TU Berlin

Flugmechanik, Flugregelung und Aeroelastizität SEPHIR

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SEPHIR - Simulator for Educational Projects and Highly Innovative Research

Einleitung

Flugsimulation wird zu sehr unterschiedlichen Zwecken eingesetzt:

  • zur Pilotenausbildung und zum Pilotentraining auf realitätsgetreuen von den Luftfahrtbehörden zertifizierten Flugsimulatoren, um teure Flugstunden zu sparen und in sicherer Umgebung das Verhalten in kritischen Situationen üben zu können,
  • zur Entwicklung von neuen Flugzeugen und ihren Regel- und Anzeigesystemen, um verschiedene Entwürfe zu bewerten, sie zu validieren, Fehlerfälle zu untersuchen und Flugversuchsprozeduren zu definieren,
  • in der Ausbildung von Luft- und Raumfahrtingenieuren, um den Studenten die dynamischen Flugeigenschaften zu demonstrieren und ihnen experimentell beispielsweise die Wirkung von Steuerkommandos, Modifikationen von Baugrößen und Reglerkoeffizienten vorzuführen.
  • Da der Mensch bei diesen Flugsimulationen immer als Pilot miteingebunden ist, muss sie in Echtzeit erfolgen. Natürlich gibt es darüber hinaus für andere Zwecke auch Simulationen, für die Echtzeit nicht erforderlich ist.

Ziele

Ziel von SEPHIR ist es, am Institut für Luft- und Raumfahrt einen modular aufgebauten Flugsimulator zu besitzen, dessen generisches Cockpit einem modernen Verkehrsflugzeug entspricht, und der in Lehre und Forschung eingesetzt werden kann und zwar

  • um mit ihm Flugeigenschaften, innovative Bedien- und Anzeigekonzepte und neuartige Simulationsmodelle in Forschungsprojekten zu untersuchen,
  • um den Studenten die Theorie, die in den Vorlesungen vermittelt wird, in praktischen Übungen im Flugsimulator zu veranschaulichen.

Dazu müssen Software und Hardware vom Fachgebiet an verschiedenartige Forschungsaufgaben flexibel angepasst werden können. SEPHIR ist auch ein wichtiger Bestandteil des Simulatorverbundes am Institut, zu dem der AARES-Simulator des Fachgebietes Flugführung und der Airbus A330/A340-Flugsimulator des Zentrums für Flugsimulation Berlin (ZFB) gehören.

Geschichte

VFW-614 ATD
Lupe

Der Simulator wurde für die Vorentwicklung eines 100-sitzigen Verkehrsflugzeugs verwendet und diente ab 1997 im nationalen Technologieprojekt "Electronic Flight Control System, EFCS" zur Entwicklung der elektronischen Flugsteuerung des Technologieträgers VFW-614 ATD (Advanced Technology Demonstrator). Airbus Deutschland GmbH hat der TU Berlin den ATD-Forschungs-Flugsimulator - aus Anlass der Berufung von Prof. Dr.-Ing. Luckner - an das Institut für Luft- und Raumfahrt, Fachgebiet für Flugmechanik, Flugregelung und Aeroelastizität für Forschung und Lehre gestiftet.

Bilder vom Simulator in Hamburg

Technische Daten der VFW-614 ATD
Hersteller
Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker GmbH
Spannweite
21,50 m
Länge
20,60 m
Flügelfläche
64,00 qm
Max. Startgewicht
19.950 kg
Höchstgeschwindigkeit
700 km/h
Max. Flughöhe
25.000 ft
Max. Reichweite
1.200 km
Max. Passagiere
44

Abbau und Aufbau

Juli 2005 wurden das Simulator-Cockpit und Teile des Sichtsystems in Einzelteile zerlegt und in zwei großen Containern verpackt vom Airbus-Werk in Hamburg nach Berlin transportiert. Nach dem Umzug des Simulators an die TU-Berlin waren viele Umbauarbeiten notwendig um SEPHIR an die räumlichen und technischen Gegebenheiten anzupassen. Zudem erfolgte eine Erweiterung mit zusätzlichen Komponenten (z.B. generisches Overhead Panel, Erhöhung der Anzahl der Displays).

Simulatorausstattung

System

Die Berechnung der Simulation muss in Echtzeit erfolgen. Dafür steht ein iHawk Multiprozesseorsystem von Concurrent zur Verfügung mit einem entsprechenden Echtzeitbetriebssystem, das auf Linux basiert. Die Kommunikation zwischen den Systemen erfolgt über eine 1GBit Ethernet-Vernetzung. Der gesamte Aufbau ist auf Flexibilität ausgelegt um Änderungen und Neuerungen möglichst schnell und einfach einbringen zu können.

Visual

Endanflug auf den Flughafen Frankfurt mit eingeblendeten Wirbelschleppen und Head-Up-Display
Lupe

Der Simulator besitzt ein hochwertiges Sichtsystem mit einer Kollimatoroptik, die das Bild durch halbdurchlässige Spiegel in das Cockpit projiziert, so dass der Pilot seine Augen theoretisch auf unendlich fokussieren kann (real ca. 20m). Dieses ist für die Realitätstreue sehr wichtig. Das System besteht aus 4 Kollimatoren mit 3 Kanälen. Der Frontkanal für den Piloten und Copiloten wird gesplittet.

Cockpit

SEPHIR Cockpit
Lupe

Im Cockpit werden für alle zum Fliegen wichtigen Bedienelemente originale Flugzeugteile verwendet, wie z.B. Sidesticks, Seitenruderpedale, Schub-, Klappen- und Fahrwerkshebel, da diese für die Bewertung von Flugeigenschaften essentiell sind. Die Instrumentierung wird aus Kostengründen auf kommerziellen Displays dargestellt.

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