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Flight mechanical analysis of a solar-powered high-altitude platform

Hasan, Yasim Julian und Roeser, Mathias Stefan und Hepperle, Martin und Niemann, Steffen und Voß, Arne und Handojo, Vega und Weiser, Christian (2022) Flight mechanical analysis of a solar-powered high-altitude platform. CEAS Aeronautical Journal. Springer. doi: 10.1007/s13272-022-00621-2. ISSN 1869-5590.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s13272-022-00621-2

Kurzfassung

The German Aerospace Center (DLR) is currently developing an unmanned experimental solar-powered fixed-wing high-altitude platform designed to be stationed in the stratosphere for several days and to carry payload for earth observation missions. This paper deals with a flight mechanical analysis of the aircraft within the preliminary design phase. For this purpose, it briefly describes all disciplines involved in the preliminary design and gives an insight into their methods used. Subsequently, it presents an assessment of the aircraft in terms of stability and control characteristics. Doing so, it first deals with a dynamic stability investigation using a non-linear 6-degrees-of-freedom flight dynamic model with a simple quasi-stationary approach to account for flexibility, in which the aerodynamic derivatives are given for different airspeed-dependent flight shapes. The investigations show that the aircraft is naturally stable over the complete flight envelope. It does not have a typical short period mode. Instead, the corresponding mode involves altitude and airspeed changes to a large extent. At low airspeeds, the Dutch roll and spiral modes couple and form two non-classical modes. Second, it presents a control surface design evaluation process for the aircraft based on a flight mechanical requirement. This requirement addresses the necessary control authority to counteract the aircraft's responses due to gust encounters to not exceed afore-defined limits and to prevent the aircraft from entering a flight condition that it cannot be recovered from.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191079/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Flight mechanical analysis of a solar-powered high-altitude platform
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hasan, Yasim JulianYasim.Hasan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5081-223XNICHT SPEZIFIZIERT
Roeser, Mathias Stefanmathias.roeser (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9529-7518NICHT SPEZIFIZIERT
Hepperle, MartinMartin.Hepperle (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Niemann, SteffenSteffen.Niemann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9272-0635NICHT SPEZIFIZIERT
Voß, ArneArne.Voss (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2266-7853143956418
Handojo, Vegavega.handojo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6030-2383NICHT SPEZIFIZIERT
Weiser, ChristianChristian.Weiser (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2968-6961NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 November 2022
Erschienen in:CEAS Aeronautical Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1007/s13272-022-00621-2
Verlag:Springer
ISSN:1869-5590
Status:veröffentlicht
Stichwörter:High-altitude platform, Solar-powered aircraft, Flight mechanics, Preliminary design, Gust encounter simulations, Stability and control
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Unbemannte Flugsysteme
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugsystemtechnik > Flugdynamik und Simulation
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
Institut für Aeroelastik
Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik
Institut für Flugsystemtechnik
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Funktionsleichtbau
Hinterlegt von: Hasan, Yasim Julian
Hinterlegt am:30 Nov 2022 10:42
Letzte Änderung:09 Okt 2023 08:57

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