Numerische Simulation und Modellbildung eines hybriden VTOL-UAVs

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

Numerische Simulation und Modellbildung 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 aerodynamische Kennwerte unter Berücksichtigung komplexerer Kopplungseffekte zwischen Flügelrumpf-Kombination und Hubrotoren mit Hilfe von CFD-Simulationen identifiziert werden sollen.

Ziel des ADPs / ARPs ist zunächst die Einarbeitung in ein bestehendes CAD-Modell des VTOL-UAVs. Dieses soll zunächst für eine Verwendung im Rahmen von CFD-Simulationen mit Ansys Fluent angepasst werden. Anschließend sollen Strömungssimulationen auf dem Hessischen Hochleistungsrechner durchgeführt und ausgewertet werden. Hierfür kann an einem bereits bestehenden Design of Experiments angeknüpft werden. Ziel ist eine zur Verwendung in MATLAB / Simulink geeignete Modellierung des Hubrotorschubes sowie der aerodynamischen Beiwerte, z.B. in Form von Kennlinienfeldern. Abschließend findet ein Vergleich der Ergebnisse mit Flugversuchsdaten statt.

Wünschenswert sind Grundkenntnisse im Bereich Flugmechanik/-dynamik sowie Kenntnisse im Bereich der numerischen Strömungssimulation.

Beginn: ab sofort

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