Abteilung Sichere Systeme und Systems Engineering

Sicherheitskritische Architekturen



Flugsteuerungssysteme gehören zu den sicherheitskritischen Systemarchitekturen eines Luftfahrzeugs. Die Zuverlässigkeit dieser Systeme ist für Mensch und Maschine entscheidend. Die Zielsetzung der Gruppe „Sicherheitskritische Architekturen“ ist die Erarbeitung von Konzepten und Bewertungsmethoden für Architekturen mit maximaler Rekonfigurierbarkeit und Robustheit. Um diese Zielsetzung zu erreichen, liegt der Fokus der Forschungsaktivitäten auf folgend beschriebenen Schwerpunkten.

Schwerpunkt: Schnelle Vorentwurfsprozesse

Der Entwurf und die Auslegung von Flugsteuerungssystemen ist ein multidisziplinärer Optimierungsprozess, der heutzutage von der Aerodynamik getrieben wird. Systemtechnische Aspekte werden erst spät im Entwurfsprozess betrachtet und müssen die gegebenen Anforderungen der vorgelagerten Disziplinen erfüllen. Folglich werden Freiheitsgrade in der Optimierung zur Findung eines globalen Optimums nicht genutzt. Ein Entwurf neuer, auch unkonventioneller Konfigurationen gekennzeichnet durch reduzierte Emissionen und Kosten wird dadurch sehr viel schwieriger und aufwändiger.

Die Gruppe erarbeitet schnelle Vorentwurfsprozesse

 

Der Schwerpunkt der Gruppe liegt daher in der Entwicklung und Umsetzung schneller Vorentwurfsprozesse für Luftfahrzeuge unter früher Berücksichtigung von systemtechnischen Aspekten. Die Bewertungsfähigkeit wird bis auf Flugzeugebene sichergestellt, um die Flugsteuerungssysteme hinsichtlich der Vorhersage von globalen Parametern wie z.B. die Schätzung der Lasten, Energiebedarfe, Massen und Bauräume zu evaluieren. Hierzu werden Schnittstellen zwischen den Disziplinen definiert und umgesetzt, Anforderungen an Prozesse und Methoden hergeleitet, Parameterunsicherheiten im Entwurf berücksichtigt und Werkzeuge realisiert, die eine schnelle und robuste Bewertung neuer Konfigurationen mit entsprechenden Systemarchitekturen im Kontext eines systemgetriebenen Entwurfs ermöglichen.

Schwerpunkt: Flugsteuerungskonzepte und Systemarchitekturen

In der Gruppe werden in einem weiteren Schwerpunkt neue Flugsteuerungskonzepte und Systemarchitekturen in den Bereichen multifunktionaler Flugsteuer-, aktiver Strömungskontroll- und verteilter Systeme erarbeitet und bewertet. Neue Flugsteuerungskonzepte und neue Technologien werden u.a. mithilfe funktionsbasierter Ansätze definiert, bei denen eine Vernetzung von primärer und sekundärer Flugsteuerung oder klassischer Flugsteuerungskonzepte mit erweiterten Funktionalitäten stattfinden. Forschungstätigkeiten finden u.a. im kinematischen Entwurf multifunktionaler Klappensysteme, in der Aktuierung sowie in der Integration von Klappen- und Strömungskontrollsystemen in das Luftfahrzeug statt. Für die Validierung und Evaluierung werden System- und Parametermodelle erstellt, Systeme und Architekturen z.B. in Digital-Mock-Ups zusammengeführt und mit Bewertungsalgorithmen verknüpft, um die Funktionalität und den Bauraum auf physikalischer Ebene zu überprüfen und eine spätere Umsetzbarkeit sicherzustellen.

Die Gruppe erarbeitet Systemarchitekturen und Flugsteuerungskonzepte

 

Schwerpunkt: Sicherheit- und Zuverlässigkeit

Ein dritter Schwerpunkt liegt in der Erarbeitung von Bewertungsalgorithmen für komplexe, sicherheitskritische Architekturen. Es werden Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanalysen der definierten Systemarchitekturen unter Berücksichtigung der gültigen Zulassungsanforderungen der Luftfahrtbehörden sowie den Anforderungen der Hersteller für einen effizienten, operationellen und Wartungsbetrieb der Luftfahrzeuge durchgeführt. Hierzu werden Methoden wie z.B. FHA, FTA, FMEA, CCA aus Sicherheitsrichtlinien, z.B. ARP4754, auf das jeweilige Systemkonzept angewendet und erweitert. Ausgehend von der Flugzeugebene werden die Anforderungen bis auf die Systemebene bestimmt, um eine Umsetzung der Konzepte unter sicherheitskritischen Aspekten zu validieren. Hierzu werden Algorithmen entwickelt und Methoden des virtuellen Testens erarbeitet.

Die Gruppe bewertet Systeme und Architekturen hinsichtlich Sicherheit und Zuverlässigkeit

 

Aktuelle Projekte:
Clean Sky 2 – Echo
iDEAL
LDAinOp
TuLam
WindMUSE
Freacs

Abgeschlossene Projekte:
SySTavio
Clean Sky 1 – JTI SFWA
 


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