Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften
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Die Reduzierung von Fluglärm ist eine der wesentlichen Herausforderungen der Luftfahrtindustrie. Dies betrifft ebenso unbemannte Luftfahrtsysteme, die zukünftig eine signifikante Rolle im alltäglichen Leben spielen werden. In diesem Zusammenhang wurde im Fachgebiet Luftfahrttechnik der TH Wildau das energetische Potential von Winglets an Propellern („Proplets“) untersucht, deren Einsatz sowohl eine Verbesserung der aerodynamischen Effizienz als auch eine Minderung der Geräuschemission versprachen. Daher musste der akustische Einfluss dieser Proplets präzise bestimmt werden.
In diesem Beitrag wird erstmals die Geräuschemission eines mit Proplets ausgerüsteten Propellers mit einem Referenzpropeller verglichen. Beide Prüfstücke sind, abgesehen von den Blattspitzen, identisch. Neben normgerechten, herkömmlichen Messungen der Schallleistungspegel sowie psychoakustischer Eigenschaften werden beide Prüfstücke mit einem Mikrofon-Array („Akustische Kamera“) untersucht, um die Lärmquellen entlang der Propellerblätter zu visualisieren. Hierfür wird erstmals ein virtuell mitrotierendes Array angewendet, um die aero-akustischen Quellen am stehenden Blatt zu identifizieren.
Privatpiloten, die sich in der Allgemeinen Luftfahrt bewegen, sind häufig anderen Gefahren ausgesetzt, als Piloten großer Verkehrsflugzeuge. Gefahrensituationen bringen Piloten schnell an Wissenslücken und Kapazitätsgrenzen. Für Privatpiloten stellt dabei der Kontrollverlust im Flug die häufigste Unfallursache dar.
Das Forschungsvorhaben Virtual Instructor for General Aviation (VIGA) des Fachgebiets Luftfahrttechnik leistet einen wesentlichen Beitrag zur Vermeidung dieser Unfälle. Ziel des Vorhabens ist es, ein Assistenzsystem zu entwickeln, das Privatpiloten frühzeitig mit Handlungsempfehlungen unterstützt, sobald diese in eine unkontrollierte Fluglage gelangen.
Dieser wissenschaftliche Beitrag stellt die Grundlagen des Forschungsvorhabens VIGA dar und beschreibt eine Konzepterstellung zur Mensch-Maschine-Schnittstelle von Assistenzsystemen der zivilen Luftfahrt unter Betrachtung der psychologischen Belastung in Notsituationen. Belastungssituationen beeinträchtigen sowohl die Wahrnehmung der Piloten, beispielsweise durch selektive Taubheit oder optische Täuschungen als auch die variierende Reaktionszeit des Piloten auf verschiedene Reize. Ziel ist es, eine geeignete Mensch-Maschine-Schnittstelle zu entwickeln, die jederzeit die Aufmerksamkeit des Piloten erlangt und Handlungsempfehlungen zielgerecht an diesen ausgibt. Erkenntnisse aus diesem Beitrag finden direkte Anwendung im Vorhaben VIGA.
Dieser wissenschaftliche Beitrag befasst sich zunächst mit der Betrachtung von neuartigen und nachhaltigen Antriebs- und Kraftstoffkonzepten für den Einsatz in der Luftfahrt, die zum Erreichen der hochgesteckten Klimaschutzziele auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene beitragen sollen. Um die Energieversorgung dieser Luftfahrzeuge gewährleisten zu können, wurde ein Tankstellensystem beispielhaft für den Flugplatz Schönhagen konzipiert, welches Strom, Wasserstoff und Power-to-Liquid-Kraftstoff für Elektro-, Wasserstoff- und Luftfahrzeuge mit konventionellem Verbrennungsmotor sowie für Hybridflugzeuge zur Verfügung stellen soll. Ziel dieses Konzeptes ist die komplette Eigenproduktion der Kraftstoffe auf dem Flugplatz. Hierzu wurden rechtliche, wirtschaftliche und vor allem technische Voraussetzungen untersucht und ausgewertet sowie Berechnungen bezüglich der benötigten Kraftstoff- und Stromkapazitäten durchgeführt.
Die Erwärmung unterschiedlicher Materialien im Kontext verschiedener Anwendungen kann anhand der Bestrahlung mit Mikrowellen in geeignet konstruierten Öfen erfolgen. Der vorliegende Beitrag beginnt mit einer Vorstellung der mikroskopischen Mechanismen der Erwärmung von Materie mittels Mikrowellen sowie einem Abriss ihrer theoretischen Beschreibung. Im Folgenden werden die breitbandige dielektrische Spektroskopie und die Simulation elektromagnetischer Felder als Hilfsmittel eingeführt, die Effizienz des mikrowellenbasierten Heizens für bestimmte Materialien vorab einschätzen zu können. Nach der Vorstellung zweier unterschiedlicher Mikrowellenanlagen, namentlich eines Kammer- und eines Durchlaufmikrowellenofens, wird die thermische Behandlung unterschiedlicher Materialien mittels Mikrowellen an drei Beispielen illustriert.
In the last decades, laser machining of fused silica has gained in importance where the main challenge is to overcome the high transmission of this medium in order to achieve surface absorption. One approach is plasma treatment using hydrogenous process gases. In doing so, a near-surface glass layer is chemically modified by a removal of oxygen and an implantation of hydrogen, resulting in the formation of optically active defects and an increase in absorption. Against this background, the impact of the plasma power on plasma-induced increase in absorption of fused silica was investigated in the present work. Here, the highest efficiency of the plasma treatment process was found at the lowest applied plasma power whereas for higher plasma powers, a notably lower increase in absorption was observed. This effect is attributed to the decomposition of plasma species required for initiating the formation of optically active defects within the glass. Such decomposition increases with rising power due to the corresponding increase in electric field strength within the plasma. This finding is of substantial interest for an extensive understanding of plasma-glass interactions.
Die Lokalisierung in Innenräumen, die sich nicht auf Satellitennavigation wie GPS verlassen kann, ist nach wie vor eine Herausforderung. Viele Methoden zur Lokalisierung in Innenräumen beruhen auf Funksignalen oder anderen Sendern (z.B. Infrarot), die eine kostenintensive Infrastruktur erfordern, die in einem Gebäude installiert werden muss. Außerdem sind diese Techniken ungenau, wenn Reflexionen der Signale in einem Gebäude auftreten. Die Forschungsgruppe Telematik der TH Wildau hat für diese Problemstellung ein optisches Verfahren zur Innenraumlokalisierung entwickelt, das die Kamera eines mobilen Geräts verwendet. Dieser Ansatz erfordert nur die Verfügbarkeit von mehreren identifizierbaren Landmarken, die kostengünstig in einem Gebäude installiert werden können. In diesem Beitrag soll eine Möglichkeit vorgestellt werden, dieses landmarkenbasierte Verfahren mit der Augmented Reality-Bibliothek ARCore von Google zu erweitern, um eine kontinuierliche Positionsermittlung zu ermöglichen, auch wenn vorübergehend keine Landmarken durch die Gerätekamera erfasst werden können.
Die funktionale Kopplung von photoaktiven Nanostrukturen mit Enzymen stellt eine neue Strategie zum Aufbau lichtgesteuerter biohybrider Systeme dar. Hier sind Untersuchungen zusammengefasst, welche die effiziente Kontaktierung der FAD-abhängigen Glukosedehydrogenase (FAD-GDH) mit Hilfe eines Osmium-Redoxpolymers (P Os ) an PbS-Quantum Dots (PbS QDs) zeigen, welche direkt auf dreidimensionalen TiO 2 -Elektrodenstrukturen synthetisiert wurden. Diese biohybriden Strukturen erlauben die Licht-induzierte Oxidation von Glukose. Dazu wird zunächst ein Verfahren vorgestellt, bei welchem durch den Aufbau invers-opaler TiO 2 (IO-TiO 2 ) Strukturen hohe Bindungskapazitäten für die Integration von QDs, Redoxpolymer und Enzym erreicht werden. In Folge wird gezeigt wie elektrochemische Signalketten durch Licht gesteuert werden können, indem Ladungsträger in den QDs unter Beleuchtung erzeugt werden. Diese Aktivierung ermöglicht dann die Ausbildung einer Elektrontransferkaskade vom Enzym über das Redoxpolymer zu den QDs und final zur IO-TiO 2 -Elektrode. Die resultierenden anodischen Photoströme können durch das Potential, die Lichtintensität und die Glukosekonzentration moduliert werden. So können in Anwesenheit von Glukose Photoströme von bis zu 207 μA/cm2 und erste Oxidationssignale bereits bei einem Potential von -540 mV vs Ag/AgCl, 1 M KCl erhalten werden. Dies entspricht einem Potentialgewinn von über 500 mV im Vergleich zu nicht lichtsensitiven Elektroden. Das vorgestellte biohybride System kombiniert Vorteile einer großen Oberfläche (durch IO-TiO 2 -Struktur), die effiziente Ladungsträgergenerierung und -trennung an der QD/TiO 2 -Schnittstelle sowie die effiziente Kontaktierung von FAD-GDH mit den QDs mit Hilfe eines Redoxpolymers. Die Ergebnisse verdeutlichen das Potential dieser leistungsfähigen Photobioanode für die Sensorik und die Erzeugung von Energie aus Licht und Glukose.
Gegenstand dieser Veröfffentlichung ist eine Reimplementierung des TSNI (Time Series Network Identification)-Tools zur Rekonstruktion von genregulatorischen Netzwerken aus Zeitserien von Gen-Expressionsprofilen. Das auf gewöhnlichen Differentialgleichungen basierende Tool wurde algorithmisch verbessert und an die Verarbeitung großer Datensätze angepasst. Durch Ausschöpfung des Potentials moderner Multi-CPU und GPU-Architekturen wurden die erforderlichen Berechnungen erheblich beschleunigt. Bei der Überführung des mit Matlab implementierten Tools in die Programmiersprache C wurde zudem die Bedienbarkeit verbessert.
Durch Einsatz der GPU-beschleunigten Mathematik-Bibliothek MAGMA konnten unter Verwendung eines normalen Desktop-Rechners Leistungssteigerungen um das 18,7-fache bei 11.000 Genen verzeichnet werden. Darüber hinaus rekonstruierte das verbesserte TSNI weitaus mehr biologisch richtige Beziehungen als vergleichbare Anwendungen.
Dieser wissenschaftliche Beitrag stellt die Untersuchung einer modernen Sicherheitskontrollspur für Passagiere und Handgepäck dar, wie sie unter anderem am Flughafen Berlin-Brandenburg Willy Brandt (BER) Anwendung finden wird. Nach einer Beschreibung der Verfahrensabläufe einer Sicherheitskontrolle entsteht unter Verwendung realer Passagierparameter und analysierter Prozesszeiten mit der Simulationssoftware CAST Terminal ein detailliertes Modell, mit dem die Passagierkapazität der Kontrollspur untersucht und ein eventueller Engpass lokalisiert werden kann. Durch zielgerichtete Veränderungen in der Personalbesetzung der Handgepäck-Nachkontrolle sollen daraus folgende kapazitive Auswirkungen bei einer Betrachtung unterschiedlicher Szenarien unter Variation der Alarmrate der Handgepäckprüfanlage untersucht werden. Mit steigender Alarmrate verschiebt sich der Kapazitätsengpass aus der Gepäckaufnahme in die Handgepäck-Nachkontrolle, was den Einsatz eines zweiten Nachkontrolleurs erforderlich macht.
Diese Publikation befasst sich mit dem Langzeitverhalten der Schutzeigenschaften von weichballistischem ultra-hochmolekularem Polyethylen. Vorrangig soll die Frage geklärt werden, ob dieses Material qualitätsmindernde Erscheinungen im Schutzverhalten aufweist, die mit seinem fortschreitenden Alter einhergehen. Um diese Frage zu klären, wurden anhand zahlreicher Beschussversuche an polizeilichen Schutzwesten und Prüfmustern statistisch verlässliche Daten gesammelt und anschließend unter verschiedenen Blickwinkeln ausgewertet. Ein wesentliches Ergebnis der Untersuchungen ist, dass sich die Schutzeigenschaften von weichballistischem ultra-hochmolekularem Polyethylen zumindest über einen Zeitraum von 30 Jahren nicht nennenswert ändern.