Entwicklung eines selbststeuernden Gleitschirm-Last-Systems: Modellbildung, Implementierung und Flugversuch einer bordautonomen Navigations- und Steuerungseinheit
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
2008
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| Schriftenreihe: | Bericht aus dem Institut / Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen, Universität Stuttgart
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| adam_text | ENTWICKLUNG EINES SELBSTSTEUERNDEN GLEITSCHIRM-LAST-SYSTEMS
MODELLBILDUNG, IMPLEMENTIERUNG UND FLUGVERSUCH EINER BORDAUTONOMEN
NAVIGATIONS- UND STEUERUNGSEINHEIT VON DER FAKULTAET LUFT- UND
RAUMFAHRTTECHNIK UND GEODAESIE DER UNIVERSITAET STUTTGART ZUR ERLANGUNG
DER WUERDE EINES DOKTOR-INGENIEURS (DR.-ING.) GENEHMIGTE ABHANDLUNG
VORGELEGT VON DIPL.-ING. JENS HACKER GEBOREN IN BOEBLINGEN
HAUPTBERICHTER: PROF. DR.-ING. HABIL. BERND KROEPLIN MITBERICHTER: PROF.
DR.-ING. ALFRED KLEUSBERG TAG DER MUENDLICHEN PRUEFUNG: 12. SEPTEMBER 2008
INSTITUT FUER STATIK UND DYNAMIK DER LUFT- UND RAUMFAHRTKONSTRUKTIONEN
UNIVERSITAET STUTTGART 2008 INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG IX ABSTRACT XI NOMENKLATUR XIII 1 EINFUEHRUNG 1 1.1
ZIELSETZUNG 1 1.2 GLEITSCHIRM-LAST-SYSTEME 3 1.2.1 HISTORISCHE
ENTWICKLUNG 3 1.2.2 AUTONOM GESTEUERTE GLEITSCHIRM-LAST-SYSTEME 5 1.2.3
ANWENDUNGSBEISPIELE 6 1.3 MISSIONSSPEZIFISCHE ANFORDERUNGEN 9 1.3.1
ABSETZEN VON NUTZLASTEN 9 1.3.2 BERGUNG EINER STRATOSPHAERISCHEN
PLATTFORM 10 1.3.3 ANFORDERUNGSPROFIL 13 1.4 MODELLBASIERTER
STEUERUNGSENTWURF 13 1.4.1 ENTWICKLUNGSPROZESS 14 1.4.2 SIMULATIONS- UND
PRUEFSTANDSUMGEBUNGEN 16 2 DAS ROGALLO-GLEITSCHIRMSYSTEM 17 2.1 DER
ROGALLO-GLEITSCHIRM 17 2.1.1 EINFLAECHENGLEITSCHIRM 18 2.1.2
ROGALLOVARIANTEN UND BAUFORMEN 19 2.1.3 CHARAKTERISIERUNG VON
FLUGEIGENSCHAFTEN 22 2.1.4 SCHIRMENTFALTUNG UND REFFSYSTEM 24 2.1.5
BEWERTUNG DES ROGALLO-GLEITSCHIRMS 25 2.2 GLEITSCHIRM-STEUERUNGSEINHEIT
26 2.2.1 STEUERUNGSRECHNER UND DATENBUS 27 2.2.2 INTEGRATION DER
STEUERUNGSEINHEIT 29 2.2.3 INSTRUMENTIERUNG DES PROTOTYPENSYSTEMS 30 3
METEOROLOGIE UND UMWELTMODELL 33 3.1 ATMOSPHAERENAUFBAU * 33 3.2
METEOROLOGISCHE MODELLE UND MESSUNGEN 34 3.2.1 WETTERPROGNOSE 34 3.2.2
SONDENMESSUNGEN UND WETTERSTATISTIK 35 3.3 ATMOSPHAERENMODELLIERUNG 37
3.3.1 DIE STANDARDATMOSPHAERE 37 VI INHALTSVERZEICHNIS 3.3.2
FLUGWINDMODELL 38 3.3.3 ATMOSPHAERISCHE TURBULENZEN 40 3.4 WINDSTATISTIK
UND PROGNOSE 41 3.4.1 BALLISTISCHE FALLSCHIRMTRAJEKTORIE 42 3.4.2
WINDVARIABILITAET 42 3.4.3 WINDPROGNOSEQUALITAET 44 4 GLEITSCHIRMDYNAMIK
DES PARAWINGS 47 4.1 FLUGDYNAMIKMODELL 47 4.1.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 48
4.1.2 GEOMETRIE UND TRAEGHEITSEIGENSCHAFTEN 50 4.1.3 AERODYNAMIK 54 4.1.4
DYNAMISCHES VERHALTEN DER STEUERUNG 59 4.2 SKALIERUNG VON
GLEITSCHIRM-LAST-SYSTEMEN 60 4.2.1 STATIONAERE FLUGLEISTUNGEN BEI
SYSTEMSKALIERUNG 61 4.2.2 HOEHENABHAENGIGKEIT STATIONAERER FLUGLEISTUNGEN
64 4.2.3 PERIODISCHE EIGENBEWEGUNGSFORMEN 65 4.2.4
SKALIERUNGSBEZIEHUNGEN FUER GLEITSCHIRM-LAST-SYSTEME 67 4.3
MODELLVEREINFACHUNG UND KENNWERTERMITTLUNG 70 4.3.1 KENNWERTE FUER
ROLL-UND GIERVERHALTEN 71 4.3.2 ROLLDYNAMIKMODELL 73 4.3.3
GIERDYNAMIKMODELL 74 5 FLUGSTEUERUNG ZUR ZIELPUNKTLANDUNG 75 5.1
STEUERUNGSARCHITEKTUR 75 5.1.1 KOMPONENTEN DER STEUERUNGSEINHEIT 76
5.1.2 OPERATORINTERAKTION UND AUTONOMIE 78 5.2 PLANUNG DES
GLEITSCHIRMFLUGS 79 5.2.1 RANDBEDINGUNGEN FUER DEN GLEITFLUG 80 5.2.2
FLUGREICHWEITE 81 5.2.3 KOORDINATENSYSTEME UND TRANSFORMATIONEN 83 5.2.4
INTEGRATION VON FLUGBESCHRAENKUNGEN 85 5.3 FLUGSTRATEGIEN ZUR
ZIELPUNKTLANDUNG 86 5.3.1 BASISFLUGSTRATEGIEN 86 5.3.2
TRAJEKTORIENERZEUGUNG 88 5.3.3 BAHNKORREKTUR DURCH ADAPTION 90 5.4
LENKUNG, NAVIGATION UND FLUGREGELUNG 91 5.4.1 LENKUNGSKONZEPT 91 5.4.2
NAVIGATION UND FLUGDATENERFASSUNG 92 5.4.3 WINDBESTIMMUNG WAEHREND DES
FLUGS 94 5.4.4 ADAPTIVER FLUGREGLER FUER DIE GIERLAGE 97 6 SIMULATION UND
FLUGVERSUCH 101 6.1 STEUERUNGSVALIDIERUNG IN DER FLUGSIMULATION 101
6.1.1 INTEGRIERTE GESAMTSIMULATIONSUMGEBUNG 101 6.1.2 MISSIONSSZENARIEN
IN DER SIMULATION 103 6.1.3 AUSWERTUNG DER LANDEPRAEZISION 107
INHALTSVERZEICHNIS VN 6.1.4 EFFIZIENZ VON LANDESTRATEGIEN 109 6.1.5
SENSITIVITAET UND ROBUSTHEIT 110 6.2 IRONBIRD-TESTSTAND 112 6.2.1
PROGRAMMIERWERKZEUGE UND ECHTZEITSYSTEME 112 6.2.2 AUFBAU DES IRONBIRD
113 6.2.3 PRUEFSTANDSVERSUCHE 114 6.3 PROTOTYPEN IM FLUGVERSUCH 116 6.3.1
SONDENFORSCHUNGSPROGRAMM 116 6.3.2 SKALIERTE EXPERIMENTE MIT
MINIATURSYSTEM 117 6.3.3 PARAWING-FLUGVERSUCHE 118 6.3.4 DURCHFUEHRUNG
VON ZIELPUNKTLANDUNGEN 120 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 123
LITERATURVERZEICHNIS 125
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