Tragflächenvermessung im Flug mit monokularer Photogrammetrie

Reale Tragflächenform statt statischem 3D-Modell

Tragflächen verändern ihre Form im Flug. Aerodynamischer Auftrieb, Tankfüllstand und Temperatur beeinflussen ihre Krümmung; bei großen Verkehrsflugzeugen kann die Auslenkung mehrere Meter betragen. Ein am Boden erstelltes 3D-Modell bildet diese Betriebszustände daher nicht ausreichend ab. Für realitätsnahe Strömungssimulationen und die Entwicklung aerodynamischer Flugzeugmodifikationen werden Geometriedaten benötigt, die unter tatsächlichen Flugbedingungen erfasst wurden.

Monokulare Photogrammetrie durchs Kabinenfenster

Das Fraunhofer IOSB hat ein photogrammetrisches Messverfahren entwickelt, das mit einer einzigen Kamera in der Flugzeugkabine auskommt. Vor dem Flug werden Messmarken auf der Tragfläche angebracht und ihre Positionen vom Boden aus präzise bestimmt. Während des Fluges erfasst die Kamera die Marken in unterschiedlichen Flugzuständen. Wir berücksichtigen bei der Kalibrierung auch den Einfluss der Kabinenfenster und rekonstruieren die räumlichen Koordinaten anhand eines geometrischen Modells der Tragflächenverformung. So lassen sich dreidimensionale Tragflächenmodelle auch dort gewinnen, wo ein klassisches Stereokamerasystem nicht installiert werden kann.

Erprobt auf mehreren Langstreckenflügen 

Das Verfahren wurde auf mehreren Langstreckenflügen mit Großraumflugzeugen eingesetzt. Für die Entwicklung der treibstoffsparenden AeroSHARK-Flugzeugmodifikationen von Lufthansa Technik wurden unter anderem die Tragflächen einer Boeing 777-300ER und eines Airbus A330 im Flug vermessen (siehe auch die Pressemitteilung  »Flügel im Flug vermessen«). Die erzeugten 3D-Modelle dienen als geometrische Grundlage für aerodynamische Analysen.

Über die Luftfahrt hinaus lässt sich der Ansatz auf individuelle Messaufgaben übertragen, bei denen bewegte oder verformte Objekte unter Betriebsbedingungen erfasst werden müssen und nur ein Kamerastandpunkt verfügbar ist.