Bewertung und Entwurf von agilen und hoch gepfeilten Flugzeugkonfigurationen

Abstract

Die nächste Generation militärischer Kampfflugzeugkonfigurationen werden vermutlich nicht nur bemannte Konfigurationen sein. Unbemannte hochagile UAVs werden in sogenannte FCAS-"Future Combat Air Systems" eingebunden sein. Neben den damit verbundenen Herausforderungen unbemannter Systeme in Bezug auf autonomes Fliegen und das unbemannte Fliegen im Verbund mit anderen bemannten Systemen im kontrollierten Luftraum, stellt die Entwicklung der Plattform selbst höchste Anforderungen an eine Reihe von luftfahrttechnischen Disziplinen. Diese Anforderungen unterscheiden sich zum Teil wesentlich von denen konventioneller Konfigurationen. Das DLR hat sich im Rahmen von wehrtechnischen Projekten die Aufgabe gestellt, einen Beitrag zum Entwurf, der Analyse und Bewertung der Flugeigenschaften und Flugleistungen von hochagilen UAV und ihren Komponenten zu leisten. Im Rahmen der wehrtechnischen grundfinanzierten Forschung beschäftigt sich das DLR schon sehr lange mit der Vorhersage des Manöver- sowie Stabilitäts- und Steuerungsverhalten von hoch gepfeilten, hoch agilen militärischen Konfigurationen. Im Rahmen des internen DLR-Projektes FaUSST (Fortschrittliche aerodynamische UCAV Stabilitäts- und Steuerungs-Technologien) wurden numerische und experimentelle Verfahrensweisen zur Entwicklung und Beurteilung von unbemannten Kampfflugzeugen weiterentwickelt. Grundlage waren die Ergebnisse und Verfahrensentwicklungen aus den DLR-Projekten TIVA-II, UCAV-2010 und UCAV-Strukturen II. Zu den Schwerpunkten des Projektes gehörten die Weiterentwicklung und Bewertung von UCAV-relevanten Technologien aus den beteiligten Fachdisziplinen, sowie die Erweiterung der Entwurfsumgebung durch höherwertige numerische Verfahren. Darüber hinaus stand die Verbesserung der numerischen Verfahren zur Beurteilung der Aerodynamik und der Flugeigenschaften unbemannter Kampfflugzeuge im Fokus der Untersuchungen. Umfangreiche Windkanalexperimente dienten hierbei sowohl der Entwicklung und Erprobung der aerodynamischen Bewertungsverfahren und Flugeigenschaftsanalysen als auch der Erweiterung der Datenbasis für die Verfahrensvalidierung. Im Nachfolgeprojekt Mephisto soll die Gesamtentwurfsfähigkeit des DLR von UAVs in der Zukunft weiter ausgebaut werden. Ein wesentlicher Baustein ist ein progressiver Ansatz, der den Vorentwurfsprozess mit höherwertigen Verfahren verbindet. Ein Ansatz mit Verfahren verschiedenster Eindringtiefen soll dazu dienen, zum einen die nichtlinearen Entwurfsparameter über höherwertige Verfahren schon im Vorentwurf zu berücksichtigen, als auch eine Strategie zu entwickeln mit Methoden ordnungsreduzierter Modellbildung zu entwickeln, um mit wenigen hochgenauen zeitintensiven und kostspieligen Simulationen den fehlenden Entwurfsraum für die Vorhersage des Stabilitäts- und Steuerungsverhalten und die Eigenschaften der Flugzeugkonfiguration optimal zu ergänzen. Im Rahmen des deutschen Luft- und Raumfahrtechnik Kongresses wurde im Rahmen von drei Sitzungen zum Thema Bewertung und Entwurf von agilen und hoch gepfeilten Flugzeugkonfigurationen ein Überblick über einen Teil der Ergebnisse aus dem Projekt FaUSST sowie erste Ergebnisse des Projekts Mephisto vorgestellt. Der vorliegende Bericht ist eine Zusammenfassung dieser Beiträge zu dem Thema.