ISBN 9783843922760

978-3-8439-2276-0, Reihe Luftfahrt

Meinrad Weisser
Grenzen des manuellen und geregelten Betriebs am Höhenprüfstand der Universität Stuttgart

109 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Bei der Entwicklung von Luftfahrtantrieben ist der Nachweis des sicheren und zuverlässigen Betriebs im gesamten Bereich der Flugenveloppe des Flugzeugs von Interesse. Im Verlauf des Zulassungsprozesses sind Nachweise unter Höhenbedingungen zu erbringen, wofür Flugversuchsträger oder Höhenprüfstände zum Einsatz kommen.

Am Höhenprüfstand der Universität Stuttgart werden Triebwerke undderen Komponenten unter Höhenbedingungen getestet. Das Anforderungsprofil an den Prüfstand hinsichtlich der Versuchsbedingungen hat sich durch neuartige Versuchsträger mit größeren Druckverhältnissen geändert. Die Prüfstandsanlagen werden dadurch an ihren Betriebsgrenzen betrieben. Steigende Anforderungen an die Einstellgenauigkeit und die Reproduzierbarkeit von Prüfstandsversuchen führen zur Integration von verbesserter Messtechnik und Regelungssystemen. Zudem steigen die Forderungen nach Wirtschaftlichkeit, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit des Prüfstands. Daraus resultiert die Forderung nach einem Modell zur Simulation des Prüfstands in Kombination mit unterschiedlichsten Versuchsträgern und Prüfstandsreglern.

Die vorliegende Arbeit stellt ein Verfahren zur Modellierung des stationären und transienten Betriebsverhaltens des Prüfstands vor. Zur Abbildung der Betriebsgrenzen werden Wärmespeicherung in der Struktur, Druckverluste in den Prüfstandskomponenten und das Betriebsverhalten der Verdichter mit ihrer Betriebsüberwachung berücksichtigt. Die Grenzen und Einschränkungen der gewählten Modellierungsmethode werden diskutiert. Die Validierung des Modells erfolgt mit Messdaten aus stationären und transienten Untersuchungen. Mit einer Monte-Carlo-Simulation wird der Einfluss von Modell- und Messunsicherheiten abgeschätzt. Basierend auf der validierten, echtzeitfähigen Modellierung des Prüfstands wird ein Hardware-in-the-Loop-(HiL)-Prüfstand zur Entwicklung und Optimierung von Regelungskonzepten entwickelt und realisiert.