Flight Path Reconstruction zur CA-Berechnung im Projekt HINVA

Kurzfassung

In den Monaten Juni bis August 2013 hat das Institut für Flugsystemtechnik (FT) im Projekt HINVA (High-Lift IN-Flight Validation) die CA-Berechnung zu Flugversuchen mit dem Airbus A320 ATRA durchgeführt. Zur Überprüfung der Flugversuchsdatenqualität und möglicher Nachkalibrierung einzelner Signale wurde das Verfahren der sog. „Flight Path Reconstruction (FPR)“ angewendet. Die Berechnung der CA-Verläufe erfolgte schließlich mit den FPR korrigierten Signalen. Das Projekt HINVA hat die globale Zielsetzung, der verlässlichen Bestimmung des Maximalauftriebes einer Verkehrsflugzeugkonfiguration vor dem Leistungsnachweis durch den Flugversuch mit den Methoden numerischer Simulation und kryogener Windkanalversuche im Europäischen Transsonischen Windkanal (ETW). Dabei ist auf Basis der in HINVA gewonnenen Erkenntnisse eine neuartige Simulationsstrategie für den Einsatz numerischer Verfahren und des ETW zu erarbeiten, die direkt in den Entwurf und die Leistungsvorhersage von Hochauftriebskonfigurationen unter den Randbedingungen des industriellen Entwicklungsprozesses bei Airbus einfließt und damit umgehend genutzt werden kann. Dieses Ziel lässt sich nur durch ein synergetisches Zusammenspiel aller drei Methoden und unter Ausnutzung aller Möglichkeiten und Vorteile von Quervergleichen erreichen. Ein solches Vorgehen bei der Validierung ist bislang einzigartig und wird als die einzige Möglichkeit betrachtet, um die dringend geforderte Verbesserung in der Genauigkeit der Leistungsvorhersage zu erreichen. Voraussetzung dabei ist die Konzentration auf eine gemeinsame konfigurative Basis (zwischen Airbus und DLR), die durch die A320-200 gegeben ist. Der Maximalauftrieb wird beim Leistungsnachweis im Flugversuch durch das Erfliegen des Überziehmanövers ermittelt. Der erreichbare Maximalauftrieb ist von der aerodynamischen Auslegung her insbesondere für die Landekonfiguration relevant. Daneben ist auch der Maximalauftrieb der Reiseflugkonfiguration zu untersuchen, da das Überziehen dieser einfacheren Konfiguration mit eingefahrenem Hochauftriebssystem ebenfalls zulassungsrelevant ist und wegen der deutlich geringeren geometrischen Komplexität wesentliche Erkenntnisse zum Überziehen durch Quervergleiche mit der Landekonfiguration ermöglicht. Die wichtigsten aerodynamischen Leistungsparameter sind der Maximalauftrieb CA,max und der Anstellwinkel α(CA,max) bei dem dieser auftritt. [1] Da die Messdaten, die in den Flugversuchen aufgezeichnet wurden, in ihrem „Rohzustand“ nicht zur Berechnung verwendet werden können, müssen diese zunächst aufbereitet werden. Dies liegt daran, dass auf die Messsignale der weitgehend unbekannte Sensorfehler aufgeprägt sind, die atmosphärischen Bedingungen das Messsignal beeinflussen und weitere Effekte wie turbulente Anströmung der Sensoren eine Rolle spielen. Um aus den Messsignalen den Auftriebsbeiwert CA,max zu berechnen, müssen diese Einflüsse identifiziert werden und das „Rohsignal“ entsprechend korrigiert werden. Dies wird mittels der sog. Flight Path Reconstruction erreicht. Im Folgenden wird dieses Verfahren kurz erläutert.