Modellreduktion und Unsicherheiten bei Helikoptern

Simulationswerkzeuge sind heute fester Bestandteil bei der Entwicklung technischer Produkte. Sie ermöglichen Aussagen über die Eigenschaften der zu entwickelnden Produkte, noch bevor diese real überhaupt existieren. Je realitätsnaher die Simulationen sind, desto mehr können sie dazu beitragen, teure Korrekturmaßnahmen in späteren Produktentwicklungsphasen zu vermeiden. Das Ziel dieses Projekts ist daher eine Verbesserung der simulationsbasierten Vorhersagen verschiedener Eigenschaften von Drehflüglern.

Ein Schwerpunkt dabei ist die verbesserte Vorhersage von Kabinenvibrationen, welche einen wesentlichen Einfluss auf den Komfort haben. Die Vibrationen können durch das Einbringen aerodynamischer Wechsellasten mit der Blattfolgefrequenz, aber auch durch niederfrequente Strukturschwingungen im Vorwärtsflug induziert werden. Letztere können teilweise erst sehr spät in Flugversuchen auftreten und damit zu teuren Korrekturmaßnahmen führen. Daher soll der Einfluss strukturdynamischer Parameterstreuungen untersucht werden, um derartige Schwingungsphänomene schon in Simulationen identifizieren zu können.

Die Modellordnungsreduktion ist in diesem Kontext ein wichtiges Werkzeug, um effiziente Systemauswertungen zu ermöglichen. Besondere Herausforderungen im Zusammenhang mit Helikoptern sind die Berücksichtigung von hochfrequenten Moden des Rotormasts, die flächige Anregung durch aerodynamische Lasten, sowie die Abhängigkeit des Systems von unsicheren Parametern. Die entwickelten Methoden sollen außerdem auf ihre Anwendbarkeit auf neue Konfigurationen von Drehflüglern aus dem Bereich Urban Air Mobility untersucht werden.

Für die programmtechnische Umsetzung werden die Softwarepakete MatMorembs und FAMOUS verwendet.