Flying CPACS Conceptual Propeller Aircraft in a Ground-Based Flight Simulator

Kurzfassung

Deutsch: Diese Arbeit stellt eine Prozesskette zur Überführung konzeptioneller Flugzeugentwürfe aus dem Common Parametric Aircraft Configuration Schema (CPACS) in eine bodengebundene Flugsimulationsumgebung auf Basis von FlightGear und dem Flugdynamikmodell JSBSim vor. Hierzu wurde eine Schnittstelle entwickelt, welche relevante Flugzeug-, Massen-, Triebwerks- und Aerodynamikdaten aus CPACS extrahiert und automatisiert in ein JSBSim-kompatibles Format überführt. Zur Validierung der Simulationsumgebung wird ein auf CPACS basierendes Cessna-F406-Referenzmodell herangezogen. Die ausreichende Übereinstimmung der simulierten Flugdaten und der Daten eines Flugversuches bestätigt, dass dieses Vorgehen zur Untersuchung konzeptioneller Flugmodelle geeignet ist. Diese Prozesskette wird auf einen realitätsnahen Abflug vom Forschungsflugplatz Würselen-Aachen angewendet und die daraus gewonnenen Flugleistungsdaten werden anschließend für eine Systemlärmberechnung mit PANAM verwendet. Die Ergebnisse demonstrieren die Eignung der Prozesskette zur frühzeitigen Bewertung konzeptioneller Propellerflugzeuge hinsichtlich Flugleistung und Lärmauswirkungen.

Englisch: This work presents a process chain for transferring conceptual aircraft designs from the Common Parametric Aircraft Configuration Schema (CPACS) into a ground-based flight simulation environment based on FlightGear and the flight dynamics model JSBSim. For this purpose, an interface was developed that extracts relevant aircraft, mass, propulsion, and aerodynamic data from CPACS and automatically converts them into a JSBSim-compatible format. To validate the simulation environment, a CPACS-based Cessna F406 reference model is used. The sufficient agreement between the simulated flight data and data obtained from a real flight test confirms that this approach is suitable for investigating conceptual aircraft models. The process chain is applied to a realistic departure from the Research Airfield Würselen-Aachen, and the resulting flight performance data are subsequently used for an aircraft system noise calculation with PANAM. The results demonstrate the suitability of the process chain for the early assessment of conceptual propeller aircraft with regard to flight performance and noise impact.