Entwicklung einer automatischen Koppeleinheit für das Einfangen einer wiederverwendbaren Trägerstufe im In-Air-Capturing

Abstract

Ein breites Forschungsthema der Raumfahrt ist die Wiederverwendbarkeit von Raketenstufen. Ein Verfahren, mit dem eine solche Stufe zu einem Startplatz zurückgeführt werden kann, ist das In-Air-Capturing, bei dem die Raketenstufe von einem weiteren Luftfahrzeug eingefangen wird, um an einen Bestimmungsort geschleppt zu werden. Auf Grundlage des erwarteten Flugverhaltens der Raketenstufe und des Schleppers wird ein Verfahren vorgestellt, bei dem mit einem geregelten Fangkorb eine Kopplung beider Vehikel realisiert werden kann. Als Versuchsträger für spätere Machbarkeitsstudien sollen kleine unbemannte Luftfahrzeuge dienen. Die vorliegende Arbeit präsentiert die mechanische und aerodynamische Auslegung dieser Koppeleinheit, die zu ihrer grundlegenden Konfiguration führten, sowie die Ideen, die die Basis für den ge-wählten Ansatz sind. Darüber hinaus wird das Verfahren zur Implementierung der Rollstabilisierung und der Regelung der Position der Koppeleinheit vorgestellt. Die Funktionalität des Entwurfs und die Steuerbarkeit der Koppeleinheit werden anhand von Flugversuchsdaten gezeigt.