Virtuelles Design und Testen von Flugsteuerungssystemen
Virtuelles Design und Testen von Flugsteuerungssystemen
Die Entwicklung von Luftfahrzeugen und der dazugehörigen Flugsteuerungssysteme findet entlang eines stringenten Prozesses statt, welcher oft als V-Modell veranschaulicht wird. Der zunehmende Aufwand für die Validierung und Verifizierung komplexer werdender Produkte stellt die Luftfahrtindustrie dabei zunehmend vor Herausforderungen.
Wir arbeiten an der nahtlosen Einbindung virtueller Design- und Testmethoden in den Entwicklungsprozess neuer Luftfahrttechnologien, um den physischen Testaufwand signifikant zu reduzieren. Schwerpunkte stellen Flugsteuerungs- und Betätigungssysteme sowie die Avionik moderner Luftfahrzeuge dar. Durch Modellsimulationen können Designs optimiert und Fehler frühzeitig behoben werden. Hierfür arbeiten wir mit state-of-the-art Simulationstools und führen virtuelle Tests an unseren Echtzeit-Simulationsplattformen durch. Verifizierungs- und Validierungstests werden, wo möglich, durch Simulationen hoher Güte ersetzt oder ergänzt. Hardware-in-the-loop-Tests an unseren Aktuatorprüfständen erhöhen das Vertrauen in die Simulationsergebnisse.
Fehleranalyse und -toleranz von Elektroantrieben
Die Elektrifizierung der Luftfahrt erfordert die Weiterentwicklung immer stärkerer elektrischer Antriebe, zu denen mit Pulsweitenmodulation betriebene Umrichter gehören. Aufgrund ihres erhöhten Störpotenzials müssen Qualifikationsvorschriften der Luftfahrt weiterentwickelt werden. Das Institut untersucht die geleiteten Störungen von Hochleistungs-Umrichter-Motor-Kombinationen nicht nur im Normalbetrieb, sondern auch im Betrieb unter elektrischen Fehlerbedingungen, da es in kritischen Flugphasen erforderlich sein kann, die Triebwerke trotz Fehler weiter zu betreiben. Zur Untersuchung derartiger Fehlerfälle betreibt das Institut einen Prüfstand. Elektromotoren halten auch vermehrt Einzug in Aktuatoren zur Betätigung der Steuerflächen. Das Institut erforscht robuste Methoden zur Überwachung und Fehlerdiagnose der elektromechanischen Stellantriebe. Fehlertolerante Regelalgorithmen ermöglichen dabei den sicheren Weiterbetrieb auch nach (Teil-)Ausfällen sicherheitskritischer Komponenten. Die Algorithmen werden in virtuellen Simulationsumgebungen entwickelt und an Prüfständen validiert.
Virtuelle Aktuatorentwicklung
Digitale Abbilder komplexer Luftfahrt-Komponenten unterstützen die Entwicklung und Optimierung von Flugsteuerungssystemen. Dargestellt sind ein digitales CAD-Mockup, ein dynamisches Simulationsmodell sowie ein FEM-Modell des Antriebsstranges eines elektromechanischen Aktuators.
