A. Hamann, A. Köthe, R. Luckner

Die flugdynamischen Eigenschaften moderner Verkehrsflugzeuge werden in hohem Maße durch das Flugsteuerungssystem und dessen Flugregelungsfunktionen beeinflusst. Die Ruderausschläge werden nicht mehr vom Piloten direkt kommandiert, sondern passend zu einem kommandierten Parameter der Flugzeugbewegung, wie einer Lastvielfachen- und Rollratenvorgabe, berechnet. Dadurch kann ein einheitliches Flugverhalten über die gesamte Flugenveloppe erreicht werden. Heutige Flugregler beinhalten eine große Anzahl von Funktionen, die zum einen die Flugeigenschaften aktiv verbessern (z.B. Dämpferfunktionen) und zum anderen einen sicheren Flugbetrieb gewährleisten (z.B. Einhaltung von Flugbereichsgrenzen). Gleichzeitig verändern sie das Verhalten des Flugzeuges beim Durchfliegen atmosphärischer Störungen. Die Berücksichtigung von Flugregelungsfunktionen bei der Berechnung von Böen- und Manöverlasten ist deshalb entscheidend für realistische Simulationsergebnisse. In diesem Konferenzbeitrag wird die Entwicklung generischer Flugreglermodule vorgestellt, welche bestehende Simulationswerkzeuge für die Lastenanalyse um den Bereich Flugregelung erweitern. Anhand der Flugzeuggeometrie, Massenverteilung und den elastischen Eigenformen des Flugzeuges werden mit einfachen Methoden flugmechanische Modelle erstellt. Anhand dieser Modelle werden die flugmechanischen Eigenschaften des Flugzeuges analysiert und nach Kriterien der MIL-F-8785C und MIL-F-9490D bewertet. Durch Einsatz eines Basisreglers werden die dort geforderten Flugeigenschaften eingestellt. Die Reglermodule orientieren sich an Regelungskonzepten moderner Verkehrsflugzeuge und verfügen nur über solche Funktionen, die für dynamische Simulationen aeroelastischer und strukturdynamischer Problemstellungen relevant sind.

The flight dynamics of modern commercial aircraft are highly influenced by the flight control system and its flight control functions. Control surface deflections are no longer directly commanded by the pilot, but are calculated according to a specified parameter of the aircraft's motion, such as a load factor or roll rate. This allows for consistent flight behavior across the entire flight envelope. Modern flight controllers incorporate a large number of functions that actively improve flight characteristics (e.g., damping functions) and ensure safe flight operations (e.g., adherence to flight envelope limits). Simultaneously, they modify the aircraft's behavior when flying through atmospheric disturbances. Therefore, considering flight control functions when calculating gust and maneuver loads is crucial for realistic simulation results. This conference paper presents the development of generic flight controller modules that extend existing simulation tools for load analysis to include flight control capabilities. Based on the aircraft geometry, mass distribution, and elastic mode shapes, flight mechanics models are created using simple methods. These models are then used to analyze the aircraft's flight mechanics and evaluate them according to the criteria of MIL-F-8785C and MIL-F-9490D. The required flight characteristics are set using a basic controller. The controller modules are based on the control concepts of modern commercial aircraft and include only those functions relevant for dynamic simulations of aeroelastic and structural dynamic problems.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2014, Augsburg

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2015

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 9 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2015012312454

Flugregelung, Flugzeugvorentwurf

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23.01.2015