Steuerbarkeit eines Flugzeugs mit aktivem Hochauftriebssystem mithilfe eines entlang der Spannweite segmentweise kontrollierbaren Klappensystems

Abstract

In dieser Arbeit wird die Steuerbarkeit eines Flugzeugs mithilfe eines aktiven Hochauftriebssystems untersucht. Das im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 880 entworfene Referenzflugzeug bildet die Grundlage der Untersuchung. Bei diesem Flugzeug werden pro Flügel sechs Klappensegmente mit separat ansteuerbaren Kompressoren ausgestattet, welche die komprimierte Luft für die Ausblasung generieren. Dabei soll die Annahme überprüft werden, dass eine Steuerung mithilfe der Ausblasung das Potential besitzt, konventionelle Stellflächen zu unterstützen oder vollständig zu ersetzen. Der Einfluss von Fehlerfällen in den einzelnen Klappensegmenten wird ebenfalls berücksichtigt. Um diese Untersuchung vorzunehmen, wird zunächst ein bestehender theoretischer Modellansatz zur Modellierung der Auftriebsverteilung in Abhängigkeit der Ausblasung in ein Simulinkmodell des Gesamtflugzeugs implementiert. Anschließend werden durch Linearisierung und dynamische Simulationen insbesondere die Rollsteuerbarkeit anhand bestehender Kriterien und die Steigfähigkeit durch Erzeugen einer direkten Auftriebskraft untersucht. Danach werden Flugmanöver mithilfe eines entwickelten Flugreglers durchgeführt und der Einfluss verschiedener Faktoren, wie z.B. der Aktuatordynamik, auf das Manöver getestet. Die Untersuchung der Auswirkungen einer Kompressorfehlfunktion auf Flugmanöver und die Möglichkeit zur regelungstechnischen Aussteuerung einer solchen Fehlfunktion bildet ebenfalls einen Teil dieser Arbeit.