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Fliegen am Limit

Professionelle Plattform zur Entwicklung neuer Flugbereichssicherungsfunktionen in Autopiloten

Ein unbemannter Flugversuchsträger auf Basis einer HK36R Super Dimona im Maßstab 1:3 dient als Testplattform zur Validierung neuer Flugbereichssicherungsfunktionen.

Mai 2015: Der sichere Flugbereich moderner Flugzeuge wird nicht nur durch aerodynamische und strukturelle, sondern auch zunehmend durch systemtechnische Grenzen beschränkt. Um diese Grenzen nicht zu verletzen und gleichzeitig eine Überbeanspruchung einzelner Teilsysteme der Flugsteuerung zu verhindern, werden ausreichend große Sicherheitsreserven vorgesehen. Diese Sicherheitsreserven oder auch Leistungsreserven eines hochautomatisierten Flugsteuerungssystems sind de-facto nicht nutzbar und stellen ein großes Optimierungspotenzial dar. Die TU Hamburg-Harburg untersucht im Rahmen des Projekts ULTRA (Unmanned Low-cost Testing Research Aircraft) neue Ansätze zur Flugbereichssicherung, um die Leitungsreserven nutzbar zu machen, ohne das Sicherheitsniveau zu reduzieren. Dazu steht eine professionelle Testinfrastruktur für virtuelle und reale Flugversuche zur Verfügung. Die Entwicklung und der Test der erforderlichen Algorithmen entspricht einem Rapid-Prototyping-Prozess der Luftfahrt.

SIL- und HIL-Simulationen mit dSPACE

Ausgehend von einer validierten Flugsimulationsumgebung auf Basis von MATLAB®/Simulink® erfolgt die modellbasierte Analyse und Auslegung aller wesentlichen Software-Komponenten. Hierzu steht eine leistungsfähige Labor-Infrastruktur zur Verfügung, dessen Kern ein dSPACE Echtzeitsystem bildet. Bestandteile der Echtzeitsimulation sind neben dem flugdynamischen Modell des Versuchsträgers auch Umgebungs-, System- und Sensoremulationsmodelle. Je nach Grad der Integration realer Systemkomponenten (Flugversuchsrechner, Sensorik, Aktuatorik etc.) werden die neuen Flugbereichssicherungsfunktionen per Model-in-the-Loop (MIL), Software-in-the-Loop (SIL) oder Hardware-in-the-Loop (HIL) getestet.

Versuchsträger mit dSPACE MicroAutoBox an Bord

Für die Evaluierung der Flugbereichssicherungsfunktion im realen Flugversuch steht ein unbemannter Versuchsträger auf Basis einer HK36R Super Dimona im Maßstab 1:3 zur Verfügung. Für die schnelle und einfache Applikation der in MATLAB/Simulink entwickelten Algorithmen auf den Flugversuchsträger befindet sich eine dSPACE MicroAutoBox an Bord. Sensoren, z.B. zur Erfassung der relevanten aerodynamischen Größen wie Geschwindigkeiten, Lage, Position sowie Anstell- und Schiebewinkel, sind über einen CAN-Datenbus angebunden. Die Kommunikation zum Flugsteuerungssystem erfolgt durch die MicroAutoBox über PWM.

Mobile Bodenstation für reale Flugversuche

Während des Flugversuchs werden die Daten über einen Telemetrielink an eine mobile Bodenstation gesandt. Speziell entwickelte Werkzeuge erlauben die Planung, Steuerung und Überwachung der Flugversuche sowie die Analyse der empfangenen Telemetriedaten. Moderne Anzeigekonzepte erlauben das schnelle Erfassen der kritischen Flugparameter für den Piloten und den Flugversuchsingenieur.
 
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