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Flugmechanische Modellierung (vereinfacht)

© TUB

Aufgabe der Flugmechanik ist es, die Bewegung des Flugzeuges zu beschreiben, um Leistungen und Eigenschaften des Gesamtsystems Pilot-Flugzeug zu bestimmen und ggf. zu verbessern.
Die Flugregelung umfasst den Entwurf von Regel- und Steuergesetzen für den manuellen, automatischen und autonomen Flug so wie zur optimalen Auslegung von Flugzeugen hinsichtlich ihrer Flugeigenschaften. Die Aeroelastik beschreibt das stationäre und dynamische Verhalten elastischer Flugzeugstrukturen unter Luftkräften. Alle drei Disziplinen arbeiten beim Entwurf moderner, leicht und flexibel gebauter Flugzeuge, die nur noch reglerunterstützt fliegbar sind, eng zusammen.

Lehre

In der Vorlesung Flugmechanik werden die Bewegungsgleichungen aufgestellt, stationäre Flugzustände und ihre Stabilität untersucht, das dynamische Verhalten des Flugzeugs nach Pilotenkommandos und unter Windstörungen berechnet, sowie Flugeigenschaften (Stabilität und Steuerverhalten) ermittelt. In Flugleistung wird vermittelt, wie Leistungskennwerte (z.B. Reichweiten, Start- u. Landestrecken, Treibstoffverbrauch, Nutzlast) berechnet werden. In der Experimentellen Flugmechanik werden Flugeigenschaftskennwerte im Flugversuch bestimmt. Methoden der Regelungstechnik führt in die regelungstechnischen Grundlagen ein, die in der Veranstaltung Flugregelung beim Behandeln des Aufbaus von Flugreglern und ihrer einzelnen Regelschleifen (Dämpfer, Lage- und Bahnregler) benötigt werden. In Aeroelastik wird die Modellierung und Methodik auf elastische Flugzeuge erweitert.

Forschung

A330/340 Full-Flight-Simulator an der TU Berlin

© ZFB

Die Forschung konzentriert sich auf Flugeigenschaftsuntersuchungen, Entwurf von Flugregelsystemen und die dazugehörenden Modelle und Methoden. Da das Zusammenwirken von Pilot und Flugzeug zentrale Bedeutung hat, sind der Forschungssimulator SEPHIR (Simulator for Educational Projects and Highly Innovative Research, im Aufbau) und der zugelassene Airbus A340/330 Flugsimulator die wichtigsten Forschungsinstrumente.
Aeroelastische Verformungen und der Einfluss komplexer, äußerer Strömungen werden mit speziellen, rechenintensiven Verfahren berechnet, die für eine Echtzeit-Simulation hohe Rechnerleistung erfordern.
Aktuelle Forschungsthemen sind:

• Entwicklung von Pilotenmodellen
• Einfluss von Wirbelschleppen auf die Flugsicherheit
• Flugregelung zur Automatisierung beim bemannten und unbemannten Flug
• Flugeigenschaftsanalysen für elastische Flugzeuge
• Simulatorstudien zu lärmarmen Anflugverfahren, die durch den Einsatz neuer Stellflächen möglich werden
• Verbesserte, an die Versuchsaufgabe angepasste Vermittlung von Bewegungseindrücken in der Flugsimulation

Aerodynamisches Modell zur Berechnung von Wirbelschleppeneinflüssen

© TUB

Bei diesen Projekten steht die Untersuchung der Pilotenreaktion im Vordergrund: entweder auf äußere Störungen (z.B. Wirbelschleppen) oder auf geänderte Flugeigenschaften (infolge spezieller Flugzeugbauweisen, durch aeroelastische Verformungen oder verbesserte Flugregelgesetze).