Parameteridentifikation eines hybriden VTOL-UAVs

Foto von A340-300-01-GULF-AIR Maschine

Parameteridentifikation eines hybriden VTOL-UAVs

Advanced Research Project (ARP), Advanced Design Project (ADP)

Kleine unbemannte Flugsysteme spielen heutzutage bereits eine bedeutende Rolle in Such- und Rettungsaufgaben, wobei ihr Anwendungsbereich einem stetigen Wachstum unterliegt.

Besonders interessant sind hierfür innovative hybride Konfigurationen. Dabei handelt es sich um Flächenflieger mit Pusher-Antrieb, die durch vier zusätzliche Hubrotoren auch Senkrechtstarts und –landungen durchführen können (sog. VTOL-UAV). Zur Erhöhung der operationellen Sicherheit werden am FSR neue fehlertolerante Regelungsalgorithmen entwickelt, mit deren Hilfe auch Ausfälle einzelner Aktoren (oder Sensoren) kompensiert werden können. Hierfür wurde der Prototyp eines VTOL-UAVs konstruiert, dessen aerodynamischen Kenndaten und Kopplungseffekte als Grundlage für die spätere Modellbildung simulativ ermittelt werden sollen.

Ziel des ADPs / ARPs ist zunächst die Implementierung eines bestehenden CAD-Modells des UAVs in die Simulationsumgebung X-Plane. Basierend darauf sollen die aerodynamischen Kennwerte über eine bestehende Schnittstelle zu MATLAB/Simulink mit Hilfe geeigneter Verfahren der Zustandsschätzung (Extended Kalman Filter, Neuronale Netze, …) aus dem simulierten Flug heraus geschätzt werden.

Als Referenz der Parameterschätzung und zur Identifikation aerodynamischer Kopplungen zwischen Hubrotoren und Flügelrumpf-Kombination sollen parallel mit Ansys Fluent CFD-Simulationen auf dem Hessischen Hochleistungsrechner durchgeführt und ausgewertet werden. Hierfür kann an einem bereits bestehenden Design of Experiments angeknüpft werden. Abschließend findet ein Vergleich der Ergebnisse statt.

Aufgrund der verschiedenen inhaltlichen Schwerpunkte wird eine inhomogene, fachbereichsübergreifende Gruppenbildung ausdrücklich befürwortet.

Beginn: ab sofort

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