Validierung eines 4D-Flight Management Systems (FMS) für Luftverkehrssimulatoren

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Kurzfassung

Moderne Verkehrsflugzeuge sind zunehmend mit 4D-Flight Management Systems (FMS) ausgestattet. Ein 4D-FMS berechnet für jeden Flug die Flugbahn eines Flugzeugs und über-prüft deren Einhaltung laufend. Durch die Kopplung von 4D-FMS mit bodengebundenen Pla-nungsinstrumenten erhofft sich die Forschung zusätzliche Verbesserungen im Luftverkehrs-ablauf. Insbesondere die Abwicklung lärmschonender und treibstoffarmer Anflugverfahren ohne die heute üblichen Kapazitätseinbußen bei deren Durchführung liegt im Fokus. Für die Untersuchung künftiger Flugprozesse werden Luftverkehrssimulatoren verwendet. Um neue Technologien in die Simulation einbeziehen zu können, müssen die Luftverkehrs-simulatoren in der Lage sein, deren Funktionalität abzubilden. Die vorliegende Arbeit unter-sucht den Luftverkehrssimulator NARSIM auf diese Fähigkeit. Er ist der Standardsimulator für Human-In-The-Loop-Simulationen am Institut für Flugführung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Die vorliegende Validierung der 4D-FMS-Funktionalität bildet eine Entscheidungsgrundlage dafür, ob dieser Simulator für künftige Projekte des Instituts für Flugführung eingesetzt wird. Basis für die Validierung bildet die Verifikation der vorhandenen 4D-FMS-Funktionalitäten. Die Analyse dieser Funktionen fand in Form von Black-Box-Tests statt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anforderungen an das 4D-FMS in NARSIM weitgehend erfüllt werden. Für die Validierung wurde ein realer Anflug des DLR-Flugversuchsträgers ATRA im Simulator nach-gebildet. Die effektiv geflogene Trajektorie des ATRA diente dabei als Vergleichswert für die Validität des 4D-FMS in NARSIM. Es zeigte sich, dass sich der Geschwindigkeitsverlauf der beiden Anflüge grundlegend unterscheidet. Die Höhenprofile von Realanflug und Simulation hingegen korrelieren unter Einbeziehung spezifischer Sinkraten hochgradig. Bezüglich der Einhaltung von Vorgaben für das Flugprofil liegen beide Flugzeuge innerhalb der jeweils ge-setzten Toleranzbereiche. Damit ist die grundsätzliche Validität des 4D-FMS in NARSIM be-legt. Um eine weitere Annäherung der Simulation an die Realität zu erreichen, werden im Rahmen dieser Arbeit Optimierungsmöglichkeiten erarbeitet und diskutiert.

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• Validierung eines 4D-Flight Management Systems (FMS) für Luftverkehrssimulatoren. (deposited 25 Sep 2012 14:42) [Gegenwärtig angezeigt]