Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Modellbasierte Entwicklung kapazitiver Füllmengenmesssysteme für Flüssigwasserstofftanks in Flugzeugen
Die Nutzung von flüssigem Wasserstoff (LH2) als alternativer Flugzeugkraftstoff bietet großes Potenzial für eine umweltfreundlichere und nachhaltigere Luftfahrt. Für die Entwicklung zukünftiger Flugzeuggenerationen ist die präzise Füllmengenmessung in Flüssigwasserstofftanks daher ein relevanter Technologiebaustein. Die besonderen Herausforderungen beim Messen der Füllmenge resultieren aus den extrem niedrigen Temperaturen, den größeren Tankquerschnitten, der komplexen Tankisolierung, den thermodynamischen Vorgängen im Tank sowie den Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit des gesamten Sensor- und Tanksystems. Kapazitive Sensoren sind eine weitverbreitete Lösung für die Messung der Füllmenge in Kerosintanks großer Verkehrsflugzeuge. Das Messprinzip basiert auf der unterschiedlichen relativen Permittivität von Kerosin und Luft. Die elektrisch gemessene Kapazität eines Zylinderkondensators ergibt dabei eine, durch weitere Messgrößen kompensierte, proportionale Größe mit Bezug zur gespeicherten Kraftstoffmasse. Auch wenn die Unterschiede der relativen Permittivität zwischen flüssigem und gasförmigem Wasserstoff deutlich kleiner sind, lässt sich das Messprinzip grundsätzlich auch auf Flüssigwasserstofftanks übertragen. Im Sinne einer später angestrebten Luftfahrtzulassung ist aufgrund des hohen Technologiereifegrades das kapazitive Messprinzip daher die erste Wahl. Dieser Konferenzbeitrag gibt einen Überblick über den Stand der Technik zur Messung der Füllmenge in Flüssigwasserstofftanks und beschreibt konventionelle Kraftstoffmengenmesssysteme in großen Verkehrsflugzeugen. Weiterhin werden ausgewählte Anforderungen an ein LH2-basiertes Kraftstoffmengenmesssystem erörtert. Ausgehend von den Anforderungen wird eine erste Basis-Architektur mit dem MATLAB® System Composer modellbasiert entwickelt. ; The use of liquid hydrogen (LH2) as an alternative aviation fuel offers great potential for greener and more sustainable aviation. Precise fill quantity measurement in liquid hydrogen tanks is therefore a relevant ...
Modellbasierte Entwicklung kapazitiver Füllmengenmesssysteme für Flüssigwasserstofftanks in Flugzeugen
Die Nutzung von flüssigem Wasserstoff (LH2) als alternativer Flugzeugkraftstoff bietet großes Potenzial für eine umweltfreundlichere und nachhaltigere Luftfahrt. Für die Entwicklung zukünftiger Flugzeuggenerationen ist die präzise Füllmengenmessung in Flüssigwasserstofftanks daher ein relevanter Technologiebaustein. Die besonderen Herausforderungen beim Messen der Füllmenge resultieren aus den extrem niedrigen Temperaturen, den größeren Tankquerschnitten, der komplexen Tankisolierung, den thermodynamischen Vorgängen im Tank sowie den Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit des gesamten Sensor- und Tanksystems. Kapazitive Sensoren sind eine weitverbreitete Lösung für die Messung der Füllmenge in Kerosintanks großer Verkehrsflugzeuge. Das Messprinzip basiert auf der unterschiedlichen relativen Permittivität von Kerosin und Luft. Die elektrisch gemessene Kapazität eines Zylinderkondensators ergibt dabei eine, durch weitere Messgrößen kompensierte, proportionale Größe mit Bezug zur gespeicherten Kraftstoffmasse. Auch wenn die Unterschiede der relativen Permittivität zwischen flüssigem und gasförmigem Wasserstoff deutlich kleiner sind, lässt sich das Messprinzip grundsätzlich auch auf Flüssigwasserstofftanks übertragen. Im Sinne einer später angestrebten Luftfahrtzulassung ist aufgrund des hohen Technologiereifegrades das kapazitive Messprinzip daher die erste Wahl. Dieser Konferenzbeitrag gibt einen Überblick über den Stand der Technik zur Messung der Füllmenge in Flüssigwasserstofftanks und beschreibt konventionelle Kraftstoffmengenmesssysteme in großen Verkehrsflugzeugen. Weiterhin werden ausgewählte Anforderungen an ein LH2-basiertes Kraftstoffmengenmesssystem erörtert. Ausgehend von den Anforderungen wird eine erste Basis-Architektur mit dem MATLAB® System Composer modellbasiert entwickelt. ; The use of liquid hydrogen (LH2) as an alternative aviation fuel offers great potential for greener and more sustainable aviation. Precise fill quantity measurement in liquid hydrogen tanks is therefore a relevant ...
Modellbasierte Entwicklung kapazitiver Füllmengenmesssysteme für Flüssigwasserstofftanks in Flugzeugen
Kochan, Kay (Autor:in) / Weinig, Valentin (Autor:in) / Burkhardt, Oliver (Autor:in) / Unteutsch, Jörn (Autor:in)
18.10.2024
Aufsatz (Zeitschrift)
Elektronische Ressource
Deutsch
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