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Entwicklung eines Software-Tools zur Auslegung eines Multirotor-Systems zum Abfangen und Abtransportieren eines Intruder-UAV
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines Software-Tools zur Entwicklung eines Multicopter-Systems zum Abfangen und Abtransportieren eines Intruder-UAV. Zu diesem Zweck werden zunĂ€chst die nötigen theoretischen Grundlagen zur Auswahl relevanter Multicopter-Komponenten analysiert und die Kernparameter dieser identifiziert. Weiterhin wird das verwendete Hardware-Framework zur Detektion und Trajektorienanalyse der Intruder-Drohne vorgestellt. FĂŒr die Entwicklung der Software wird zunĂ€chst eine Analyse der relevanten Marktsegmente sowie eine Auswahl der gebrĂ€uchlichsten Drohnen aus diesen Segmenten vorgestellt. Es folgt die Beschreibung der vom Projekt vorgegebenen Abfangmission. Dem schlieĂt sich eine Analyse der möglichen Abfangmethoden und eine Vorstellung der bereits am Markt existierenden Systeme an. Mithilfe einer Bewertungsmatrix werden RĂŒckschlĂŒsse auf die geeignetsten Abfangmethoden gezogen. Die Auslegungssoftware bestimmt die optimale Konfiguration iterativ und versucht die Gesamtmasse der Abfang-Drohne zu minimieren. Hierzu kann der Benutzer zu analysierende Grundkonfigurationen auswĂ€hlen und eine Intruder-Drohne definieren. Die Auslegungssoftware bestimmt daraufhin passende Antriebskomponenten und die daraus resultierenden Flugleistung. Mithilfe der gewonnenen Daten kann die ErfĂŒllbarkeit der Mission verifiziert und Parameter wie zum Beispiel Stromverbrauch oder Missionsdauer der Abfang-Drohne bestimmt werden. Im Vergleich der gewonnenen Daten des Antriebssystems mit gemessenen Daten des Herstellers ergibt sich eine hohe Ăbereinstimmung. Im Folgenden werden verschiedene Beispielmissionen mit unterschiedlichen Intruder-Drohnen analysiert und die von der Software ermittelte optimale Konfiguration vorgestellt. Beim Vergleich mit am Markt bestehenden Systemen ergeben sich Ă€hnliche Gesamtmassen. AbschlieĂend wird ein Ausblick auf potenzielle Folgeprojekte zur Verbesserung der Auslegungssoftware gegeben
Entwicklung und Implementierung einer Methodik zur MassenabschÀtzung im Entwurfsprozess von unbemannten Luftfahrzeugen
Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer neuartigen Methode zur MassenabschĂ€tzung einer möglichst groĂen Bandbreite von StarrflĂŒgel-UAS. Zu diesem Zweck werden zunĂ€chst Möglichkeiten zur Kategorisierung von UAS beschrieben und Besonderheiten der verschiedenen Kategorien aufgezeigt. Eine Literaturrecherche zu vorhandenen Methoden zur StrukturmassenabschĂ€tzung wird getrennt nach empirischen und analytischen Vorgehensweisen durchgefĂŒhrt. Als nĂ€chstes wird das genutzte Framework zur Auslegung von Luftfahrzeugen - SUAVE - vorgestellt und seine FĂ€higkeiten beschrieben. Da analytische StrukturmassenabschĂ€tzungen meist nur fĂŒr bestimmte Konfigurationen anwendbar sind, wird zur Erhöhung der Bandbreite an analysierbaren Modelltypen ein empirischer Ansatz gewĂ€hlt. Zur DurchfĂŒhrung wird zunĂ€chst eine Datenbank von verschiedensten Typen von UAS erstellt und beschrieben, fĂŒr die ein Verfahren zur benutzergesteuerten dynamischen Bildung von Regressionen entwickelt wird. Durch das Verfahren können sowohl die maximale Abflugmasse als Startwert fĂŒr eine iterative Auslegung als auch komponentenbasierte oder GesamtstrukturmassenabschĂ€tzungen durchgefĂŒhrt werden. Durch die Integration in SUAVE kann bei der AbschĂ€tzung sonstiger Komponenten auf eine Vielzahl von bereits implementierten Methoden zurĂŒckgegriffen werden. Die GesamtstrukturmassenabschĂ€tzung wird auf eine Vielzahl von Modellen unterschiedlicher Kategorien und Materialien angewandt. Die komponentenbasierte AbschĂ€tzung wird anhand einer Auswahl von Segelflugzeugmodellen demonstriert. Zuletzt wird die entwickelte Methode im Rahmen einer Analyse der Flugleistungsdaten vorhandener UAS eingesetzt
DEVELOPMENT AND TESTING OF A SURROGATE UNMANNED AIRCRAFT FOR CREW TRAINING AND EVALUATION OF FLIGHT TEST PROCEDURES FOR A HIGH-ALTITUDE PLATFORM
The German Aerospace Center (DLR) is currently developing a solar-powered high-altitude platform (HAP) in
the context of the DLR-internal project HAP-alpha. The project addresses the complete development process
of the aircraft, from conceptual studies and detailed design up to its construction, flight test campaigns, and
the final operation procedures. Generally, HAPs are in terms of flight characteristics and flight performance
unconventional due to their highly flexible structure, extremely low weight, and high glide ratio. Furthermore,
the flight test of such a highly fragile aircraft poses significant challenges in terms of flight test procedures,
system identification maneuvers as well as the Beyond Visual Line of Sight (BVLOS) operation. Therefore, a
surrogate aircraft was developed to train the crew and evaluate suitable flight test procedures. This surrogate
aircraft is a highly modified commercial off-the-shelf (COTS) radio controlled (RC) sail plane. The aircraft
features a flight controller to approximate the maneuverability and flight performance of the HAP and a FirstPerson View (FPV) system comparable to the HAP. The surrogate aircraft is modified to have a comparable
engine arrangement to that of the HAP, and the controller is tuned such that similar angular rates, and climb
performances are obtained. In this paper the design considerations, development tests and a brief overview
of the crew training is given. In addition, the results of flight tests are presented. These include a general
feasibility test of performing system identification maneuvers with the aircraft and a test dealing with turning
flight in HAP mode