C. Heck, P. Eichhorn, F. Silvestre

In diesem Paper wird die Schnellzeitsimulationsumgebung CATSim um ein Regelgesetz für automatisches und kontinuierliches Klappenfahren erweitert und validiert. CATSim ist eine an der TU Berlin entwickelte Punktmassensimulation zur Vorhersage flugdynamischer Bahnbewegungsgrößen. Mit CATSim können Bahnbewegungsgrößen und Flugleistungsparameter für verschiedene Anflugprofile innerhalb weniger Sekunden auf handelsüblichen Computern berechnet und bewertet werden. Die neuartige Klappenfahrfunktion ACMSFS (automatic continuous moving slat/flap system) beinhaltet die zwei Regelgesetze zur kontinuierlichen Regelung des Hochauftriebssystems PAeromin und GreenDot. Um schnelle Parameterstudien mit dem ACMSFS durchführen zu können, wird die in CATSim bestehende Implementierung von PAeromin um GreenDot ergänzt. Die Validierung und Bewertung der Implementierung des Regelgesetzes GreenDot in CATSim werden am Forschungssimulator SEPHIR durchgeführt. Die Validierung basiert auf acht Anflugszenarien mit verschiedenen Energieniveaus. Die Bewertung beruht auf der Fluggeschwindigkeit, dem Schubniveau und den Ausschlagwinkeln des Hochauftriebssystems. In den Simulationen mit CATSim ergab sich, dass das Einfahren der Klappen bei steigenden bzw. unstetigen Fluggeschwindigkeiten nicht stattfindet. Dies schränkt die Aussagekraft der Simulationsergebnisse bzw. der vorhergesagten Bahnbewegungsgrößen für dynamische Anflüge in CATSim ein. Des Weiteren wird der Treibstoffverbrauch bei Anflügen mit höheren Schubniveaus nicht ausreichend akkurat simuliert. Trotz der Einschränkungen zeigen die Simulationsergebnisse eine solide Vorhersage der allgemeinen Bahnbewegungsgrößen durch CATSim.

This paper describes the extension and validation of the high-speed simulation environment CATSim by adding a control law for automatic and continuous flap control. CATSim is a point mass simulation developed at TU Berlin for predicting flight dynamic trajectory motion parameters. With CATSim, trajectory motion parameters and flight performance parameters for various approach profiles can be calculated and evaluated on standard computers within seconds. The novel flap control function ACMSFS (automatic continuous moving slat/flap system) incorporates the two control laws for the continuous control of the high-lift system PAeromin and GreenDot. To enable rapid parameter studies with ACMSFS, the existing implementation of PAeromin in CATSim is extended to include GreenDot. The validation and evaluation of the GreenDot control law implementation in CATSim are performed on the SEPHIR research simulator. The validation is based on eight approach scenarios with different energy levels. The evaluation is based on the airspeed, thrust level, and deflection angles of the high-lift system. Simulations with CATSim revealed that flap retraction does not occur at increasing or variable airspeeds. This limits the reliability of the simulation results and the predicted trajectory parameters for dynamic approaches in CATSim. Furthermore, fuel consumption during approaches with higher thrust levels is not simulated with sufficient accuracy. Despite these limitations, the simulation results demonstrate a solid prediction of general trajectory parameters by CATSim.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2022, Dresden

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2022

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 11 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2022110413552900566581

10.25967/570367

automatisch kontinuierliches Hochauftriebssystem, Schnellzeitsimulation, Anflug, Flugsimulation

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Heck, C.; Eichhorn, P.; Silvestre, F. (2022): Implementierung und Validierung des Regelgesetzes für kontinuierliches Klappenfahren entsprechend der Geschwindigkeit des besten Gleitens in die Simulationsumgebung CATSim. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/570367. urn:nbn:de:101:1-2022110413552900566581.

04.11.2022