(αloci, β)
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Die
Funktionen fα und
fβ werden
durch das aerodynamische Feld des Luftfahrzeugs gegeben, und es
ist folglich einfach, den Druckkoeffizienten Kpi zu
bestimmen.
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Wie
vorher ist es möglich,
den Druckkoeffizienten graphisch zu bestimmen. 2 stellt
ein orthogonales Raster dar, in dem der Wert des Anstellwinkels αloci auf
der Abszissenachse und der Wert des Druckkoeffizienten Kpi auf der Koordinatenachse eingetragen ist.
In diesem Raster stellen wie in 1 eines
der beiden Kurvenbündel
Kurven mit gleichem Anstellwinkel α und das andere Kurven mit dem
gleichem Schiebewinkel β dar.
Zum einfacheren Verständnis
tragen die Kurven der 2 die gleichen Bezugszeichen
wie diejenigen der 1 für die gleichen Werte des Anstellwinkels α oder des
Schiebewinkels β.
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Wenn
der Koeffizient Kpi bestimmt ist, genügt es, die
folgende Formel Kpi =
(Psloci – Ps)/(Pt – Ps)
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Zu
verwenden, um den statischen Druck der unendlichen Aufwärtsströmung Ps
zu bestimmen.
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Das
oben beschriebene Verfahren zur Bestimmung der aerodynamischen Parameter
verknüpft
die Werte des lokalen Anstellwinkels und des lokalen statischen
Drucks miteinander, die von zwei unterschiedlichen Sonden gemessen
werden. Indem mindestens drei Sonden verwendet werden, und indem
die von den Sonden gemessenen Werte paarweise miteinander verknüpft werden,
kann man einen möglichen
Ausfall entweder bei einer Messung des lokalen Anstellwinkels oder
bei einer Messung des lokalen statischen Drucks oder des Gesamtdrucks
präzise
lokalisieren.
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Allgemein
besteht das Verfahren darin:
- • für die Gesamtheit
der Gruppen von zwei Sonden zu bestimmen:
- –den
Anstellwinkel und den Schiebewinkel in Abhängigkeit von den lokalen Anstellwinkeln
und vom aerodynamischen Feld des Luftfahrzeugs,
- – verschiedene
Werte des Druckkoeffizienten jeder Sonde in Abhängigkeit vom lokalen Anstellwinkel
jeder Sonde und vom aerodynamischen Feld des Luftfahrzeugs,
- – den
statischen Druck der unendlichen Aufwärtsströmung in Abhängigkeit vom Druckkoeffizient und
vom lokalen statischen Druck der gleichen Sonde und in Abhängigkeit
von einer Messung des Gesamtdrucks,
- • die
Werte des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung sowie die Werte des Anstellwinkels
und/oder des Schiebewinkels miteinander zu vergleichen.
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Das
Verfahren zum Erfassen eines Ausfalls wird besser verstanden werden
anhand eines Beispiels, das drei Sonden i, j und k aufweist, die
an drei unterschiedlichen Punkten angeordnet sind. Jede dieser Sonden
misst den lokalen Anstellwinkel αloci, αlocj bzw. αlock, den lokalen statischen Druck Psloci, Pslocj bzw.
Pslock und den Gesamtdruck Pti,
Ptj, Ptk.
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Die
Verknüpfung
der Sonden i und j ermöglicht
es, einen Anstellwinkel αij und einen Schiebewinkel βij zu
bestimmen. Die Verknüpfung
der Sonden j und k ermöglicht
die Bestimmung eines Anstellwinkels αjk und
eines Schiebewinkels βjk. In gleicher Weise ermöglicht die Verknüpfung der
Sonden i und k die Bestimmung eines Anstellwinkels αik und
eines Schiebewinkels βik.
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Jeder
berechnete Wert des Anstellwinkels αij, αik und αjk ermöglicht es,
drei Werte von Druckkoeffizienten Kp für jede der drei Sonden zu bestimmen, d.h.
neun Werte des Druckkoeffizienten für die Gesamtheit der drei Sonden.
Diese neun Werte von Kp ermöglichen
es, neun weitere Werte des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsbewegung
zu berechnen. In gleicher Weise werden neun weitere Werte des Druckkoeffizienten
und neun weitere Werte des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung ausgehend
von Werten des Schiebewinkels βij, βik, βjk bestimmt. Der Druckkoeffizient der Sonde
i, der ausgehend vom Wert des Anstellwinkels αij bestimmt
wird, wird mit Kpαij bezeichnet. Die anderen
Werte der Koeffizienten des Drucks und des statischen Drucks der
unendlichen Aufwärtsbewegung werden
in gleicher Weise bezeichnet, indem die Indizes verändert werden.
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Die
Tabelle der 3 stellt die 18 Werte dar, die
für den
statischen Druck der unendlichen Aufwärtsströmung bestimmt werden. In dieser
Tabelle stellen drei doppelte Spalten jede Sonde dar, für die ein
Wert des Druckkoeffizienten bestimmt wurde.
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Der
linke Teil jeder doppelten Spalte enthält Werte des statischen Drucks
der unendlichen Aufwärtsströmung, die
ausgehend von einem Wert des Anstellwinkels α bestimmt werden. Der rechte
Teil jeder doppelten Spalte enthält
Werte des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung, die ausgehend von einem
Wert des Schiebewinkels β bestimmt
werden. Die Tabelle weist drei Zeilen auf, die je einen der Werte
des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung enthalten, die ausgehend von
der Verknüpfung
von zwei Sonden erhalten werden: Verknüpfung i-j, i-k und j-k.
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Nach
der Bestimmung der verschiedenen Werte des statischen Drucks der
unendlichen Aufwärtsströmung werden
diese Werte miteinander verglichen. Es werden auch die Werte des
Anstellwinkels und/oder die Werte des Schiebewinkels sowie die Werte
des Gesamtdrucks miteinander verglichen. Diese Vergleiche ermöglichen
es, einen möglichen Ausfall
einer Sonde präzise
zu lokalisieren.
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Um
besser zu verstehen, wie diese Vergleiche über einen möglichen Ausfall informieren,
wird nun das Beispiel eines Ausfalls bei der Messung des lokalen
Anstellwinkels der Sonde i angenommen, wobei die Messungen der lokalen
statischen Drucks und des Gesamtdrucks korrekt sind. Die Verknüpfung der
Sonde i mit den beiden anderen Sonden j und k ergibt falsche Werte
des Anstellwinkels und des Schiebewinkels. Man hat also falsche
Werte von αij und αik bzw. βij und βik, aber αjk bzw. βjk sind korrekt. Die Erfahrung hat gezeigt,
dass in diesem Fall αij, αik und αjk bzw. βij, βik, βjk unterschiedlich sind. Weiter vorne in
den Bestimmungen sind von den Werten des statischen Drucks der unendlichen
Aufwärtsströmung nur
die Werte von Psjαjk, Psjβjk,
Pskαjk und
Pskβjk korrekt
und somit im wesentlichen gleich. Die 14 anderen Werte des statischen
Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung sind
falsch, und die Erfahrung hat gezeigt, dass die falschen Werte unterschiedlich sind.
Der Vergleich ermöglicht
es folglich, den Standort des Ausfalls zu bestimmen. Tatsächlich ergeben nur
die Verknüpfung
der Sonden j und k und die Bestimmung des Druckkoeffizienten dieser
beiden Sonden im wesentlichen gleiche Werte des statischen Drucks
der unendlichen Aufwärtsströmung, was
es ermöglicht,
einen Ausfall in der Sonde i festzustellen.
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Nun
wird ein Ausfall eines der Mittel zum Messen des Gesamtdrucks Pt
betrachtet. Dieser Ausfall kann durch einfachen Vergleich der Werte
Pti, Ptj und Ptk des Gesamtdrucks erfasst werden, die von jeder
Sonde i, j und k gemessen werden. Die Sonde, die in Höhe ihrer
Messung des Gesamtdrucks Pt ausfällt,
ist diejenige, die eine andere Messung als die anderen Sonden angibt.
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Schließlich wird
der Fall eines Ausfalls bei der Messung des lokalen statischen Drucks
zum Beispiel der Sonde i betrachtet. Da die Messungen des lokalen
Anstellwinkels als korrekt angenommen werden, ergibt die Bestimmung
des Anstellwinkels α und des
Schiebewinkels β 3
im wesentlichen gleiche Wertepaare αij, βij; αik, βik; αjk, βjk.
Die Lokalisierung der ausgefallenen Sonde kann also durch Vergleich
der 18 erhaltenen Werte, siehe 3, des statischen Drucks
der unendlichen Aufwärtsströmung erfolgen. 6
der 18 ausgehend von falschen lokalen statischen Druck berechneten
Werte unterscheiden sich von den 12 anderen, die im wesentlichen
gleich sind. Die ausgefallene Sonde ist diejenige, die den lokalen
statischen Druck gemessen hat, der zu den falschen Werten des statischen
Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung führt.
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Zusammenfassend
ermöglicht
der Vergleich der Werte des Anstellwinkels α oder der Werte des Schiebewinkels β miteinander
die Kenntnis des Vorhandenseins eines Ausfalls bei einer Messung
des lokalen Anstellwinkels. Tatsächlich
würden
korrekte Messungen des lokalen Anstellwinkels zu Werten führen, die
für αij, αik, αjk und
in gleicher Weise für βij, βik, βjk im
wesentlichen gleich sind. Der Vergleich der Werte des statischen
Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung miteinander
ermöglicht
es, die fehlerhaften Mittel zur Messung des lokalen Anstellwinkels zu
lokalisieren. Genauer gesagt, wird ein Ausfall bei einem der Mittel
zur Messung des lokalen Anstellwinkels αloci, αlocj, αlock identifiziert,
wenn die Werte des Anstellwinkels αij, αik, αjk oder
die Werte des Schiebewinkels βij, βik, βjk nicht im wesentlichen gleich sind. Der
Vergleich der Werte des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung (von
Psiαij bis
Pskβjk) miteinander
ermöglicht
es, die ausgefallene Sonde zu lokalisieren.
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Der
Vergleich der Messungen des Gesamtdrucks miteinander ermöglicht es,
das Vorhandensein eines Ausfalls bei einer Messung des Gesamtdrucks
festzustellen und zu lokalisieren. Genauer gesagt, wird ein Ausfall
bei den Mitteln zur Messung des Gesamtdrucks Pti,
Ptj und Ptk einer
Sonde identifiziert, wenn die gemessenen Werte des Gesamtdrucks
nicht im wesentlichen gleich sind. Die fehlerhaften Mittel zur Messung
des Gesamtdrucks werden durch einen Wert des Gesamtdrucks Pti, Ptj, Ptk lokalisiert, der sich von den anderen wesentlich unterscheidet.
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Wenn
die Werte des Anstellwinkels, des Schiebewinkels und des Gesamtdrucks
im wesentlichen gleich sind, ermöglicht
der Vergleich der Werte des statischen Drucks, einen möglichen
Ausfall bei den Mittel zur Messung des lokalen statischen Drucks
festzustellen und zu lokalisieren. Wenn in diesem Fall die Erfassung
des Werts des lokalen statischen Drucks der Sonde i ausfällt, sind
die sechs Werte der doppelten Spalte entsprechend der Sonde i, die
in 3 dargestellt ist, unterschiedlich, und die zwölf anderen
Werte, die den Sonden j und k entsprechen, sind im wesentlichen
gleich. Genauer gesagt, wird ein Ausfall bei den Mitteln zur Messung
des lokalen statischen Drucks Psloci, Pslocj, Pslock identifiziert,
wenn die Werte des Anstellwinkels αij, αik, αjk im wesentlichen
gleich sind, die Werte des Schiebewinkels βij, βik, βjk im
wesentlichen gleich sind, die Werte des Gesamtdrucks Pt im wesentlichen
gleich sind, und wenn die Werte des statischen Drucks der unendlichen
Aufwärtsströmung (von
Psiαij bis
Pskβjk) nicht
im wesentlichen gleich sind. Die fehlerhaften Mittel zur Messung
des lokalen statischen Drucks Psloci, Pslocj, Pslock werden
durch Vergleich der Werte des statischen Drucks der unendlichen
Aufwärtsströmung (von
Psiαij bis
Pskβjk)
lokalisiert.
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Schließlich wird
ein Ausfall bei den Mitteln zur Messung des lokalen statischen Drucks
Psloci, Pslocj,
Pslock oder den Mitteln zur Messung des
Gesamtdrucks Pt einer Sonde lokalisiert, wenn die von dieser Sonde
kommenden Werte des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung nicht
im wesentlichen gleich sind, während
die Werte des Anstellwinkels und des Schiebewinkels im wesentlichen
gleich sind. Der Vergleich zwischen den Messungen des Gesamtdrucks
ermöglicht
es, den Ausfall bei einem der Mittel zur Messung des Gesamtdrucks
zu lokalisieren, wenn diese Messungen unterschiedlich sind. Im gegenteiligen
Fall wird der Ausfall auf einem der Mittel zur Messung des lokalen
statischen Drucks lokalisiert.
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Man
stellt fest, dass es nicht notwendig ist, gleichzeitig die Werte
des Anstellwinkels α und
die Werte des Schiebewinkels β zu
bestimmen. Ausgehend von drei Sonden i, j und k reich die Bestimmung eines
dieser beiden Parameter α oder β aus, um
das Vorhandensein eines Ausfalls bei einer Messung eines lokalen
Anstellwinkels zu kennen. Außerdem kann
man ausgehend von nur einem dieser beiden Parameter 9 Werte des
statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung bestimmen, und es genügt, wenn
zwei von ihnen, die von der gleichen Verknüpfung von zwei Sonden stammen,
im wesentlichen gleich sind, um eine fehlerhafte Sonde zu lokalisieren und
um den zu notierenden Wert des statischen Drucks der unendlichen
Aufwärtsströmung zu
kennen. Trotzdem ermöglicht
die gleichzeitige Bestimmung der drei Werte des Anstellwinkels αij, αik, αjk sowie
der drei Werte des Schiebewinkels βij, βik, βjk die Verbesserung
der Sicherheit bei der Bestimmung des Ausfalls.
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Außerdem ist
es ausgehend von drei Sonden möglich,
einen Ausfall bei einer der drei Sonden darzustellen. Mit vier Sonden,
indem nach wie vor zwei dieser Sonden paarweise verknüpft werden,
ist es auch möglich,
unterschiedliche ausgefallene Sonden zu lokalisieren und gleichzeitig
korrekte Messungen der verschiedenen aerodynamischen Parameter mit Hilfe
der beiden verbleibenden Sonden durchzuführen. Allgemein kann das Verfahren
zur Erfassung eines Ausfalls unabhängig von der Anzahl N mindestens
gleich drei von Sonden angewandt werden und ermöglicht es, N – 2 fehlerhafte
Sonden zu lokalisieren und gleichzeitig korrekte Messungen des Anstellwinkels α, des Schiebewinkels β, des Gesamtdrucks Pt
und des statischen Drucks der unendlichen Aufwärtsströmung Ps durchzuführen.