Implementierung einer echtzeitfähigen Simulation eines hochelastischen Fluggeräts mithilfe vereinfachter Modellierungsmethoden

Kurzfassung

Diese Arbeit befasst sich mit einer echtzeitfähigen Simulation eines hochelastischen Flügels bzw. eines Fluggeräts mit hochelastischen Flügeln. Für nicht starre Flügel ist eine starke Beeinflussung zwischen dessen struktureller Verformung und aerodynamischen Kräften gegeben. Der Flügel wird dafür in einzelne starre Elemente (Lumped-Mass) unterteilt. Mit Feder-Dämpfer-Kombinationen werden die strukturellen Eigenschaften wiedergegeben. Die aerodynamische Berechnung des Tragflügels erfolgt über eine nichtlineare Traglinienmethode. Die mechanische Simulation ver- wendet die C++-Bibliothek Simbody für die Berechnung der Bewegungsgleichungen. Mit dem Fokus auf die Echtzeitfähigkeit wurden Performanceoptimierungen des Simulationsalgorithmus durchgeführt und beurteilt. Darüber hinaus wurde die Simulation auf struktureller und aerodynamischer Ebene verifiziert und mit einem Experiment verglichen. Der Algorithmus wurde so gestaltet, dass während der Simulation einige Parameter wie die Anströmung, externe Kräfte und Materialparameter manipuliert werden können. Diese Arbeit dient als Grundlage für eine gesamte Simulation eines Fluggeräts und hat den Zweck, Steuer- und Regelungsalgorithmen, Auslegungsparameter und Flugverhalten einzuschätzen und zu testen.