Computerbasierte Trajektoriengenerierung für einen bemannten Hubschrauber auf einen unvorbereiteten Landeplatz

Abstract

Bedingt durch seine Vielseitigkeit eignet sich der Hubschrauber in besonderer Weise für Luftrettungseinsätze. In einer Vielzahl von Rettungsmissionen kann der Pilot jedoch rocht auf bodengestützte Navigationshilfen zurückgreifen. Daraus resultiert eine bedingte Einsatzbereitschaft des Hubschraubers bei schlechten Sichtverhältnissen. Um Einsätze unter diesen Bedingungen dennoch zu ermöglichen sind Assistenzsysteme zu entwickeln, (lie das Situationsbewusstsein der Besatzung unter schlechten Sichtbedingungen erweitern mid ein intuitives Fliegen ermöglichen. Im Rahmen Assistenzsysteme hat diese Arbeit die Anflug- und Landephase zum Schwerpunkt, da sich 54% aller Flugun- und Zwischenfälle bei schlechten Witterungsverhältnissen während Anfing und Landung ereignen. Die nachfolgenden Ausarbeitungen befassen sich mit der Entwicklung einer autonomen Landehilfe an Bord des Helikopters fokussiert auf die Erstellung einer Anflugtrajektorie. Die Algorithmen zur Berechnung der Anflugtrajektorie orientieren sich an der Vorgehensweise eines Piloten während der Anflugplanung und -durchführung. Somit generieren (lie Planungsalgorithmen eine Anflugbahn, welche unter Beachtung aller Randbedingungen der Anflugplanung eines Piloten entspricht. Als Randbedingungen sind Topografie, Hinderniskulisse, atmosphärische Bedingungen, flugdynamische Limitierungen sowie die Erfahrungen und Fähigkeiten des Piloten und das Missionsprofil aufzuführen. Um die Akzeptanz der Hubschrauberbesatzung und der Zulassungsstellen zu erlangen sind die berechneten Anflugtrajektorien durch die Eigenschaften der verwendeten Bahnplanungsalgorithmen eindeutig, jederzeit reproduzierbar und vorhersagbar. Die Dissertation widmet sich somit der Fragestellung ob eine computerbasierte Anflugplanung das Vorgehen von Piloten bei Anflügen auf unvorbereitete Landeplätze abbilden kann. Um diese Anforderungen zu erfüllen basiert die Bahnplanung auf den Ergebnissen einer umfassenden Befragung von 80 Piloten aus den Bereichen Luftrettung, Polizei und Bundeswehr. Die Ergebnisse dieser Umfrage spiegeln eine enorme Vielfältigkeit von Anflugstrategien unterschiedlicher Piloten wider. Um der Vielzahl der Pilotenanforderungen Rechnung zu tragen ist der Planungsalgorithmus sehr flexibel aufgebaut. Um eine individuelle Anpassung der Bahnplanung an die jeweiligen Anforderungen der Piloten zu erzielen, wurde den Bahnplanungsalgorithmen die Möglichkeit gegeben sich an das jeweilige Anflugverhalten der Piloten autonom anzupassen. Diese Arbeit zeigt die Strategie der autonomen Anflugplanung und stellt die Algorithmen zur Balmplammgsberechnung im Detail dar. Abschließend werden einige Beispiele zur Anflugberechnung gezeigt mid durch Piloten - bewertet.