Automatisierte Flugführung eines unbemannten Kippflügel-Flugzeugs

Vor dem Hintergrund wachsender Verkehrsströme und der stetigen Forderung nach neuen Mobilitätskonzepten gewinnen unbemannte Luftfahrzeuge, insbesondere auch unkonventionelle Entwürfe, zunehmend an Bedeutung. Letztere bieten das Potential, dass sie bedarfsgerecht und leistungsoptimiert für Anwendungsszenarien eingesetzt werden können, die mit konventionellen Baumustern nicht erfüllbar sind. Dabei spielt die Automatisierung dieser Fluggeräte eine entscheidende Rolle für einen sicheren Betrieb und einen hohen Bedienkomfort.
In dieser Dissertation wird die automatisierte Flugführung eines unbemannten Kippflügel-Flugzeugs behandelt. Die besondere Herausforderung besteht darin, dass es sich bei dem Flugzeugtyp um eine Kombination aus einem Dreh- und Starrflügler handelt, welcher sich während des Flugs zwischen seinen beiden Grundkonfigurationen durch Kippen des Tragflügels verwandeln kann. Dies hat unmittelbare Auswirkungen auf die Flugmechanik, in erster Instanz auf die Stabilität und Steuerung. Je nach Flugzustand weisen die vorhandenen Steuerelemente unterschiedliche Wirkungen auf und es ergeben sich mitunter unerwünschte Kopplungseffekte während der Transition. Das Flugführungssystem muss in diesem Zusammenhang die Aufgabe erfüllen, den Kippflügler in sämtlichen Flugphasen vollständig zu kontrollieren. Dabei soll das Fluggerät auch in der Lage sein, an jedem beliebigen Punkt der Wandlung einen stationären Flugzustand einzunehmen. Obwohl das Flugzeug in weiten Teilen seines Betriebsbereichs ein nichtlineares Steuer- und Bewegungsverhalten aufweist, wird zur Regelung ein vergleichsweise einfaches System aus stetigen Reglerkomponenten implementiert.