Untersuchung des Windenstarts von Segelflugzeugen mit Hilfe einer Sechs-Freiheitsgrade-Simulation

Santel, Christoph; Gäb, Andreas; Nowack, Jan

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2009)
Konferenzbeitrag

In: 32. Symposium für Segelflugzeugentwicklung ; Deutsches Segelflugmuseum Wasserkuppe ; Gersfeld/Rhön, 20./21.11.2008 / DLR Braunschweig

Kurzfassung

Mit der Entwicklung leistungsfähigerer und schwererer Fluggeräte sowie neuer Windentechnologien stellt sich erneut die Frage nach dem optimalen Windenstart. Zur Beantwortung dieser Frage wurden bisher nur statische oder quasi-statische Drei-Freiheitsgrade-Simulationen des Fluggerätes im Windenstart durchgeführt. Aus diesem Grund wurde am Lehrstuhl für Flugdynamik im Rahmen einer Studienarbeit eine Simulation des Windenstarts in MATLAB/Simulink aufgebaut. Diese basiert auf einer existierenden generischen Sechs-Freiheitsgrade-Simulation, wodurch das Ersetzen oder Modifizieren einzelner Komponenten, wie etwa dem Fluggerät, deutlich vereinfacht wird. Neben einem einfachen Piloten- sowie Windenfahrermodell wurde die Simulation um Herstellerangaben zu Winde und Seil erweitert. Die Daten des Fluggerätes, einer ASK-21, wurden aus Flugversuchen in einem vorherigen Projekt ermittelt und in die Simulation integriert. Das Seilmodell beruht auf einer Finite-Elemente-Methode und bietet somit die derzeit höchstmögliche Genauigkeit der Abbildung. Mittels der Simulation wurden Variationsrechnungen bezüglich der Seileigenschaften, "Sollbruchstelle", des Piloten- und Windenfahrerverhaltens sowie des Windes durchgeführt, um Aussagen über den "optimalen" Windenstart treffen sowie eine Gefahrenbewertung abgeben zu können. Des Weiteren wurde eine Fehleranalyse durch die bisher existierenden Näherungen des Seils (Gerade, Parabel, FEM) durchgeführt. Der Lehrstuhl für Flugdynamik wird die bisherigen Arbeiten an der Simulation des Windenstarts fortsetzen und die aufgebaute Simulation um zusätzliche Komponenten erweitern. Vorgesehen ist vor allem die Simulation in Bodennähe, wie z.B. die Berücksichtigung des Bodeneffektes sowie das Verhalten des Seils und des Flugzeuges am Boden.