TU Berlin

Flugmechanik, Flugregelung und Aeroelastizität LAPAZ II

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LAPAZ II - Luft-Arbeits-Plattform für die Allgemeine Zivilluftfahrt II

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LAPAZ II ist ein für zweieinhalb Jahre (01.10.2010 - 31.12.2013) angelegtes und im Rahmen des nationalen Luftfahrtforschungsprogramms (LUFO IV) gefördertes Projekt zur Entwicklung eines automatischen Flugsteuerungssystems für Luftarbeitsflugzeuge.

Einleitung

Weltweit besteht ein Markt für leistungsfähige und effiziente Luftarbeits- und Forschungsflugzeuge in der Klasse STEMME S15. Im Projekt LAPAZ wurde ein automatisches Flugsteuerungssystem für die S15 entwickelt, das in diesem Anschlussprojekt weiterentwickelt wird, damit das Flugzeug in der Lage  ist automatisch starten und landen zu können und als stabilisierte Messplattform auch bei Turbulenz Messflüge auszuführen.

Ziele

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Weiterentwicklung, des im LAPAZ-Projekt entwickelten hochzuverlässigen, automatischen Flugsteuerungssystem für das Luftarbeitsflugzeug Stemme S15. Zum Einen soll es um die Funktion Böenlastminderung erweitert werden, damit für Messaufgaben eine möglichst stabile Plattform zur Verfügung steht. Zum Anderen soll es möglich sein, Start und Landung komplett zu automatisieren, damit schwierige Missionen auch unbemannt durchgeführt werden können.

Im Hinblick auf eine spätere Zulassung als Arbeitsflugzeug werden Entwicklungsprozesse für komplexe, sicherheitskritische Luftfahrtsysteme und komplexe, sicherheitskritische Software für Flugzeugsysteme (SAE ARP 4754, SAE ARP 4761, RTCA DO-178B) aufgebaut und die Softwareentwicklung so nah wie möglich an diesen Richtlinien orientiert.

Projektplan

AP1000
Definitionen und Anforderungen
Erstellung aller übergeordneten Spezifikationen auf Flugzeug- und Systemebene.
AP2000
Stability and Control
Entwicklung des flugmechanischen Modells des elastischen Flugzeugs; Entwerfen und Testen von Regleralgorithmen; Entwicklung eines Hardware-in-the-loop Flugsimulators.
AP3000
AFCS Plattform
Integration und Verifikation der Regelungssoftware
AP4000
Integriertes Gesamtsystem
Flugmessanlage zur Integration in den Erprobungsträger
AP5000
Erprobung
Tests mit dem Hardware-in-the-loop Flugsimulator zur Erreichung der Flugfreigabe sowie Training des Piloten im Umgang mit dem Regelungssystem
AP6000
Auswertung
Dokumentation der Auswertung und Analyse
AP7000
Zulassungsverfahren
Erarbeiten einer Vorgehensweise zur Qualifizierung der Flugregler-Software sowie deren Integration in das Gesamtsystem „Arbeitsflugzeug“.

Aufgaben der TU Berlin

Das Fachgebiet Flugmechanik, Flugregelung und Aeroelastizität ist an dem Konzept zur Anpassung der Systemarchitektur an die neuen Funktionen beteiligt. Für Flugsimulation und Reglerauslegung wird das bestehende flugmechanische Modell des Flugzeugs um ein Modell, das die aeroelastischen Freiheitsgrade enthält, erweitert. Mit diesem Modell werden die Flugreglergesetze für die Betriebsarten Böenlastminderung sowie automatischer Start und Landung entworfen. Eine weitere wichtige Aufgabe ist es, eine effiziente, automatisierte Prozesskette zum Reglerentwurf und zum Test zu erstellen, sowie eine kostengünstige Prozesskette zum Generieren qualifizierbarer, sicherheitskritischer Software aufzubauen.Die in LAPAZ entwickelte Bedien- und Darstellungseinheit (AFCP) des Flugreglers wird um die neuen Funktionen erweitert. Die Flugregleralgorithmen werden in Software kodiert und ihre korrekte Funktionalität im Forschungssimulator SEPHIR überprüft. Zur Durchführung von Reglerintegrationstests am Flugzeug und zur Vorbereitung von Flugversuchen wird ein Hardware-in-the-Loop-Simulator (HIL) aufgebaut. Das Fachgebiet unterstützt die Projektpartner bei der Entwicklung ihrer Testanlagen, bei den Integrationsversuchen am Flugzeug sowie beim Erproben des Flugreglers am Boden (Versuche mit SEPHIR- und HIL-Simulator) und in der Luft. Für die Reglerentwicklung stellt es den Forschungsflugsimulator SEPHIR bereit und für die Flugerprobung stellt es seine Flugmessanlage zur Verfügung.

Projektpartner

  • STEMME AG
  • Institut für Luftfahrtsysteme (ILS) der Universität Stuttgart
  • Institut für Luft- und Raumfahrttechnik (ILR) der TU Berlin

Förderung

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