Großanlagen
Für die Forschungsschwerpunkte stehen der Abteilung diverse Großforschungsanlagen zur Verfügung.
Inhaltsverzeichnis
Active Control Technology/Flying Helicopter Simulator (ACT/FHS)
Der ACT/FHS ist ein durch die Firmen Airbus Helicoters und Liebherr-Aerospace Lindenberg, dem Bundesamtes für Ausrüstung, Nutzung und Information der Bundeswehr sowie dem DLR umgebauter Hubschrauber vom Typ EC135. Das mechanische Flugsteuerungssystem wurde dabei durch ein fly-by-wire/fly-by-light Flugsteuerungssystem ersetzt. Statt Steuerstangen übertragen nun elektrische Kabel und Glasfaser-Lichtleitkabel die Steuerkommandos. Serienmäßig ist der ACT/FHS mit zwei Triebwerken, einem lagerlosen Hauptrotor und einem Fenestron-Heckrotor ausgestattet; er zeichnet sich durch einen besonders leisen Betrieb, hohe Beweglichkeit und Sicherheit aus. Das geänderte Flugsteuerungssystem in Kombination mit dem eingerüsteten Experimentalsystem erlaubt es, durch aktive Eingriffe eines von Kunden oder dem DLR entwickelten automatischen Flugsteuerungssystems in der Führung des Hubschraubers einzugreifen, um z.B. den Piloten in seinen vielfältigen Aufgaben während des Fluges zu entlastet. Dies reicht von einfachen Flugregelungsaufgaben bis hin zur vollautomatischen Führung des Hubschraubers und beschreibt den ersten Namenszusatz „ACT“. Mit dieser Technologie kann das Verhalten des ursprünglichen Hubschraubers aber auch so weitgehend verändert werden, dass der Pilot glaubt, ein fremdes Hubschraubermuster zu fliegen (Inflight-Simulation). Daraus leitet sich der zweite Namenszusatz „FHS“ ab. Neben dem modifizierten Basishubschrauber mit einem maximalen Abfluggewicht von 2.835kg und 10,2m Rotordurchmesser und dem Experimentalsystem zur Messdatenaufzeichnung und Steuerung der Experimente gehören auch eine Telemetrieanlage zur Datenübertragung in eine Bodenstation mit entsprechendem Equipment und zur Kommunikation mit der Hubschraubercrew sowie umfangreiche Experimentausrüstung (Helmet Mounted Display (HMD) zur Anzeige von Informationen für den Piloten, aktive Sidesticks, siehe oben, sowie Umfelderfassungssensoren in Form eines LiDARs und Radars sowie einer IR- und TV-Kamera) zum Versuchshubschrauber.
Weitere Informationen zum ACT/FHS befinden sich auf der zugehörigen Webseite des DLR.
Air Vehicle Simulator (AVES)
Das nationale Zentrum für Flugsimulation in der Luftfahrtforschung AVES (Air VEhicle Simulator) besteht aus zwei hochwertigen Anlagen zur Simulation von Flugzeugen und Hubschraubern. AVES ist ausgelegt als modulare, flexible Plattform und schließt die Lücke zwischen numerischer flugphysikalischen Simulation und dem experimentellen Flugbetrieb am Forschungsflughafen Braunschweig. AVES wird vom Institut für Flugsystemtechnik betrieben. Zentrales Forschungsgebiet ist die weitere Untersuchung der dynamischen Interaktion zwischen Mensch und Luftfahrzeug. Der AVES weist eine Position für Festsitzsimulation und eine Position mit elektromechanisch angetriebenem Bewegungssystem auf. Dieses liefert bestmögliche Realitätsnähe für die Cockpitbesatzungen. Zwei Sichtsysteme mit jeweils 15 LED Projektoren stellen ein Sichtfeld von 240° x 95° bereit. Momentan verfügt der AVEs über Simulationscockpits für Airbus A320 und Airbus Helicopters EC135 in Level D Qualität, so dass sie die fliegenden Versuchsträger ATRA und ACT/FHS des DLR bestmöglich repräsentieren. Ein ausgeklügeltes Wechselsystem erlaubt einen Cockpitwechsel vom Festsitz- in den Bewegungssimulator und zurück innerhalb weniger Stunden. Über 50 Computer und mehrere Kilometer Datenkabel sorgen für den erforderlichen Informationsaustausch zwischen den Systemen. Im EC135 Cockpit sind neben der genauen Nachbildung der Arbeitsplätze der Piloten auch der Sitz für den Flugversuchsingenieur (FVI) des ACT/FHS und ein weiterer Beobachtersitz installiert. Der AVES dient u.a. zur Vorbereitung von Experimenten mit dem ACT/FHS, um z.B. die Piloten zu bevorstehende Flugexperimente zu unterweisen. Da er zudem das gleiche Experimentalsystem wie der ACT/FHS besitzt, werden vor jedem Flug mit neuen Flugreglern zum Steuereingriff Vorversuche im AVES durchgeführt, um unnötige Flugversuche durch fehlerhafte Software zu vermeiden, aber auch zur Gewährleistung von Flugsicherheit. Bei erfolgreichen Vorversuchen kann die bitidentische Software, die im AVES erprobt worden ist, in den ACT/FHS übertragen werden, um sie im Flug zu erproben. Daneben ist der AVES inzwischen mehr und mehr zur eigenständigen Forschungsanlage geworden. Dies betrifft z.B. Flüge bei reduzierter Sicht, Flüge im maritimen Umfeld wie Windparks, hier darf der ACT/FHS aus Sicherheitsgründen nicht fliegen, oder dem Tuning der Bewegungsplattform selbst. Der Pilotensitz des AVES kann mit den gleichen flugfähigen aktiven Sidesticks ausgerüstet werden wie der ACT/FHS.
Weitere Informationen zum AVES befinden sich auf der zugehörigen Webseite des DLR.
Dual Pilot Active Sidestick Demonstrator (2PASD)
Für ergänzende Forschungen, die die Ausrüstung beider Pilotensitze mit aktiven Sticks erforderlich gemacht haben, wurde der generische Hubschrauberflugsimulator 2PASD (Dual Pilot Active Sidestick Demonstrator) aufgebaut. 2PASD verfügt dabei nicht nur über zwei Pilotenarbeitsplätze mit jeweils aktiven Sidesticks für Kollektivsteuer und zyklisches Steuer, sondern auch über aktive Pedale zur Steuerung um die Hochachse. Die aktiven Sticks der beiden Pilotenarbeitsplätze sind untereinander elektronisch koppel- und auch wieder entkoppelbar. Im gekoppelten Modus verhalten sie sich so, als seien sie durch ein Gestänge miteinander verbunden. Die Außensicht wird auf fünf nebeneinander angeordneten Bildschirmen dargestellt. Für die Instrumentendarstellung stehen für jeden Pilotenarbeitsplatz zwei Touchscreens zur Verfügung. 2PASD ist modular aufgebaut und kann daher leicht modifiziert und auch mobil eingesetzt werden. Die Programmierung erfolgt mit gängigen Entwicklungswerkzeugen wie etwa Matlab/Simulink. 2PASD dient zum einen der Entwicklung von tactile Cueing Funktionen und auch zu deren Demonstration und Evaluation mit Piloten, insbesondere zu Fragestellungen variabler Steuerkopplung.
Rotorversuchsstände zur Durchführung von Windkanalversuchen
Die Rotorversuchsstände des DLR bestehen aus den beiden Versuchsständen MWM und ROTEST. MWM ist eine modulare Windkanalmodellstruktur mit reduzierten Abmaßen zur Erprobung ganzer Drehflüglermodelle im Windkanal. Neben dem Hauprotor und einem realitätsnahen Rumpf kann auch der Heckrotor eines entsprechenden Hubschraubers so erprobt werden. Dabei verkleidet der Rumpf die Windkanalmodellstruktur mit ihrer Waage, Drehübertragern vom Rotor ins stehende System, hydraulischem Antrieb etc. Daneben wird noch ein robusteres und größeres Rotor Test Rig ROTEST verwendet, das aufgrund seiner Robustheit vor allem zur Erprobung neuer Technologien wie z.B. der aktiven Rotorsteuerung dient. Hier dient als Rumpf meist eine akustisch gedämmte Verkleidung, die dann nicht mehr die Erprobung von Gesamtkonfigurationen erlaubt. Ergänzt werden beide Prüfstände durch entsprechende Hydraulikaggregate und spezielle Messdatenerfassungsanlagen. Mit beiden Systemen können ganze Hubschrauberkonfigurationen bzw. Rotoren bis ca. 4,2m Rotordurchmesser und 190kW Antriebsleistung im DNW-LLF (Deutsch-Niederländische Windkanäle – Large Low Speed Facility) erprobt werden.
Rümpfe und Blätter können hochinstrumentiert sein, teilweise mit mehr als 120 Sensoren (dynamische Drücke und Dehnungen) im Blatt. Daneben liefern Waagen jeweils bis zu 6 Lasten für Haupt- und Heckrotor und ggf. weitere Komponenten wie Flügel. Durch optische Marker an den Blättern können die elastischen Deformationen der Blätter zudem hochpräzise durch Kamers vermessen werden (Stereo Pattern Recognition). Unterschiedliche Mikrofone können den vom Rotor abgestrahlten Lärm in bzw. unterhalb der Rotorebene vermessen. Weiterhin können mit bestimmten Technologien wie PIV und BOS (Partikel Image Velocimetry, Background-Oriented Schlieren) Strömungsphänomene sichtbar gemacht werden. Die Rotorversuchsstandgruppe, die seit 1973 mehr als 2200 Versuchsstunden im Windkanal verbracht hat, ist in Kombination mit dem DNW-LLF in Europa einmalig. Momentan wird für den Niedergeschwindigkeits-Windkanal Braunschweig (NWB) ein kleineres Modell mit 1,6m Rotordurchmesser aufgebaut. Die Versuchsstände dienen zur Grundlagenforschung in Dynamik, Aerodynamik, Rotornachlauf, Wirbelgeometrie oder hochgenauer Lärmvermessung z.B. zur Messdatenbereitstellung für Simulationscodevalidierung, aber auch prinzipiell phänomenologischen Forschungen, Erprobung von neuen Drehflüglerkonfigurationen sowie der Erprobung der aktiven Rotorsteuerung für Vibration- und Lärmreduktion und der Leistungsverbesserung.
Weitere Informationen zuden Rotorversuchsständen befinden sich auf der zugehörigen Webseite des DLR.
Vereisungslabor
Für das neue Forschungsgebiet der Enteisungssysteme von Drehflüglern wird derzeit im Rahmen eines von der Bundesregierung geförderten Projektes ein Vereisungslabor aufgebaut, in dem Rotorblattsegmente oder Modellrotorblätter bis ca. 2m Radius unter Zentrifugalkraft Vereisungsbedingungen ausgesetzt und Enteisungssysteme getestet werden können.
Forschungswindpark
Für Forschung zu Windenergieanlagen wird durch das DLR derzeit ebenfalls ein eigener Forschungswindpark mit hochinstrumentierten Forschungsanlagen aufgebaut. Dieser wird auch für die beiden oben genannten Ziele im Bereich Windenergie zur Verfügung stehen.