Simulation eines hochgeregelten Hubschraubers mit Lenkradsteuerung

Abstract

Einen Hubschrauber zu fliegen braucht viel Geschicklichkeit und Training. Autofahren hingegen kann fast jeder erlernen. Diesem Vorurteil widmete sich Drees bereits 1987 und entwarf einen "easy-to-fly"-Hubschrauber, der sich ähnlich einfach steuern lassen sollte wie ein PKW. Gazda hatte schon lange zuvor, in den 1940ern, versucht, einen Hubschrauber mit Lenkrad zu steuern, konnte sein Projekt aber nicht erfolgreich zu Ende bringen. Heutige Fly-by-Wire-Architekturen ermöglichen die Integration von Bedienelementen, ohne dass diese mechanisch mit den Steuerflächen des jeweiligen Fluggeräts verbunden sein müssen. Dies eröffnet vollkommen neue Designmöglichkeiten zur Steigerung von Komfort und Effizienz. Während Sidesticks bereits intensiv erforscht wurden und werden, gibt es wenige andere Alternativen zu konventionellen Hubschraubersteuerknüppeln. Warum also nicht etwas Neues wagen und die Ideen von Drees und Gazda in die Realität umsetzen? Ein hochgeregelter Hubschrauber mit Lenkradsteuerung verspricht einfaches Fliegen für professionelle Piloten wie auch für zukünftige Piloten, die von ihrem – oft immensen – Vorwissen aus dem Straßenverkehr profitieren können. Der vorgeschlagene Vortrag wird, basierend auf den Ergebnissen des europäischen Forschungsprojektes myCopter, einen Einblick in die Entwicklung einer Lenkradsteuerung für Hubschrauber geben. Der Ansatz ist, ein Lenkrad als primäres Steuerorgan zu nutzen, das anstatt des zyklischen Steuerknüppels integriert wird. Eine Drehung des Lenkrads sorgt je nach Fluggeschwindigkeit für eine Gier- oder Rollbewegung des Hubschraubers. Über Fußpedale können Beschleunigungs- und Verzögerungskommandos gegeben werden. Die Höhensteuerung erfolgt wahlweise über einen konventionellen Kollektivhebel oder aber über Schaltwippen am Lenkrad. Ein zusätzlicher 8-Wege-Schalter ermöglicht Präzisionskommandos im Langsamflugbereich. Das Konzept wurde bereits erfolgreich im AVES Simulationszentrum des DLR Braunschweig erprobt. Im Vortrag wird insbesondere auf die Modellierung der Steuerungsalgorithmen eingegangen. Statt eines physikalisch basierten Hubschraubermodells mit Regelung wurde ein Ansatz gewählt, der die direkte Vorgabe von Flugeigenschaften erlaubt. Abgeleitet aus den Vorgaben des ADS-33E-PRF wurden für jede Steuerachse Transferfunktionen definiert, die sich mit wenigen Parametern variieren lassen. Die Steuerungsalgorithmen wurden außer zur bodengebundenen Simulation im AVES auch erfolgreich als Kommandomodell auf dem Forschungshubschrauber ACT/FHS im realen Flugversuch erprobt.