Flugbahn-Ermittlung

Die Flugbahn eines passiven Flugobjekts sollte bereits in einem frühen Konstruktionsstadium ermittelt und die Außenkontur entsprechend den aerodynamischen Anforderungen angepasst werden.

Hierzu wurde ein CFD-Modell des Flugobjekts erstellt und für Strömungssimulationen bei verschiedenen Anströmgeschwindigkeiten und Anströmwinkeln genutzt. Primäres Ergebnis dieser Simulationen ist jeweils der im oberen Bild beispielhaft dargestellte Geschwindigkeitsverlauf der Umströmung des Flugobjekts.

Aus den daraus resultierenden Druckverteilungen (mittleres Bild) können mittels Integration über der Gesamtoberfläche die aus den Strömungskräften resultierenden Widerstands- und Auftriebskräfte sowie die auf das Flugobjekt wirkenden Momente ermittelt werden.

Die resultierenden Kräfte und Momente werden als Kennfelder in Abhängigkeit von Anströmgeschwindigkeit und -winkel exportiert und für eine nachgeschaltete Flugbahnsimulation in MATLAB/Simulink genutzt. In der unteren Abbildung ist das Blockschaltbild des verwendeten Simulink-Modells dargestellt.

Die Flugbahnsimulationen zeigen, dass die Form der Außenkontur und die Gesamtschwerpunktslage entscheidend darüber bestimmen, ob die Flugbahn stabil bleibt oder ob das Flugobjekt zum Trudeln neigt.

Durch eine gezielte Optimierung der Außenkontur und der Schwerpunktslage des Flugobjekts konnte für einen weiten Startwinkelbereich eine stabile Flugbahn erzielt werden.