Bedingt durch seine Vielseitigkeit eignet sich der Hubschrauber in besonderer Weise für Luftrettungseinsätze. In einer Vielzahl von Rettungsmissionen kann der Pilot jedoch nicht auf bodengestützte Navigationshilfen zurückgreifen. Daraus resultiert eine bedingte Einsatzbereitschaft des Huhschraubers bei schlechten Sichtverhältnissen. Um Einsätze unter diesen Bedingungen dennoch zu ermöglichen sind Assistenzsysteme zu entwickeln, die das Situationsbewusstsein der Besatzung unter schlechten Sichtbedingungen erweitern und ein intuitives Fliegen ermöglichen. Im Rahmen dieser Assistenzsysteme hat diese Arbeit die Anflug- und Landephase zum Schwerpunkt, da sich 54% aller Flugun- und Zwischenfälle bei schlechten Witterungsverhältnissen während Anflug und Landung ereignen. Die nachfolgenden Ausarbeitungen befassen sich mit der Entwicklung einer autonomen Landehilfe an Bord des Helikopters fokussiert auf die Erstellung einer Anflugtrajektorie. Die Algorithmen zur Berechnung der Anflugtrajektorie orientieren sich an der Vorgehensweise eines Piloten während der Anflugplanung und -durchführung. Somit generieren die Planungsalgorithmen eine Anflugbahn, welche unter Beachtung aller Randbedingungen der Anflugplanung eines Piloten entspricht. Als Randbedingungen sind Topografie, Hinderniskulisse, atmosphärische Bedingungen, flugdynamische Limitierungen sowie die Erfahrungen und Fähigkeiten den Piloten und das Missionsprofil aufzuführen. Um die Akzeptanz der Hubschrauberbesatzung und der Zulassungsstellen zu erlangen sind die berechneten Anflugtrajektorien durch die Eigenschaften der verwendeten Bahnplanungsalgorithmen eindeutig, jederzeit reprduzierbar und vorhersagbar. Die Dissertation widmet sich somit der Fragestellung ob eine computerbasierte Anflugplanung das Vorgehen von Piloten bei Anflügen auf unvorbereitete Landeplätze abbilden kann. Um diese Anforderungen zu erfüllen basiert die Bahnplanuug auf den Ergebnissen einer umfassenden Befraguug von 80 Piloten aus den Bereichen Luftrettung, Polizei und Bundeswehr. Die Ergebnisse dieser Umfrage spiegeln eine enorme Vielfältigkeit von Anflugstrategien unterschiedlicher Piloten wider. Um der Vielzahl dei Pilotenanforderungen Rechnung zu tragen ist der Planungsalgorithmus sehr flexibel aufgebaut. Um eine individuelle Anpassung der Bahnplanung an die jeweiligen Anforderungen der Piloten zu erzielen, wurde den Bahnplanungsalgorithmen die Möglichkeit gegeben, sich an das jeweilige Anflugverhalten der Piloten autonom anzupassen. Diese Arbeit zeigt die Strategie der autonomen Anflugplanung und stellt die Algorithmen zur Bahnplanungsberechnung im Detail dar. Abschließend werden einige Beispiele zur Anflugberechnung gezeigt und durch Piloten bewertet.
Due to its versatility a helicopter is particularly suitable for air rescue. In a multitude of SAR missions, however, the pilot cannot draw upon ground-based navigation and landing aids resulting in limited operational readiness in poor visibility conditions. Since in 70% of all cases a rescue helicopter is requested in bad weather situations or at night a variety of missions cannot be flown or has to be aborted. To encounter that problem numerous institutions focus their attention on the development of the all weather capability of helicopters. With a view to enable rescue missions under degraded visual environments (DVE) systems arc to be developed that increase the situational awareness of air crews and that allow an intuitive operation of the aircraft. Since approach and landing are the most critical parts of air operation (54% of all aircraft, accidents in bad weather conditions occur during landing situations), the foetus of this work is on the approach phase. This document deals with the development of a helicopter-based automatic landing aid and focuses on the generation of the approach trajectory. The algorithms for the trajectory computation have to respect the procedures of a pilot during the approach planning and accomplishment. Hence, the planning tool has to generate an approach path which is equivalent to an approach defined by the pilot in consideration of any given boundary conditions (terrain, obstacles, atmospheric conditions and the flight mechanical limits as well as the pilot's skills and experience, type of mission, etc). The computed approach trajectories have to be distinct, predictable and reproducible in order to increase the acceptance by air crews and aviation authorities. To meet these requirements the path planning is based on the results of 80 interviewed pilots flying for air rescue organisations, police and armed forces in Germany. The results of the survey reflect a wide variety of approach strategies between different pilots. Therefore the planning algorithms have to be very flexible to satisfy every pilot's demands. To achieve an individual adaptation of the planning tool to any pilot's specification Uie planning tool was given the opportunity to analyze the pilot's approach behaviour and adapt to it by itself. This document introduces the strategy of the automatic approach planning and depicts algorithms used for trajectory computation in detail. A selection of generated approaches that are evaluated by pilots is finally shown.
Computerbasierte Trajektoriengenerierung für einen bemannten Hubschrauber auf einen unvorbereiteten Landeplatz
Computer-based trajectory planning for a manned helicopter to a confined area
2011
252 Seiten, 142 Bilder, 8 Tabellen, 81 Quellen
Theses
German
Trajektoriengenerierung fur Hubschrauber-UAV-Autorotationsfluge zu bekannten Notlandeplatzen
British Library Conference Proceedings | 2009
|REGENERATIVES LUFTERNEUERUNGSSYSTEM FÜR EINEN BEMANNTEN RAUMKÖRPER
European Patent Office | 2019
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