Vorgestellt wird ein im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 255 'Transatmosphärische Flugsysteme' entwickelter Echtzeittriebwerkssimulator der auf der Leistungssyntheserechnung basiert. Untersucht wurde das stationäre, dynamische und gestörte Betriebsverhalten einer luftatmenden Raumtransportsystem-Unterstufe. Die instationäre Leistungssyntheserechnung bildet die Ausgangsbasis für eine detaillierte Betriebsverhaltensanalyse von Gasturbinen und Flugantrieben. Eine echtzeitfähige und detaillierte Triebwerkssimulation ist im Rahmen der Leistungssyntheserechnung für die Entwicklung neuer Triebwerksregler und Regelkonzepte sowie für Flugzeugentwürfe, bei denen während instationärer Flugsituationen das dynamische Betriebsverhalten des Antriebes sowie die Integrationsaspekte eine wesentliche Rolle spielen, erforderlich. Am Beispiel des europäischen Raumtransportsystems FSSC-12/HTSM-4 wird die Anwendung eine dem Stand der Technik angepasste Weiterentwicklung der dynamischen Simulationsverfahren und der Simulationsumgebung vorgestellt. Dabei wurden neben der Sicherstellung der Echtzeitfähigkeit der Rechenmodelle sowie der Gesamttriebwerksbeschreibung durch eine verbesserte programmtechnische Organisation und Struktur auch erweiterte Störfallszenarien in die Modellierung aufgenommen. Hieraus leitete sich die Notwendigkeit ab, standardisierte Schnittstellen sowohl für den Regler bzw. für die Reglerentwicklung als auch für die Flugsimulatoranbindung und die Instrumentenvisualisierung zur Verfügung zu stellen. Vorgestellt werden unterschiedliche Ansätze für universelle, multidisziplinäre Entwurfskonzepte für Fluggasturbinen. Anhand der Echtzeit-Leistungssyntheserechnung wird aufgezeigt, welche Maßnahmen notwendig sind, um die Rechenzeit für eine innerhalb der zulässigen Simulations-Zeitschrittweite auskonvergierte Teillastlösung auf ein Minimum zu beschränken. Eingegangen wird ferner auf das Betriebsverhalten von Rampeneinlauf und Rampendüse für das gewählte Raumtransporter-Konzept. Im Rahmen einer Analyse des Gesamtbetriebsverhaltens der Antriebssektion werden neben dem nominellen Betrieb innerhalb der Flugenvelope auch Störfälle, insbesondere des Einlaufs, aufgezeigt.
Dynamische Echtzeit-Leistungssyntheserechnung mit Sekundär- und Störeffekten für Hyperschall-Luftstrahlantriebe
2000
121 Seiten, Bilder, Tabellen, 143 Quellen
Theses
German
DYNAMISCHE VERKEHRSGESCHWINDIGKEITSSTEUERUNG IN ECHTZEIT
European Patent Office | 2022
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