Abschlussarbeiten

Typ: Masterarbeit
Betreuer: Süleyman Özkurt
Status: offen

Hintergrund

Für die Komfortanalyse von Hubschraubern unteratmosphärischer Turbulenz und für verschiedene
konstruktive Eigenschaften von Hubschraubern wird am IFR ein eigenes Hubschraubermodell entwickelt. Im
Rahmen dieser Arbeit soll in MATLAB/SIMULINK ein Modell gemäß dem Lehrbuch implementiert und validiert
werden.

Problemstellung

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Aufgaben

• Implementierung eines Hubschraubermodells bzw.
  Komponenten des Hubschraubers
• Literaturrecherche konstruktiver Eigenschaften dieser
  Komponenten auf die körperfeste Beschleunigungen
• Dokumentation der Ergebnisse

Anforderungen

• Kenntnisse der Höheren Mathematik von Vorteil
• Kenntnisse in Matlab/Simulink von Vorteil
• Kenntnisse in Dynamik/Mechanik von Vorteil

Typ: Masterarbeit
Betreuer: Marc Welsch
Status: offen

Hintergrund

Für ein VTOL-Vehikel besteht ein Flugregler für die Regelung von Geschwindigkeiten gegenüber dem Boden (Groundspeed). Im Kurvenflug erfolgt die Kompensation/Vorsteuerung der notwendigen zentripetalen Kräfte und der Drehraten. Mangels Messung von aerodynamischen Geschwindigkeiten, bzw. Winkeln findet jedoch keine Koordinierung des (Kurven-)Flugs im klassischen Sinn statt (Reduzierung des Schiebewinkels auf 0).

Problemstellung

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Ansatz erarbeitet werden, mit welchem der bestehende Regelungsansatz um die Koordinierung des Flugs erweitert werden kann.

Aufgaben

• Literaturrecherche bzgl. des koordinierten Fluges (mit Fokus auf VTOL-Vehikel)
• Berarbeitung eines Regelungskonzepts für den koordinierten Flug unter Berücksichtigung der verfügbaren Messgrößen
• Implementierung des Konzepts in den bestehenden Flugregler
• Test des Konzepts in der Simulationsumgebung

Anforderungen

• Gute Leistungen im Bereich Flugmechanik
• Besuch der Vorlesung Hubschrauber-Flugmechanik und  -Flugregelung von Vorteil
• Grundkenntnisse in der Programmierung mit Matlab/Simulink

Typ: Masterarbeit
Betreuer: Marc Welsch
Status: offen

Hintergrund

Bei der Modellierung von Fluggeräten im Rahmen einer Flugsimulation wird häufig auf das sogenannte Starrkörpermodell zurückgegriffen, wodurch sich die flugmechanischen Gleichungen auf die Bewegung eines einzelnen Körpers reduzieren. Diese vereinfachende Annahme ist für viele Anwendungsfälle ausreichend.
Insbesondere bei der Modellierung größerer Fluggeräte und der Betrachtung von Regelkreisverhalten trägt diese Annahme jedoch zu einer Diskrepanz zwischen Simulation und Realität bei, da die Effekte von Rückkopplungen durch Strukturmoden (Bewegungsformen des elastischen Mehrkörpersystems) vernachlässigt werden. Ein klassisches Beispiel für einen solchen Effekt ist die Bodenresonanz bei einem Hubschrauber.

Problemstellung

Im Rahmen dieser Arbeit sollen die relevanten Strukturmoden eines VTOL-Vehikels anhand von aufgezeichneten Messdaten untersucht und identifiziert werden. Im Anschluss soll auf Basis der gewonnenen Daten die bestehende Modellierung des Fluggeräts entsprechend ergänzt werden.

Aufgaben

• Literaturrecherche bzgl. der Identifikation und Modellierung von Strukturmoden
• Untersuchung und Auswertung der Messdaten
• Erweiterung des Simulationsmodells um die Modellierung der relevanten Strukturmoden
• Validierung des Modells gegen die Flugmessdaten

Anforderungen

• Gute Leistungen in den Bereichen Höhere Mathematik und Technische Mechanik
• Erfahrung in der Programmierung mit Matlab/Simulink
• Kenntnisse der Mehrkörperdynamik und Helikopter-Flugmechanik von Vorteil

Typ: Masterarbeit
Betreuer: Matthias Friedrich
Status: offen

Hintergrund

Über die letzten Jahrzehnte ist das Verkehrsaufkommen immer stärker gestiegen, was zu wachsenden Problemen in der vorhandenen Verkehrsinfrastrukturführt. Um diesem Trend entgegenzuwirken, werden immer neuere Verkehrskonzepte erforscht. Eines dieser Konzepte beinhaltet die sogenannten Personal Aerial Vehicles(PAVs), welche in den letzten Jahren ein großes Interesse genossen haben. Dies hat zu einer Vielzahl an verschiedenen Flugkonzepten geführt.

Problemstellung

Aufgrund der Vielzahl an Entwurfsmöglichkeiten bei PAVs müssen Kriterien zur Beurteilung verschiedener Konzepte ausgearbeitet werden. Aus diesem Grund müssen flugmechanische Modelle zur ganzheitlichen Beschreibung der verschiedenen Entwurfsmöglichkeiten ausgearbeitete werden.

Aufgaben

• Recherche verschiedener Ansätze zur Modellierung von elektrischen, rotorbetriebenen Fluggeräten
• Erstellung von verschiedenen flugmechanischen Modellen zur Berechnung der Flugleistungen verschiedener Flugkonzepte
• Formulierung von Gütekriterien für die Bewertung verschiedener Flugkonzepte, ebenfalls in Hinblick auf die Sicherheit des Fluggerätes
• Formulierung und Implementierung eines Optimierungsproblems für die Identifikation eines sinnvollen Flugkonzepts für PAVs

Anforderungen

• Grundkenntnisse in Flugmechanik
• Grundkenntnisse in nichtlinearer Optimierung
• Programmiererfahrung in Matlab/Simulink

Typ: Masterarbeit
Betreuer: Tobias Richter
Status: offen

Hintergrund

Am Institut für Flugmechanik und Flugregelung wird ein Flugsimulator für Hubschrauber (HeliSim) aufgebaut und stetig weiterentwickelt. Der Modulare Aufbau der Flugmechanischen Simulation erlaubt es viele verschiedene Teilmodelle zu untersuchen und auch neue hinzuzufügen. Einen der wichtigsten Teile einer Hubschraubersimulation stellt die Modellierung des Hauptrotors dar.

Problemstellung

Bisher gibt es zwei unterschiedliche Modelle von Rotoren für HeliSim,jedoch beide bislang ohne Modellierung der Induzierten Abwindgeschwindigkeit. Ziel dieser Arbeit ist, die Rotormodelle um eine passende Inflow Modellierung zu erweitern. Des Weiteren soll die recht einfach gehaltene aerodynamische Modellierung des nichtlinearen Rotormodells weiter verbessert werden.

Aufgaben

• Recherche bzgl. unterschiedlicher Inflow Modellierungen im Hubschrauberbereich
• Auswahl und Implementierung mehererpassender Modelle in HeliSim
• Vergleich der unteschiedlichenModelle und Bewertung

Anforderungen

• Gute Studienleistungen in Höherer Mathematik
• Gute Studienleistungen im Bereich Strömungslehre
• Besuch der Vorlesung Hubschrauber Flugmechanik von Vorteil

Typ: Masterarbeit
Betreuer: Fabian Schimpf
Status: offen

Hintergrund

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Problemstellung

Im Rahmen der Abschlussarbeit soll untersucht werden wie sich verschiedene
Randbedingungen auf die Auswahl von Algorithmen zur Landeplatzerkennung
auswirken. Der Fokus soll hierbei auf der Bestimmung des Einflusses der
Auflösung und Qualität vorhandener Karten, des Preprocessings und der
Geometrie der Oberfläche auf die Schätzung der lokalen Steigung und
Hinderniserkennung liegen.

Aufgabenbeschreibung

• Literaturrecherche
• Implementierung verschiedener Algorithmen zur Steigungsschätzung und
  Hinderniserkennung
• Aufbau einer automatisierten Testumgebung zum Vergleich der
  implementierten Algorithmen
• Bewertung der Algorithmen mit Hinblick auf die Astrone Konzeptstudie
• Optional: Benchmark der Algorithmen auf Flughardware

Anforderungen

• Erfahrung im Programmieren mit Matlab
• Vorteilhaft sind Vorkenntnisse zu Schätzverfahren

Typ: Masterarbeit
Betreuer: Benjamin Rothaupt
Status: offen

Hintergrund

In Ultraleichthelikoptern kommen im Allgemeinen rein mechanische
Steuersysteme zum Einsatz. Diese übertragen nicht nur die Steuerkräfte
des Piloten vom Cockpit auf die Taumelscheibe, sondern auch
periodische Rotorkräfte zurück auf die Bedienelemente im Cockpit. Diese
Kräfte müssen vom Piloten gegengehalten werden.
Die genaue Interaktion zwischen Pilot, Steuerstrang und Rotor ist bisher
weitgehend unerforscht. Jedoch ist sie wichtig bei der Entwicklung von
Flugassistenzsystemen für zukünftige Helikoptergenerationen, die bspw.
durch Aktuatoren zusätzliche Kräfte in den Steuerstrang einbringen.

Problemstellung
Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Steuerkräfte, die durch den Rotor an
den Bedienelementen im Cockpit entstehen, modelliert werden. Dies soll
anhand geometrischer und konstruktiver Daten des Helikopters
geschehen. Die Validierung soll mit Hilfe von Messdaten aus dem
Helikopter durchgeführt werden. Die Ergebnisse sollen später auf einem
Piloten-Prüfstand zum Einsatz kommen (nicht Gegenstand der Arbeit).

Aufgaben

• Literaturrecherche bzgl. der Modellierung von Steuerkräften in
  Helikoptern
• Erstellung und Implementierung eines Simulationsmodells mit Hilfe
  der Rechercheergebnisse (vorzugsweise in MATLAB/Simulink)
• Validierung des Modells anhand von Flugmessdaten
• ggf. Integration des Steuerkraftmodells in eine vorhandene
  Flugsimulation

Anforderungen

• Gute Leistungen in Höherer Mathematik und Technischer Mechanik
• Optional: Kenntnisse der Flugmechanik von Helikoptern