Auslegung eines Aktuators für Forschungszwecke

Abstract

Das Konzept des More Electric Aircraft wird bei zukünftigen Flugzeugarchitekturen speziell hinsichtlich der Flugsteuerung eine entscheidende Rolle spielen. In diesem Kontext zeigt das Institut für Flugsystemtechnik Möglichkeiten auf, elektromechanische Aktuatoren (EMA) in die primäre Flugsteuerung großer Zivilflugzeuge zu integrieren. Hierfür soll ein aus modularen Off-the-Shelf-Komponenten aufgebauter Aktuator entwickelt werden und in eine bestehende Prüfstandsumgebung eines Airbus A320 Querruders eingebunden werden. Dies eröffnet perspektivisch breite Anwendungen in der Forschung, wie z.B. im Bereich der Regelung und der Überwachung sicherheitskritischer Komponenten. Im Rahmen der Arbeit wird anhand von auf der Dimensionsanalyse basierenden Skalierungsgesetzen untersucht, in wieweit sich diese Methodik für den schnellen Vorentwurf von elektromechanischen Komponenten eines entsprechenden EMAs eignet. Die Umsetzung erfolgt dabei in der Implementierung eines Auslegungstools, dessen Architektur in Anlehnung an das mechatronische V-Modell im Sinne der Anforderungsanalyse und Lösungssynthese konzipiert ist. Seitens der Anforderungsanalyse wird das hauseigene Entwurfswerkzeug Paradise eingesetzt, um die qualitativen und quantitativen Anforderungen zu definieren. Die Modellierung der Komponenten und eine Optimierung auf Systemebene unter Einhaltung der erstellten Anforderungen erfolgt in der Programmiersprache Python. Die Validierung der Methode erfolgt durch den Vergleich zwischen der gewichtsoptimierten Lösung und entsprechenden Off-the-Shelf-Komponenten.