Ein flugregelungsorientiertes Modellierungs- und Simulationsframework für Hyperschall-Gleitflugkörper

Abstract

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erforscht derzeit verschiedene Schlüsseltechnologien für die operationelle Integration von autonomen Hyperschallflugsystemen in unterschiedliche Anwendungsfelder. Ein Konzept, welches derzeit gerade für wehrtechnische Zwecke von besonderem Interesse ist, ist das Hypersonic Glide Vehicle (HGV) Wellenreiterkonzept. Dieses im Hyperschall agierende Flugsystem führt aufgrund der überlegenen atmosphärischen Manövrierbarkeit im Vergleich zu konventionellen Flugkörpern zu neuartigen Bedrohungslagen. Um die Leistungsfähigkeiten und das Bedrohungspotenzial solcher hypersonischen Vehikelklassen zielgerichteter analysieren zu können, arbeitet das DLR derzeit an einem eigenen hypersonischen Gleitflugkörperkonzept, dem Generic Hypersonic Glide Vehicle 2 (GHGV-2). Für die Entwicklung performanter Flugregelungssysteme, welche die Systemdynamik des entworfenen Vehikels angemessen und robust handhaben können, sind zielgerichtete flugregelungsorientierte Modellierungs- und Simulationsumgebungen erforderlich. Dieser Vortrag stellt zunächst das vom DLR entwickelte generische Hyperschall-Gleitflugkörperkonzept GHGV-2 vor und diskutiert darauf aufbauend die für dieses System entwickelten Flugregelungs- und Flugführungsarchitekturen. Im Anschluss wird die etablierte Simulations- und Analyseumgebung schrittweise vorgestellt und erörtert. Es wird aufgezeigt, wie das entwickelte Framework es erlaubt, mithilfe von parametrisierten Analysewerkzeugen verschiedene Arten von relevanten Modellunsicherheiten zu berücksichtigen und deren Auswirkungen auf das flugdynamische Verhalten und die Leistung der implementierten Reglerarchitekturen zu bewerten. Dabei werden auch Analysemethoden diskutiert, welche in der Lage sind, mögliche Angriffsszenarien zu simulieren und auf Basis der extrahierten Informationen die Performance der Flugführungs und -reglelungssysteme mit Hinblick auf höher gelagerte Missionsziele zu evaluieren.