Missionsorientierte multidisziplinäre Auslegung geregelter Kleinstfluggeräte

Quix, Harald; Alles, Wolfgang

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-13755

Missionsorientierte multidisziplinäre Auslegung geregelter Kleinstfluggeräte = Mission oriented multidisciplinary design of controlled Micro Air Vehicles

Quix, Harald (Author)

2005 & 2006

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Harald Quix

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

UmfangIX, 179 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Prüfungsjahr: 2005. - Publikationsjahr: 2006

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Alles, Wolfgang (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-12-16

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-13755
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/60735/files/Quix_Harald.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Ingenieurwissenschaften (frei) ; Aerodynamik (frei) ; Flugregelung (frei) ; Flugregler (frei) ; Flugzeugaerodynamik (frei) ; Flugmodell (frei) ; Auslegung (frei) ; Optimierung (frei) ; Kleinstfluggerät (frei) ; Mikroflugzeug (frei) ; aerodynamische Auslegung (frei) ; multidisziplinäre Optimierung (frei) ; Micro Air Vehicle (frei) ; Unmanned Air Vehicle (frei) ; aerodynamic design (frei) ; multidiscipinary optimization (frei) ; flight tests (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit präsentiert ein Verfahren zur missionsorientierten multidisziplinären Auslegung geregelter Kleinstfluggeräte. Kleinstfluggeräte (Micro Air Vehicles) sind unbemannte Fluggeräte mit maximalen Abmessungen kleiner als 50 Zentimetern, womit ihre Abmessungen deutlich unter denen bisher eingesetzter unbemannter Fluggeräte liegen. Aufgrund der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von Kleinstfluggeräten unterscheiden sich auch die Missionsanforderungen an die Kleinstfluggeräte sehr stark. Das gesamte Potential eines Kleinstfluggerätes kann aber wegen der geringen Größe der Fluggeräte nur dann ausgeschöpft werden, wenn es speziell an die Anforderungen angepasst ist. Aus diesem Grund wurde das in der vorliegenden Arbeit erläuterte Verfahren entwickelt. Es bietet dem Anwender die Möglichkeit ein Kleinstfluggerät für vorgegebene Missionsanforderungen auszulegen und damit optimal an die gestellte Aufgabe anzupassen. Das Verfahren übernimmt die aerodynamische Auslegung der Konfiguration, die Auswahl der erforderlichen Hardwarekomponenten und die Bestimmung der Aufschaltfaktoren des Regelungssytems, das zur Verbesserung der Flugeigenschaften und zur Vereinfachung der Flugführung notwendig ist. Durch einen integrierenden Optimierungsprozess, der alle verschiedenen Teilsysteme gleichermaßen berücksichtigt ermittelt das Verfahren den bestmöglichen Kompromiss zur Erfüllung der Missionsanforderungen. Die Funktion des Verfahrens konnte anhand von verschiedenen Anwendungsbeispielen erfolgreich nachgewiesen werden. Zur abschließenden Validierung des Verfahrens wurden zwei ausgelegte Fluggeräte realisiert und erprobt. Anhand der Ergebnisse der Flugversuche konnten die vom Entwurfsverfahren vorhergesagten Eigenschaften der Fluggeräte weitgehend bestätigt werden.

This thesis describes a method for a mission oriented multidisciplinary design for controlled Micro Air Vehicles (MAV). MAV’s are unmanned air vehicles with maximum dimensions smaller than 50 centimetres, whereby their dimensions are much smaller than the ones a unmanned air vehicles used up to now. Because of the manifold applications for Micro Air Vehicles the mission requirements differ very much. To tap the full potential of a MAV, it is necessary to adapt the Vehicle to the specific mission requirements. For this reason the presented method was developed offering the possibility to adapt the Micro Air Vehicle to user specified mission requirements. Therefore the method performs the aerodynamic design of the configuration, the choice of all necessary hardware components and the determination of the on-board flight controller, which is necessary to improve the flying qualities and to reduce the pilot’s work load. Using an integrated optimization algorithm, which estimates all subsystem similar and at the same time, the best compromise to fulfil the mission requirements is determined. Using several examples of use the function of the design method could be approved. For the final validation of the whole design procedure two Micro Air Vehicles were realized and flight tested. Based on the flight test data the predicted results of the design procedure could be confirmed.

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