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Labor für Flugmechanik (G001)

Das Labor für Flugmechanik beschäftigt sich mit allen Aspekten der Flugphysik, nämlich der Flugmechanik, Flugregelung und Simulation von Kleinstflugzeugen (Micro-Air-Vehicle, MAV) bis zu Großflugzeugen. Das Labor ist eng eingebunden mit den Lehrveranstaltungen im Bereich der Luftfahrttechnik sowie mit den verbundenen Forschungsaktivitäten.

Im Labor für Flugmechanik finden vor allem Hilfsmittel zur Simulation Anwendung. Hierzu gehören Echtzeit Maschinen für die Simulation von UAV’s sowie ein A320 Cockpit Simulator für die Mensch-Maschine Interaktion. 

Nach der Simulation kommt die Praxis: Der Eigenbau von Fluggeräten, deren Parametrierung sowie Testflüge sind wesentlicher Bestandteil im und außerhalb des Labors. 

Im Indoor-Tracking Bereich lassen sich Kleinst-Fluggeräte fliegen und deren Position dabei Millimeter genau bestimmen. Komplexe Schwarm-Koordination wird dadurch möglich. Damit können Algorithmen direkt in die Praxis umgesetzt und getestet werden. Ist der Funktionsaufbau gegeben, können die Testflüge am Modellflugplatz fortgesetzt werden. 

© Comtec

Ziele und Idee

  • Ausbildung der Studierenden im Bereich Flugmechanik & Regelung, Simulation und Mechatronik
  • Simulation von bemannten und unbemannten Flugzeugen im Luftraum sowie der Kooperation / Koordination bei Missionen
  • Lehre und Entwicklung zur intelligenten Pfadplanung und Steuerung von Drohnen Schwärmen
  • System-Integration und Hardware-in-the-Loop Simulation für die Prototypen Entwicklung und Darstellung in Demonstrativen Anwendungen

  1. Interaktive Diskussion an der Konstruktion

  2. Flugsimulator Cockpit

  3. Cockpit Hülle

  4. Windkanalmodell eines unbemannten Kleinflugzeuges

  5. Letzte Handgriffe vor dem Erstflug eines VTOL Prototypen

  6. Aufbau des Prototypen vor seinem Erstflug

  7. Mobiler Leitstand

  8. Mixed Reality Brille_1

    Mixed Reality Brille

Studentenprojekt VTOL

Erster Testflug der aktuellen Iteration des modularen VTOL-UAV-Versuchsträgers. 

Konzeption, Design, Fertigung und Tests werden dabei vollumfänglich von Studenten unter Anleitung von Lehrbeauftragten aus dem TTZ und der Industrie im Rahmen von Projektarbeiten durchgeführt.

Laborausstattung und Aktivitäten

Geräte und Funktion

Cockpit Simulator
Der Cockpit Simulator bildet ein zwei Mann Cockpit eines kommerziellen Transportflugzeuges mit seinen primären Steuerelementen ab. Touch-Screen Displays erlauben die Darstellung moderner Fluginstrumentierung sowie deren Weiterentwicklung. Die Dome-Projektion vermittelt ein für den Piloten realistisches Bild aus dem Cockpit.
Ausgestattet mit einem Eye-Tracking System kann die Aufmerksamkeit des Piloten genau analysiert werden. Auf diese Weise können Pilotenassistenzsysteme weiterentwickelt werden.

Bodenstations-Simulator
Die Bodenstation dient als Arbeitsplatz für einen Flugversuchs-Ingenieur, welcher Testflüge überwacht oder für eine etwaig simulierte Bodenfunkstelle. Komplexe Szenarien aus der Luftfahrt und dem kooperativen Luftraum können hier durch dargestellt werden. 

Motion Tracking System
Mit Hilfe des Motion Tracking Systems von OptiTrack steht ein Bereich von 15x5m im Labor für das Fliegen von Drohnen im Innenbereich zur Verfügung. Die Position im Flugbereich kann Sub-Millimeter genau bestimmt werden, wodurch auch komplexe Szenarien dargestellt werden können, bei denen es um höchste Präzision geht. 

Teststand für neuartige Flugobjekte
Ausgestattet mit einer 6-DOF Kräfte-/ Momenten-Waage sowie Sensorik zur Messung von Stromverbrauch können in diesem Teststand verschiedenste Flugobjekte in statischen Versuchen ausgemessen werden.

Speedgoat Real Time Target Machines
Mit Hilfe von Echtzeit Hardware lassen sich Simulations-Modelle in Matlab/Simulink erstellen und als Echtzeit-Anwendung ausführen. Angebunden an eine Zielhardware kann im Verbund mit dieser ein realitätsnahes Einsatzszenario dargestellt werden und alle Komponenten bereits im Verbund miteinander untersucht werden.

Fliegendes Material

  • Pelikan UAV
  • ModalAI RB5 Quadcopter Schwarm (7 Stück)
  • Diverse Eigenbau Drohnen basierend auf der Pixhawk / PX4 Architektur

Software

  • Matlab/Simulink für Echtzeit Simulationsumgebung mit Hilfe von Real Time Targets
  • X-Plane 12 zur Flugphysik Berechnung sowie Umweltdarstellung im Cockpit Simulator
  • FS-FlightControl als Bodenstationsanwendung für: Flugsimulator Steuerung, Flugversuchs-Ingenieurs Station und Bodenfunkstellen
  • Diverse Software-Entwicklungsumgebungen: Microsoft Visual Studio, Qt Creator uvm.
  • In-House Entwickelte Software: „THI Flight Deck“ – Avionik System für den Cockpit Simulator

Lehrveranstaltungen

Praktika begleitend zu den Vorlesungen:

  • Avionik
  • Flugmechanik
  • Luftfahrttechnik
  • Flugzeug System Entwurf (Master)
  • Human Factors im Flugzeugcockpit: Theorie und Erprobung im Simulator

Sonstige Aktivitäten:

  • Studienprojekte Projekt „Flugdrohne“
  • Abschlussarbeiten (Bachelor & Master)
  • Industrieprojekte
  • Besondere Ereignisse: Vorführungen am UAM-Netzwerktreffen sowie die Veranstaltungen vom BRK Drohnen im Katastrophenschutz. Weitere Events: Hochschulinformationstage, Girls-Day, Techniktag, Schulklassen

Laborleitung und Team

  2. Prof. Dr.-Ing. Simon Schwerd

    Forschungsprofessor, Stellvertretender Studiengangleiter „Intelligent Aerial Systems“ (Master)

    E-Mail
    Telefon
    +49 841 9348-6417
    Raum
    K210
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