Die Arbeit wurde mit dem Nachwuchspreis 2008 der DGLR (Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt) ausgezeichnet.
Im Rahmen der Diplomarbeit wurde die Flugphysik-Software des Fixed-Base Boeing 737-800 Simulators der Hochschule Bremen erstellt. Hierfür wurde zunächst eine Schnittstelle zwischen den beiden Entwicklungsumgebungen des Simulators – Borland Delphi und Mathworks MATLAB – geschaffen und anschließend das Modell in MATLAB Simulink entwickelt.
Das Interface nutzt den Microsoft COM Standard für die Herstellung einer schnellen und integren Datenübertragung.
Ein System aus vier gekoppelten, nichtlinearen Vektordifferenzialgleichungen liefert die Bewegung des Flugzeugs in seinen sechs Freiheitsgraden. Es wird mit den Trägheitsgrößen sowie den Kräften und Momenten aus Aerodynamik, Triebwerk und Fahrwerk gespeist. Dem System übergeordnet ist ein Erdmodell. Es stellt den Zusammenhang zwischen den Ausgangsgrößen der Flugzeugbewegung in lokalen geodätischen Koordinaten und dem WGS84 als Bezugssystem her. Darüber hinaus beschreibt es über ein integriertes Atmosphärenmodell die gegenwärtigen Umgebungsbedingungen.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Kontext und Aufgabenstellung
- 2 Das Interface
- 2.1 Systemarchitektur
- 2.2 Echtzeitumgebung mit Real Time Windows Target
- 2.3 Simulink Interface
- 2.3.1 ActiveX
- 2.3.2 Virtuelles Hardware Board
- 2.3.3 Interface Funktionen
- 3 Das Modell
- 3.1 Erde
- 3.1.1 Geodätisches Bezugssystem
- 3.1.2 Atmosphäre
- 3.2 Boeing 737-800
- 3.2.1 Bewegungsgleichungen
- 3.2.2 Aerodynamik
- 3.2.2.1 Aerodynamische Kräfte und Momente
- 3.2.2.2 Aerodynamische Geschwindigkeiten und Winkel
- 3.2.2.3 Standardarbeitsbereich
- 3.2.2.3.1 Längsbewegung
- 3.2.2.3.2 Seitenbewegung
- 3.2.2.4 Verhalten bei großen Anstellwinkeln
- 3.2.2.5 Bodeneffekt
- 3.2.3 Triebwerke
- 3.2.3.1 Triebwerkskräfte und -momente
- 3.2.3.2 Kraftstoffverbrauch
- 3.2.4 Fahrwerk
- 3.2.4.1 Fahrwerkskräfte und -momente
- 3.2.4.2 Oleo-pneumatischer Dämpfer
- 3.2.4.3 Reibung
- 3.2.5 Masse
- 3.2.5.1 Skalare Masse
- 3.2.5.2 Trägheitstensor
- 3.2.5.3 Schwerpunktlage
- 3.2.6 Struktur
- 3.2.7 Stellerdynamik
- 3.1 Erde
- 4 Resümee und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Ziel dieser Diplomarbeit ist die Erstellung eines Echtzeitmodells einer Boeing 737-800 für den Einsatz im zukünftigen B737-Simulator der Hochschule Bremen. Die Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung einer Schnittstelle zwischen den Entwicklungsumgebungen Borland Delphi und Mathworks MATLAB/Simulink und die Implementierung des Flugphysikmodells in Simulink.
- Entwicklung einer Schnittstelle zwischen Borland Delphi und MATLAB/Simulink
- Erstellung eines realistischen Flugphysikmodells der Boeing 737-800
- Implementierung eines Erdmodells mit geodätischem Bezugssystem und Atmosphärenmodell
- Modellierung der Aerodynamik, Triebwerke und des Fahrwerks
- Integration des Modells in eine Echtzeitumgebung
Zusammenfassung der Kapitel
1 Kontext und Aufgabenstellung: Dieses Kapitel beschreibt den Hintergrund und die Aufgabenstellung der Diplomarbeit. Es erläutert den Bedarf an einem neuen B737-Simulator an der Hochschule Bremen und die damit verbundenen Anforderungen an die Flugphysik-Software. Das Kapitel definiert den Umfang der Arbeit und skizziert die einzelnen Arbeitsschritte.
2 Das Interface: Dieses Kapitel befasst sich mit der Entwicklung der Schnittstelle zwischen Borland Delphi und MATLAB/Simulink. Es beschreibt die gewählte Systemarchitektur, die Verwendung von Real Time Windows Target als Echtzeitumgebung und die Implementierung des Simulink-Interfaces mithilfe von ActiveX und einem virtuellen Hardware-Board. Detailliert werden die entwickelten Interface-Funktionen erläutert, die eine effiziente Datenübertragung zwischen den beiden Systemen gewährleisten.
3 Das Modell: Dieses Kapitel beschreibt das detaillierte Flugphysikmodell der Boeing 737-800. Es umfasst ein Erdmodell mit geodätischem Bezugssystem (WGS84) und einem Atmosphärenmodell zur Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen. Das Flugzeugmodell selbst basiert auf einem System gekoppelter, nichtlinearer Vektor-Differentialgleichungen, die die Bewegung in sechs Freiheitsgraden beschreiben. Das Kapitel beschreibt ausführlich die Modellierung der Aerodynamik, der Triebwerke, des Fahrwerks und der Masseträgheitseigenschaften des Flugzeugs. Besondere Aufmerksamkeit wird der Modellierung des aerodynamischen Verhaltens bei verschiedenen Flugzuständen, einschließlich großer Anstellwinkel und Bodeneffekt, gewidmet.
Schlüsselwörter
Boeing 737-800, Flugsimulator, Echtzeitmodell, MATLAB/Simulink, Borland Delphi, Flugphysik, Aerodynamik, Triebwerke, Fahrwerk, Interface, Real Time Windows Target, Geodätisches Bezugssystem, WGS84, Atmosphärenmodell.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Diplomarbeit: Echtzeitmodell einer Boeing 737-800
Was ist das Thema der Diplomarbeit?
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Erstellung eines Echtzeitmodells einer Boeing 737-800 für einen Flugsimulator an der Hochschule Bremen. Der Fokus liegt auf der Entwicklung einer Schnittstelle zwischen Borland Delphi und MATLAB/Simulink sowie der Implementierung des Flugphysikmodells in Simulink.
Welche Software wurde verwendet?
Die Arbeit verwendet Borland Delphi und MATLAB/Simulink als Entwicklungsumgebungen. Real Time Windows Target dient als Echtzeitumgebung.
Welche Schnittstelle wurde entwickelt?
Es wurde eine Schnittstelle zwischen Borland Delphi und MATLAB/Simulink entwickelt, basierend auf ActiveX und einem virtuellen Hardware-Board. Diese Schnittstelle ermöglicht eine effiziente Datenübertragung zwischen den beiden Systemen.
Wie ist das Flugphysikmodell aufgebaut?
Das Flugphysikmodell basiert auf einem System gekoppelter, nichtlinearer Vektor-Differentialgleichungen, die die Bewegung in sechs Freiheitsgraden beschreiben. Es umfasst ein Erdmodell (WGS84) mit Atmosphärenmodell, detaillierte Modellierung der Aerodynamik (inkl. Verhalten bei großen Anstellwinkeln und Bodeneffekt), der Triebwerke, des Fahrwerks und der Masseträgheitseigenschaften.
Welche Aspekte der Aerodynamik wurden modelliert?
Das Modell berücksichtigt aerodynamische Kräfte und Momente, Geschwindigkeiten und Winkel. Es umfasst die Modellierung des Verhaltens im Standardarbeitsbereich (Längs- und Seitenbewegung), bei großen Anstellwinkeln und den Bodeneffekt.
Welche Komponenten des Flugzeugs wurden modelliert?
Das Modell umfasst die Aerodynamik, die Triebwerke (mit Kräften, Momenten und Kraftstoffverbrauch), das Fahrwerk (Kräfte, Momente, Oleo-pneumatischer Dämpfer und Reibung), die Masse (skalare Masse, Trägheitstensor, Schwerpunktlage) und die Flugzeugstruktur sowie die Stellerdynamik.
Welche Zielsetzung verfolgt die Arbeit?
Die Zielsetzung ist die Erstellung eines realistischen Echtzeitmodells der Boeing 737-800 für den Einsatz im B737-Simulator der Hochschule Bremen. Dies beinhaltet die Entwicklung der Schnittstelle und die Implementierung des Flugphysikmodells.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in die Kapitel: Kontext und Aufgabenstellung, Das Interface (inkl. Systemarchitektur, Echtzeitumgebung und Simulink-Interface), Das Modell (inkl. Erdmodell, Flugzeugmodell mit allen Komponenten), und Resümee und Ausblick.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Boeing 737-800, Flugsimulator, Echtzeitmodell, MATLAB/Simulink, Borland Delphi, Flugphysik, Aerodynamik, Triebwerke, Fahrwerk, Interface, Real Time Windows Target, Geodätisches Bezugssystem, WGS84, Atmosphärenmodell.
- Citation du texte
- Nicolas Maul (Auteur), 2007, Erstellung des Echtzeitmodells einer Boeing 737 zum Einsatz im zukünftigen B737 Simulator der Hochschule Bremen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/85464
