Moderne Flugzeugkonfigurationen zeichnen sich durch den Einsatz von Leichtbauweisen und hochgestreckten Flügeln aus, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Dies führt zu flexibleren Flügelstrukturen, für die aeroelastische Fragestellungen an Bedeutung gewinnen. Ein Beispiel ist die Zeitabhängigkeit der aerodynamischen Kräfte durch im Flug auftretende Strukturverformungen. Diese Effekte können durch eine instationäre Aerodynamik beschrieben werden. Hierzu eignet sich insbesondere die potentialtheoretische, panelbasierte Doublet Lattice Method (DLM). In dieser Arbeit soll deshalb eine bestehende DLM für einen flexiblen Flugversuchsträger implementiert werden.

Aufgaben:

• Einarbeitung in die Grundlagen der Aeroelastik und instationären Aerodynamik
• Einarbeitung in die theoretischen Grundlagen der DLM
• Implementierung einer bestehenden DLM für die flexible G-Flights Dimona
• Analyse und Bewertung der Ergebnisse

Zukünftige moderne und aerodynamisch optimierte Flügel werden auf Grund von hoher Streckung und dem Einsatz von Leichtbauweisen eine erhöhte Flexibilität aufweisen. Aus diesem Grund soll ein flexibler Flügel (ca. 3m Halbspannweite) für Untersuchungen im Windkanal entworfen werden. Basierend auf einem bereits existierenden Flügelmodell (s.o.) sollen geeignete Maßnahmen zur Erhöhung der Flexibilität (z.B. Erhöhung der Flügelstreckung) getroffen und konstruktiv umgesetzt werden. Um die Praxistauglichkeit des Entwurfs zu bewerten, sollen grundlegende Analysen der Aerodynamik und Strukturfestigkeit mit Hilfe geeigneter Tools (z.B. XLFR5 und Abaqus) durchgeführt werden.

Aufgaben:

• Einarbeitung in die Grundlagen der Aerodynamik & Flügelkonstruktion
• Konstruktion des flexiblen Flügels in CATIA, SolidWorks oder einer vergleichbaren Software
• Überschlägige Aerodynamikanalyse mit z.B. XFLR5 zur Ermittlung der Lastverteilung
• Strukturseitige Analyse des entworfenen Flügels mit einem geeigneten FEM-Tool

Moderne Flugzeugkonfigurationen zeichnen sich durch den Einsatz von Leichtbauweisen und hochgestreckten Flügeln aus, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Dies führt zu flexibleren Flügelstrukturen, deren Dynamik häufig mit modalen Koordinaten beschrieben wird. Um die Strukturdynamik im Flug zu bewerten und/oder zu regeln, ist die Kenntnis dieser nicht-messbaren, modalen Größen erforderlich. Hierfür eignen sich Beobachteransätze oder Zustandsschätzer wie z.B. Kalman-Filter. In dieser Arbeit soll deshalb ein Beobachter zur Schätzung dieser modalen Zustandsgrößen der Strukturdynamik entworfen werden.

Aufgaben:

• Einarbeitung in die Grundlagen der Aeroelastik bzw. Strukturdynamik
• Einarbeitung in die Grundlagen von Zustandsbeobachtern
• Implementierung einer adäquaten Methode in MATLAB/Simulink unter Berücksichtigung geeigneter Messgrößen
• Dokumentation und Bewertung der Ergebnisse

Moderne Flugzeugkonfigurationen setzen vermehrt auf intelligente Funktionen zur Steigerung der Gesamteffizienz. Der intelligente Tragflügel ist hierbei ein potentielles Konzept, dass durch modernste Technologien bspw. den Einsatz von Strukturlastabminderung ermöglicht und somit entscheidend das Gewichtspotential der Flügelstruktur steigert. Die Grundlage hierfür ist die akkurate Erfassung des aktuellen Belastungszustandes eines Flugzeug. Vor allem für neuartige Flugzeugkonfigurationen ist die daraus bestimmbare Belastungshistorie bei der Entwicklung des Flugzeugs und über dessen Lebenszeit von essentieller Bedeutung. Deshalb soll in aktuellen Forschungsarbeiten am Institut für Flugzeug-Systemtechnik eine Strukturlastendatenbank definiert und aufgebaut werden, die in Kombination mit smarten KI-Funktionen sowie gängigen Analyseprozessen diese wichtigen Informationen bereitstellen kann.

Aufgaben:

• Einarbeitung in die Grundlagen der Strukturlasten an Tragflügeln, Datenbanken und industrielle Praxis,
• Aufbau einer Lastendatenbank
• Implementierung von smarten KI-Funktionen (bspw. Clusteranalyse, Anomalie- / Ausreißerdetektion) und erste Analyseprozesse zur Strukturlastuntersuchung

Im Rahmen verschiedener Projekte am FST werden neue Flugzeugkonfigurationen mit neuen Steuerflächenlayouts am Flügel untersucht. Flugeigenschaftsanforderungen und Anforderungen an die Flugleistungen, sowie die Manövrierbarkeit stellen dabei zentrale Punkte bei der Auslegung und Bewertung der Konfigurationen dar. Um eine schnelle und automatische Prüfung der Anforderungen durchzuführen, soll eine generische virtuelle Testumgebung basierend auf Simulink Test erstellt werden. Diese soll für Simulationsmodelle mit festgelegten Ein- und Ausgangsgrößen vordefinierte Testszenarien durchlaufen und bewerten können. Die Testumgebung soll anhand typischer Anforderungen an die Rollsteuerung demonstriert werden.

Aufgaben:

• Einarbeitung in die zulassungsrelevanten Anforderungen an die Flugsteuerung und Flugeigenschaftsforderungen
• Entwickeln einer geeigneten Teststrategie
• Umsetzung der Teststrategie in Simulink Test mit Eignung zur späteren Erweiterung um relevante Flugeigenschaftstests
• Konkrete Umsetzung der Testszenarien für die Bewertung der Rolleigenschaften (Steuerung um die Längsachse)