Untersuchung der Autorotationslandung eines Hubschraubers nach einem Triebwerksausfall auf der Grundlage eines dynamischen Starrkörpermodells mit sechs Freiheitsgraden

In dieser Arbeit geht es um die Vorhersage der sicheren Autorotationslandung eines Hubschraubers nach einem Triebwerksausfall. Das Autorotationslandeverfahren wird als nichtlineares Optimalsteuerungsproblem formuliert, das auf einem erweiterten flugdynamischen Sechs-Freiheitsgrad-Starrkörpermodell basiert. Zunächst werden die Kostenfunktion und die Nebenbedingungen richtig gewählt. Dann wird der Ansatz der direkten Transkription angewandt, um das optimale Steuerungsproblem zu lösen. Für einen UH-60-Hubschrauber werden die optimalen Lösungen mit dem Starrkörpermodell mit denen verglichen, die mit einem zweidimensionalen Punkt-Masse-Modell erzielt wurden. Es zeigt sich, dass die optimalen Lösungen mit den beiden unterschiedlichen Modellen recht gut übereinstimmen, und außerdem beinhalten die optimalen Lösungen mit dem Starrkörpermodell die Zeitverläufe von Winkelgeschwindigkeiten und -lagen, seitlicher Geschwindigkeit und Position sowie Nicksteuerung. Schließlich werden optimale Regelungsformulierungen mit verschiedenen Kostenfunktionen für die Berücksichtigung der 1-s-Zeitverzögerung und der Mindestaufsetzgeschwindigkeit vorgeschlagen. Die berechneten Kontrollstrategien und Flugbahnen sind realistisch.