Browsing by Author "Kalden, Osman"

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Open Access
Einsatz moderner Software-Techniken bei der multidisziplinären Optimierung wiederverwendbarer Raumtransporter
(2006) Kalden, Osman; Messerschmid, Ernst (Prof. Dr. rer. nat. )
In der vorliegenden Arbeit wird das multidisziplinäre Analysewerkzeug RTSOPT für die simultane Flug- und Systemoptimierung wiederverwendbarer Trägersystemkonzepte sowohl verfahrenstechnisch als auch softwaretechnisch grundlegend überarbeitet, aktualisiert und ver-bessert. Dabei werden das Grundkonzept der Vorgehensweise, die Modellannahmen und die Systemdynamik der Flugsimulation beibehalten. Die erreichte Flexibilität und die Leistungs-steigerung werden durch typische Anwendungen des Programmpakets demonstriert. Gegens-tand dieser Systemanalysen ist der derzeit aktuelle, teilweise wiederverwendbare Raumtrans-porter Hopper, ein Leitkonzept des nationalen Technologieprogramms ASTRA. Die verfahrenstechnische Verbesserung wird durch die Einbindung des zur Zeit leistungsfä-higsten Optimierungslösers Sparse Optimal Control Software (SOCS) in RTSOPT erreicht. Durch grundlegende Modifikationen des Programmcodes und die angepasste Problemformu-lierung wird die Leistungsfähigkeit des Lösers voll ausgeschöpft, was sich in einer signifikan-ten Beschleunigung der Konvergenz im Vergleich zu früheren Versionen widerspiegelt. Dar-über hinaus wird auch die Vorbereitungszeit für eine Optimierungsberechnung drastisch ver-kürzt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Startlösung für das Optimierungsproblem, die bis-her durch zahlreiche Simulationsläufe und Sensitivitätsstudien erstellt werden musste, in der aktuellen Version durch Verwendung von SOCS auf der Grundlage der linearen Interpolation der geschätzten Randwerte generiert wird. Das Modul für die Fahrzeug-Massenanalyse wird ebenfalls aktualisiert. Dazu werden zahlrei-che Daten aktueller Trägersubsysteme und die Ergebnisse aus der umfangreichen europäischen Studie FESTIP in die Massen-Datenbasis übernommen. Die softwaretechnische Verbesserung wird durch den neuen Programmsystementwurf nach Prinzipien des Software-Engineering realisiert. Das neue Konzept berücksichtigt die Rahmen-bedingungen des Einsatzumfelds und moderne verfügbare Software-Technologien. Die Haupt-qualitätsmerkmale unter diesen Gesichtspunkten sind die Plattformunabhängigkeit, das objekt-orientierte Entwurf mit verbesserter Erweiterbarkeit und Wartbarkeit, sowie die Flexibilität des Werkzeugs und die fahrzeug- und missionsspezifische Programm-Modifikationen minimiert. Die Vielseitigkeit des Programmpakets wird zuletzt durch neue Virtuelle-Realität-Visualisierungsmodule für zwei- bzw. dreidimensionale Diagramme und räumliche interaktive Animationen erweitert.