Identifikation eines Antriebsmodells für den Flugversuchsträger UW-9 Sprint

Fachgebiet:

Flugdynamik und Lasten

Jahr:

2013

Monat:

September

Art der Publikation:

Paper

Autoren:

T. Schlottbohm, M. Montel, F. Thielecke

Buchtitel:

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress, Stuttgart 10. September - 12. Sept. 2013

Am INSTITUT FÜR FLUGZEUG-SYSTEMTECHNIK der TECHNISCHEN UNIVERSITÄT HAMBURG-HARBURG wird das Konzept eines modellbasierten Lasten-Beobachters zur Abschätzung von Strukturlasten validiert. Ziel des Lasten-Beobachters ist es Strukturlasten zu detektieren, um somit Wartungsintervalle zu optimieren und die Betriebskosten zu senken. Da für dieses Vorhaben keine zusätzliche Sensorik verwendet werden soll, wird zunächst ein präzises Modell des Flugversuchsträgers benötigt. In vorangegangen Arbeiten wurde die Identifikation eines parametrischen Aerodynamikmodells für die Flugzeuglängs- und Seitenbewegung erfolgreich abgeschlossen. In dem vorliegenden Beitrag wird nun die Identifikation des noch fehlenden Antriebsmodells für den eingesetzten Versuchsträger anhand von Flugmessdaten vorgestellt. Zur Identifikation des Antriebsmodells wird eine hybride Modellstruktur genutzt, die aus drei Teilmodellen besteht. Das erste Teilmodell bildet die durch den Propeller erzeugte Bruttoschubkraft und die daraus resultierenden Momente ab. Dazu werden sowohl die Modellstruktur wie auch die enthaltenen Modellparameter mit Hilfe eines Black-Box-Verfahrens nach der Lokal-Modell-Netz-Methode identifiziert. In einem zweiten Teilmodell werden Sekundäreffekte, wie beispielsweise zusätzliche Kräfte und Momente aufgrund der aerodynamischen Interferenz des Propellerstrahls mit dem Rumpf, Flügeln und Leitwerken, modelliert. Hierzu werden mit einem Gray-Box-Ansatz die unbekannten Modellparameter eines vorgegebenen Polynomansatzes nach dem Maximum-Likelihood-Prinzip bestimmt. Im letzten Teilmodell werden weitere Momente, die aufgrund des drehenden Propellers nach dem Euler’schen Drehimpulssatz entstehen, berücksichtigt. Abschließend wird das Antriebsmodell auf Basis weiterer Flugmessdaten validiert.