Untersuchung eines neuen Böen-Generators für den RTG-Windkanal

Abstract

Multikopter-Fluggeräte werden von vertikal montierten Festpropellern angetrieben, wobei die Stabilisierung durch gegenläufige Rotorbewegungen erfolgt. Die Steuerung des Auftriebs erfolgt durch Erhöhung oder Verringerung der Motordrehzahl der einzelnen Propeller, was über computerüberwachte Regelkreise mit entsprechender Sensorik zur Fluglageüberwachung realisiert wird. Die dazu notwendigen Technologien sind mittlerweile verfügbar. Ein Problem in diesem Zusammenhang ist, dass derartige Fluggeräte keine klassischen Stabilisierungselemente in Form von Tragflächen besitzen, was sie äußerst anfällig für sich schnell ändernde Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten macht, die als Böen bezeichnet werden. Solche Böen sind gerade bei Flügen in oder entlang von Häuserschluchten in Großstädten ein äußerst kritisches Moment. Ein autonomes Steuerungssystem muss in der Lage sein, darauf adäquat zu reagieren, um auch unter solchen Bedingungen immer eine stabile Fluglage garantieren zu können. Hier ist der Einsatz von Windkanalanlagen mit einem Böen-Generator eine Grundvoraussetzung, um durch Modellierung der natürlichen Windturbulenz Böen zu erzeugen und die Böen-Reaktionen auf Multikopter insbesondere auf instationäre aerodynamische Effekte an Festpropellern zu untersuchen. Hierzu wurde gezielt für die Rotortestanlage Göttingen, kurz dem RTG-Windkanal, ein MultikopterRotorteststand aufgebaut. Zur Untersuchung der Böen Reaktionen soll im RTG-Windkanal zur aerodynamischen Untersuchung der Böen-Reaktionen ein eigens entwickelter Böen Generator installiert und im Rahmen dieser Arbeit die instationären aerodynamischen Effekte anhand einer CFD-Simulation des neuen Böen-Generators untersucht werden.