Untersuchung flugmechanischer Eigenschaften mit Methoden der Ähnlichkeit

• Investigation of flightmechanical characteristics with similarity methods

Hahnen, Georg; Alles, Wolfgang (Thesis advisor); Moormann, Dieter (Thesis advisor)

Aachen (2017)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2017

Kurzfassung

Ausgehend vom Entwurf über die Entwicklung bis hin zur Zulassung eines neuen Flugzeugs werden Informationen über die flugmechanischen Eigenschaften des Flugzeugs benötigt. In allen Phasen können Freiflugversuche mit dynamisch skalierten Flugmodellen einen wertvollen Beitrag liefern.Dynamische Ähnlichkeit erfordert neben einer geometrischen Skalierung die Einhaltung von gleicher relativer Flugzeugmassendichte und Froudezahl für das skalierte Freiflugmodell und das unskalierte Flugzeug.In dieser Arbeit wird gezeigt, dass sich die Methode der Freiflugversuchstechnik insbesondere für Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt und deren Zulassung nach CS-23 mit kostengünstigen Modellen anwenden lässt.Dazu wurden die Anforderungen an eine dynamische Skalierung im Hinblick auf die Anwendbarkeit für verschiedene Modellgrößen untersucht. Daraus ergab sich, dass Freiflugmodelle mit einem Abfluggewicht bis 25 kg sich besonders gut zur Erstellung von dynamisch skalierten Modellen von Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt eignen.Im Rahmen des europäischen Forschungsprojektes CESAR wurde ein dynamisch skaliertes Flugmodell der EV-55 Outback entworfen und gebaut.Für die Flugversuche wurden Manöver ausgewählt, die auch für die Zulassung von Flugzeugen nach CS-23 eingesetzt werden.Unter Anwendung der Ausgangsfehlermethode wurde eine Parameteridentifizierung des Flugmodells durchgeführt.Die Ergebnisse der Parameteridentifizierung des Flugmodells wurden auf das unskalierte Flugzeug übertragen und eine Bewertung der flugmechanischen Eigenschaften im Hinblick auf die Zulassung nach CS-23 vorgenommen.Diese Arbeit zeigt, dass dynamisch skalierte Freiflugmodelle gut geeignet sind, die Anforderungen von CS-23 zu untersuchen. Vor allem gilt dies für die Anforderungen an die statische und dynamische Stabilität, sowie für einige Flugleistungen.Die Untersuchungen konnten durchgeführt werden, obwohl eine vollständige Identifizierung aller Parameter mit den ausgewählten und durchgeführten Flugmanövern nicht gelang.Für andere, stärker allgemein gehaltene Anforderungen an Flugeigenschaften, werden weitere Informationen benötigt, um eine aussagekräftige Bewertung vornehmen zu können. Ohne einen Vergleich mit einem schon zugelassenen Flugzeug und dessen dynamisch skalierten Modell ist eine Bewertung nur eingeschränkt möglich.