Identifizierung eines CH-53-Derivativmodells im Vorwärtsflug

Ein 6-Freiheitsgrade-Modell der Starrkörperdynamik des ungeregelten Hubschraubers wird mit Hilfe eines Frequenzgangverfahrens identifiziert. Das Modell ist im Frequenzbereich von 0,2 bis 10 rad/s anwendbar und eignet sich zur Auslegung eines Flugregelsystems. Die Flugversuchsdaten wurden zum Zweck der Systemidentifizierung erzeugt. Die Kompatibilität der Daten wird überprüft, und nicht gemessene Zustände werden rekonstruiert. Ein hochwertiges Frequenzgang-Daten-Modell wird identifiziert. Wichtige flugdynamische Parameter werden auf Basis einzelner Frequenzgänge dieses Modells abgeschätzt. Ein lineares Derivativmodell wird an das identifizierte Frequenzgang-Daten-Modell angepasst. Das konvergierte Modell wird mit Hilfe komplementärer Flugversuchsdaten validiert

Identification of CH-53G Bare Airframe Dynamics in Forward Flight

A six degree of freedom stability and control derivative model of a CH-53G helicopter was identified from flight test data to support flight control design activities using a frequency domain identification method. The model, representing the rigid body dynamics, is applicable in the frequency range of 0.2 to 10 rad/sec. Flight test data consisting of frequency sweeps and multistep inputs were collected in a dedicated test campaign. Data consistency was checked and unmeasured states were reconstructed. Frequency responses for the helicopter rigid body dynamics were calculated. A linear state-space model is fit to the frequency responses. Parameters are iteratively eliminated from the model structure based on robust metrics of parameter insensitivity and correlation. The final minimally parameterized model is driven with the recorded multistep control inputs and the predicted time histories are compared with the corresponding flight data

Konzeptionelle Modellierung der Flugdynamik eines geregelten Hubschraubers im Schwebe- und Langsamflug

Die Dynamik eines geregelten Hubschraubers wird konzeptionell modelliert. Das Modell repräsentiert keinen spezifischen Hubschraubertypen, sondern es wird mit Hilfe einer möglichst einfachen Modellstruktur ein gemäß der militärischen Flugeigenschaftsspezifikation Aeronautical Design Standards 33 (ADS-33) ideales dynamisches Verhalten nachgebildet. Der Schwerpunkt der Betrachtungen liegt dabei auf dem Schwebe- und Langsamflug. Es werden drei verschiedene Antwortverhalten für das zyklische Steuer modelliert: Rate Command/Attitude Hold, Attitude Command/Attitude Hold und Translational Rate Command. In der vertikalen Achse ist neben der direkten Steuerung des Rotorschubs auch das Verhalten einer Steigratenregelung mit Höhenhaltung abgebildet (Rate Command/Height Hold). In der Gierachse ist eine manuellen Steuerung (Rate Command/Heading Hold) und die automatische Kurvenkoordination möglich. Die Modellparameter werden exemplarisch gemäß den Anforderungen des ADS-33E für die Cargo/Utility-Mission konfiguriert, sodass quantitativ Level-1-Flugeigenschaften erreicht werden. Die Validierung des Modells erfolgt durch qualitative Flugeigenschaftsbewertungen im Simulator

Entwurf eines aktiven, geregelten Dämpfungssystems zur Minderung vertikaler Schwingungen beim Hubschrauber-Außenlasttransport

Der Transport von Außenlasten mit dem Hubschrauber verschlechtert in der Regel Stabilität und Flugeigenschaften des Gesamtsystems. Neben der Pendelbewegung der Last entsteht auch eine periodische Eigenform in der Vertikalbewegung. Diese Vertikalschwingung (vertical bounce) kann unter bestimmten Voraussetzungen die Kontrollierbarkeit des Hubschraubers und damit die Flugsicherheit gefährden. In der vorliegenden Arbeit wird dieses Phänomen anhand eines linearen Modells untersucht und, aufbauend auf den daraus gewonnenen Erkenntnissen, ein aktives, geregeltes Dämpfungssystem konzipiert. Die Wirksamkeit des entworfenen Systems wird nachgewiesen und der erforderliche Stellaufwand abgeschätzt

Review of ADS-33E Requirements for Helicopter Control Augmentation in Degraded Visual Environments

Helicopters are increasingly required to operate independently of environmental conditions. However, in degraded visual environments (DVE), for example, night or bad weather, handling qualities will be corrupted. This issue has been a focus in the development of the US Army helicopter handling qualities specification ADS-33. An overview of the specification structure is given and the process of tailoring this generic specification for a particular helicopter is explained. The usable cue environment as combined metric of visual environment and pilot vision aids and displays is introduced and the evaluation process explained. Following ADS-33, reduced visual cues can be compensated for with increased stability augmentation. The character of the stabilization is described in terms of response types, as rate or attitude command. The criteria and requirements of ADS-33 define the dynamic properties of the different response types. This is why ADS-33 is a true functional requirement for the flight control system and should be used throughout the control law design process. Not addressed in ADS-33 is the issue of guidance in DVE. Still being subject of current research, a possible approach to this problem is outlined