Energieautonomer Funknetzwerkknoten für Luftfahrzeuge

Abstract

Energieautonome Funknetzwerkknoten sind die Grundlage f€ ur vielf€ altige Ü berwachungsaufgaben, die drahtlos € ubernommen werden k€ onnen. Ein Sensornetzwerk ist in der Lage, Ü berwachungsaufgaben kosteneffizient zu € ubernehmen, wenn Maßnahmen zur Energieversorgung wegfallen. Daher ist dieser Ansatz f€ ur die Luftfahrtindustrie interessant, um z. B. die Flugzeugstruktur hinsichtlich Sch€ aden zu € uberwachen. F€ ur energieautonome Aufgaben ist einerseits der Energieverbrauch des Funksensorknotens wichtig und andererseits die Verf€ ugbarkeit einer regenerativen Energiequelle. Zudem wird ein effektives Energiemanagement ben€ otigt, das die regenerativ gewonnene Energie in einen f€ ur den Sensor geeigneten Parameterbereich umwandelt. Im Folgenden wird ein solches System f€ ur den Einsatz in Luftfahrzeugen vorgestellt, bestehend aus Funksensorknoten, Energieverwaltungseinheit und einer regenerativen Energiequelle. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der regenerativen Energiequelle, welche auf einem thermoelektrischen Generator (TEG) beruht, der sich die wechselnden Temperaturen in der Flugzeugstruktur bei Start und Landung zunutze macht. Eine Seite des thermoelektrischen Generators wird der sich € andernden Umgebungstemperatur ausgesetzt, w€ ahrend die andere mit einer W€ armekapazit€ at verbunden wird. Durch diesen Ansatz wird ein Temperaturgradient am TEG erzeugt und € uber den Seebeck-Effekt eine autonome Energiequelle geschaffen. Das Gesamtsystem wurde in einer Klimakammer getestet, und die ersten Ergebnisse sind vielversprechend.Ó Springer-Verlag 2010

Physikalische Chemie

“…Daher bietet es sich an, diese Technik überall dort zu verwenden, wo thermische Energie in größerer Menge ungenutzt entweicht. Von der Energiequelle für autarke Sensorik (energy harvesting, einige 10 µW)1_48,1_49 beispielsweise in Flugzeugen,1_50,1_51 bis zum thermoelektrischen Generator im Automobil (einige hundert W)1_52,1_53 sind vielerlei Anwendungen vorstellbar 1_54. Dabei wurde in den letzten Jahrzehnten der Wirkungsgrad erhöht 1_55…”

Classification techniques for adaptive distributed networks and aeronautical structures.

“…EMBRAER's SHM system is centralized, i.e., the sensors along the structure send all their information to a central processor. Besides centralized methods, there is a large interest in developing smart distributed sensor networks for SHM; several works have been published concerning sensor networks with some calculation capacity and wireless communication, looking at reducing cabling requirements [14][15][16][17]. Sensor networks fully distributed along the aircraft structure are envisioned, placed during manufacturing and capable of continuously collecting information in real time about the structure state throughout its lifetime, particularly during flight; hence, less cabling, thus less weight, is fundamental.…”