Flugbereichsbegrenzung unter Berücksichtigung relevanter Zustandsgrößen und inhärenter Dynamiken

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird eine neuartige Methode zur automatischen Einhaltung der Flugenveloppe von Hubschraubern entwickelt. Dies erfolgt im Gegensatz zu bisher bekannten Methoden innerhalb des Referenzmodells des Flugregelungssystems. Limitiert werden sollen die Beschleunigungskommandos, um mit dem erforderlichen Schub einen festgelegten Maximalwert nicht zu überschreiten. Die Erprobung und Anwendung des Systems erfolgt auf dem unbemannten Hubschraubersystem ARTIS, das vom Institut für Flugsystemtechnik des DLR als Technologiedemonstrator entwickelt wird. Nach einem allgemeinen Einstieg in die Ziele und Methoden von Envelope-Protection-Systemen werden einige Flugbereichsbegrenzungen erörtert, die für einen sicheren Betrieb von Hubschraubern zu beachten sind. Essentiell für die Begrenzung von Beschleunigungsvorgaben ist die Kenntnis des Zusammenhanges zwischen kommandierten Beschleunigungen, Lage und notwendigem Schub. Daher wird zunächst ein entsprechendes Beschleunigungsverhalten mathematisch hergeleitet und in das Referenzmodell implementiert. Eine Invertierung dieses Zusammenhanges erlaubt eine Limitierung der Eingangsgrößen in Abhängigkeit der Kollektivbeschleunigung als einschränkendem Parameter. Ein Demonstrator verdeutlicht die prinzipielle Funktionsweise der Limitierung. Durch eine Implementierung in das Referenzmodell des ARTIS wird seine Funktionalität belegt und in einer nachfolgenden Analyse kritisch betrachtet.