Entwicklung und Implementierung einer Methodik zur Massenabschätzung im Entwurfsprozess von unbemannten Luftfahrzeugen

Abstract

Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer neuartigen Methode zur Massenabschätzung einer möglichst großen Bandbreite von Starrflügel-UAS. Zu diesem Zweck werden zunächst Möglichkeiten zur Kategorisierung von UAS beschrieben und Besonderheiten der verschiedenen Kategorien aufgezeigt. Eine Literaturrecherche zu vorhandenen Methoden zur Strukturmassenabschätzung wird getrennt nach empirischen und analytischen Vorgehensweisen durchgeführt. Als nächstes wird das genutzte Framework zur Auslegung von Luftfahrzeugen - SUAVE - vorgestellt und seine Fähigkeiten beschrieben. Da analytische Strukturmassenabschätzungen meist nur für bestimmte Konfigurationen anwendbar sind, wird zur Erhöhung der Bandbreite an analysierbaren Modelltypen ein empirischer Ansatz gewählt. Zur Durchführung wird zunächst eine Datenbank von verschiedensten Typen von UAS erstellt und beschrieben, für die ein Verfahren zur benutzergesteuerten dynamischen Bildung von Regressionen entwickelt wird. Durch das Verfahren können sowohl die maximale Abflugmasse als Startwert für eine iterative Auslegung als auch komponentenbasierte oder Gesamtstrukturmassenabschätzungen durchgeführt werden. Durch die Integration in SUAVE kann bei der Abschätzung sonstiger Komponenten auf eine Vielzahl von bereits implementierten Methoden zurückgegriffen werden. Die Gesamtstrukturmassenabschätzung wird auf eine Vielzahl von Modellen unterschiedlicher Kategorien und Materialien angewandt. Die komponentenbasierte Abschätzung wird anhand einer Auswahl von Segelflugzeugmodellen demonstriert. Zuletzt wird die entwickelte Methode im Rahmen einer Analyse der Flugleistungsdaten vorhandener UAS eingesetzt.