Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Flugsystemtechnik erforschen neuartigen Methoden, die Hubschrauber leiser, energiesparender und vibrationsärmer machen.
Die Abteilung Hubschrauber des DLR-Instituts für Flugsystemtechnik bearbeitet die Aspekte der Rotorsystem- und Flugsystemtechnik von Hubschraubern und weiteren Drehflüglerkonfigurationen. Zielrichtung der Aktivitäten ist die Unterstützung der Entwicklung neuer Technologien und deren Bewertung im Hinblick auf die Verbesserung der Flugeigenschaften, der Sicherheit, der Wirtschaftlichkeit, der Umweltverträglichkeit und der Missionseffektivität für die Fluggeräte. Die Aktivitäten umspannen die Systemanalyse, die Modellierung und Simulation von Konfigurationen und Systemkomponenten sowie Windkanalversuche und die Erprobung im Flug.
Als grundlegende Voraussetzung für den Entwurf, die Entwicklung und die Bewertung von innovativen Rotorsystemen sowie der den Pilotinnen und Piloten unterstützenden Technologiesysteme sind Rotordynamik- und Flugdynamikmodelle verfügbar. Diese konfigurierbaren Modelle werden dem Bedarf angepasst und über den Vergleich mit Flugversuchs- und Windkanaldaten validiert. Bei der Modellbildung für regelungstechnische Anwendungen und Stabilitätsuntersuchungen werden Verfahren zur Systemidentifizierung und Parameteroptimierung eingesetzt.
Die integrierten Gesamtsysteme werden mit Hilfe von Verfahren der Flugeigenschaftsanalyse untersucht, optimiert und bewertet. Aus diesem Vorgehen hat sich die Fähigkeit zur Definition und Spezifikation von Flugeigenschaftskriterien für existierende und zukünftige Hubschrauber entwickelt.
Unterstützungssysteme für den Hubschrauber-Allwetterflug
Herausforderung an den Hubschrauber der Zukunft ist dessen 24-Stunden-Einsetzbarkeit in allen Wettersituationen. Für die Entwicklung der erforderlichen, die Pilotinnen und Piloten unterstützenden, Systeme leistet die Abteilung Beiträge durch die Entwicklung von adaptiven Steuerungs- und Reglersystemen, die Entwicklung eines Pilotenassistenten und die Tests neuer Sensoren und Displayformate.
Unterstützungssysteme für den „easy handling“-Hubschrauber
In Untersuchungen mit aktiven Steuerorganen werden Systemzustände als zusätzliche taktile Informationen an die Pilotin oder den Piloten rückgeführt, um diesen die Annäherung an Systemgrenzen anzuzeigen und ein Überschreiten der Grenzen zu vermeiden. Ein weiteres Arbeitsfeld ist, das Fliegen mit Außenlasten zu erleichtern und deren exakte Positionierung beim Absetzen zu ermöglichen.
Fliegender Hubschrauber Simulator (FHS)
Wichtiges und in Europa einmaliges Arbeitsmittel in der Flugerprobung ist der Fliegende Hubschrauber Simulator (FHS). Der FHS basiert auf einer EC 135, die für die Verwendung als Forschungs- und Versuchshubschrauber erheblich modifiziert wurde. Der FHS verfügt als erster Hubschrauber über ein zukunftweisendes elektrisch/optisches Steuerungssystem, ein flexibel modifizierbares und programmierbares Experimentalsystem und wird derzeit mit aktiven Steuerorganen ausgerüstet.
Neue Rotorsysteme und Rotorsteuerung
Von dem Hubschrauber der Zukunft werden geringere Lärmemissionen gefordert. Der Vibrationspegel muss zur Reduktion der Belastung der Crew und Passagiere und des Verschleißes von Material drastisch verringert werden. Gleichzeitig soll die Leistungsfähigkeit moderner Rotoren hinsichtlich Tragfähigkeit, Fluggeschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit erheblich über den heute verwendeten liegen. Mit diesen Zielsetzungen werden Systeme der aktiven Rotorblattsteuerung (höherharmonische Steuerung, individuelle Blattsteuerung und lokale Blattsteuerung) entworfen und im Windkanal und Flug erprobt. Weiterhin werden in enger Zusammenarbeit mit der Industrie Rotorblattentwürfe der Zukunft im Windkanal vermessen und erprobt.
Rotorversuchsstand
Wichtiges und weltweit einmaliges Arbeitsmittel ist der von dem Institut betriebene Rotorversuchsstand, mit dem sich isolierte Haupt- und Heckrotoren, Rümpfe, Gesamtkonfigurationen sowie neue Steuer- und Reglertechnologien im Windkanal untersuchen lassen. Damit kann nicht nur die Wirksamkeit neuer Entwicklungen getestet werden, sondern ohne Gefährdung für den Piloten können auch die Grenzen des Flugbereichs vermessen werden.
Die rotorsystem- und flugsystemtechnischen Aufgaben werden neben der DLR-Grundlagenforschung in enger nationaler, europäischer und internationaler Kooperation mit Industrie, Forschungsinstituten und Universitäten bearbeitet.
FHS im Flugversuch
In den Flugversuchen übt sich die Crew in der Handhabung und Sensorik der Rettungswinde.
DLR-Testpilot Sebastian Soffner mit Augmented-Reality-Brille Microsoft HoloLens 2 im DLR-Forschungshubschrauber ACT/FHS (Active Control Technology / Flying Helicopter Simulator). Das visuelle Assistenzsystem soll den Piloten bei anspruchsvollen Flugmanövern unterstützen: Dem Piloten werden wichtige Informationen über den aktuellen Flugzustand sowie die Darstellung von Hindernissen direkt in seinem Sichtfeld eingeblendet.
Zur Validierung von modernen Berechnungsverfahren zur Aerodynamik und Akustik von Hubschraubern ist es erforderlich, Windkanaltests mit Hubschraubermodellen durchzuführen. Die gewonnenen Ergebnisse liefern einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung des Entwicklungsrisikos und zur Verringerung von Entwicklungszeit und -kosten neuer Hubschraubersysteme.
