Optimierung fehlertoleranter Flugzeugsysteme mit mehrfachen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen

Fachgebiet:

Elektrische Energieversorgung und Brennstoffzelle

Jahr:

2010

Monat:

September

Art der Publikation:

Paper

Schlagworte:

Flugzeugsysteme, Vorentwurf, Zuverlässigkeit, Sicherheit, Optimierung, Fehlertoleranz, Redundanz, Systemarchitektur

Autoren:

Christian Raksch, F. Thielecke

Buchtitel:

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress, Hamburg 31. Aug. - 2. Sept. 2010

Der gesteigerte Funktionsumfang und die daraus bedingte erhöhte Vernetzung unterschiedlicher Flugzeugsysteme führen zu einer zunehmenden inner- und intersystemischen Komplexität aktueller und zukünftiger Systementwicklungen. Diese Komplexität wirkt sich neben der Realisierung zudem auf den Entwicklungsprozess aus, dessen Vorentwurfsphase aufgrund der bestehenden Variantenvielfalt nicht umfassend überblickt werden kann. Für eine transparente und zielführende Systementwicklung sind daher primär vor der Definition der Systemarchitektur und -technologien unterstützende Werkzeuge notwendig. Dieser Beitrag widmet sich der Optimierung von komplexen Systemarchitekturen unter Berücksichtigung von mehrfachen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen sowie zusätzlichen häufig konträren Systemparametern, wie beispielsweise der Systemmasse. Den Hintergrund hierfür bildet ein bewährtes hybrides Systemanalysemodell unter Verwendung von Zuverlässigkeitsblockdiagrammen zur Abbildung der Systemtopologien und Fehlereignisse sowie nebenläufigen endlichen Automaten zur Modellierung eines dynamischen zustandsdiskreten Verhaltens. Auf Basis dieses hybriden Modells kann mit Hilfe eines mehrfach redundanten Systemmodells ein Gleichungssystem mit den modellierten Freiheitsgraden des Optimierungsproblems aufgestellt werden.Weitere Systemparameter, wie z.B. Architekturmassen oder der Leistungsverbrauch, können über frei definierbare Systemgleichungen berücksichtigt werden. Das vollständige Gleichungssystem dient anschließend der Zielwertberechnung eines mehrkriteriellen Optimierungsprozesses. Entsprechend des Problemcharakters und -umfangs kann aus mehreren Optimierungsverfahren ausgewählt werden. Der Beitrag stellt die Auswahlkriterien der Optimierungsverfahren vor und verdeutlicht diese anhand der verfahrenspezifischen Eigenschaften. Die Anwendung des mehrkriteriellen Optimierungsprozesses und die Interpretation der Ergebnisse werden mit Hilfe eines anschaulichen und vereinfachten fehlertoleranten Beispielsystems demonstriert.