Simulation des Windenstarts : Seitenbewegung und Bodenmodell

• Simulation of glider winch launch : lateral/directional motion and ground modeling

Gäb, Andreas; Nowack, Jan; Alles, Wolfgang

Aachen : Publikationsserver d. RWTH Aachen Univ. (2009)
Konferenzbeitrag

In: 33. Symposium für Segelflugzeugentwicklung, 19./20. November 2009, Darmstadt
Seite(n)/Artikel-Nr.: 24 Folien

Kurzfassung

Auf dem Symposium für Segelflugzeugentwicklung 2008 wurden bereits Simulationsergebnisse zum Windenstart präsentiert. Die Simulationsumgebung des Lehrstuhls für Flugdynamik wurde seitdem um verschiedene Komponenten erweitert, um eine vertiefte Analyse dieser verbreiteten Startweise von Segelflugzeugen zu erlauben. Die erste Erweiterung betrifft das Pilotenmodell, welches nun alle drei primären Steuerorgane umfasst. Für das Seitenruder wurde ein Regler zur Vermeidung von Schiebewinkeln kombiniert mit einem Gierdämpfer angesetzt. Der Querruderkanal verfügt über einen Rolldämpfer und eine Rollagehaltung, deren Sollwert aus dem fest vorgegebenen Soll-Bahnazimut berechnet wird. Menschliche Faktoren wie Reaktionszeit und neuromuskuläre Verzögerung werden für das gesamte Pilotenmodell berücksichtigt. Der Regler wird erst ab Erreichen einer Sicherheitshöhe eingeblendet, vorher werden die Trimm-Ruderausschläge konstant gehalten. Zusätzlich wurde sowohl für das Fluggerät als auch für das Seil ein Bodenmodell integriert. Am Fluggerät werden hierzu verschiedene mögliche Kontaktpunkte definiert, die Räder oder exponierte Strukturelemente wie z.B. Flügelspitzen umfassen können. Jedes finite Seilelement bildet ebenfalls einen Kontaktpunkt. Die Normalkraft ergibt sich hierbei aus der Annahme eines Feder-Dämpfer-Systems für den Kontaktpunkt. Mit Hilfe des Gleitreibungskoeffizienten lässt sich auch die Reaktionskraft in der Bodenebene bestimmen. Neben dem eigentlichen Bodenmodell bilden höhenabhängige Faktoren auf die Beiwerte der Längsbewegung den aerodynamischen Bodeneffekt ab. Mit der so erweiterten Simulation wurden verschiedene Analysen durchgeführt. Darunter befinden sich Parameterstudien zu Einflüssen wie z.B. Anrollvorgang und Seitenwind sowie Vergleiche zu den Ergebnissen ohne Verwendung der neuen Modellkomponenten.