Erweiterte Flugzeugdesigntechniken für die Ingenieure von Morgen
Multidisziplinäre Entwurfsoptimierung (MDO) ist eine Technik, die den gesamten Entwurfsprozess von großen aeronautischen Systemen rationalisiert. Sie ist von entscheidender Bedeutung für die künftige Nachhaltigkeit und Wettbewerbsfähigkeit der Luft- und Raumfahrtindustrie in Europa. Trotz ihrer Bedeutung gibt es einen bemerkenswerten Mangel an MDO-Fähigkeiten, Bildung und Ausbildung. Vor diesem Hintergrund rekrutierte das EU-finanzierte AMEDEO-Projekt (Aerospace multidisciplinarity enabling design optimisation) 15 talentierte Nachwuchsforscher auf diesem Gebiet. Die Initiative wurde durch Entsendungen aus führenden Partnerinstitutionen aus Belgien, Frankreich, Deutschland, den Niederlanden, der Türkei und dem Vereinigten Königreich unterstützt. Die Forscher des drei Jahre dauernden Projekts hoben die wichtigsten Themen und Herausforderungen für die europäische Luft- und Raumfahrtindustrie hervor. Dazu zählt die robuste Optimierung von Flugzeugtriebwerken in Bezug auf Energieeffizienz, die Optimierung von leichten Komposit-Flugzeugbauteilen, Verbesserungen der Flugsicherheit und Unfallsicherheit sowie die Lärmreduzierung durch akustische Optimierung. Genauer gesagt arbeiteten AMEDEO-Forscher an neuen Berechnungs- und Parametrisierungsmethoden für großangelegte MDO-Probleme. Sie entwickelten effiziente auf Metamodellen basierende robuste MDO-Frameworks, die alle System- und/oder Disziplinoptimierungen in große MDO-Probleme integrieren können. Die Arbeit umfasste auch die Anwendung fortschrittlicher MDO-Methoden auf das Triebwerksdesign von Flugzeugen sowie neuartige MDO-Anwendungen für die Gestaltung von aeronautischen Verbundstrukturen. Insgesamt erreichte das Projekt große Fortschritte bei der Berechnungseffizienz von MDO-Methoden auf der Grundlage von grafischen Verarbeitungseinheiten und Verbesserungen bei der aeroelastischen Modellierung. Dies führte zur Entwicklung neuer MDO-Methoden für die Vorplanung von Flugzeugen und für Systeme mit sehr großen strukturellen Deflektionen. Die neuen MDO-Methoden können dazu beitragen, Schäden in Kompositstrukturen zu überwinden, die zum Beispiel durch Eis und den Zusammenstoß mit Vögeln entstehen können, und den Geräuschpegel in Verbundrümpfen reduzieren. Die Methoden liefern effizientere Flugmotoren durch verbesserte Turbinenkühlung, um bis zu 65% reduzierte Luftströmungsraten sowie neuartige Lüfter- und Kompressorformen. Dank der Fortschritte von AMEDEO werden die kommenden MDO-Spezialisten eines Tages der europäischen Luft- und Raumfahrtindustrie ermöglichen, ihre Vision von umweltfreundlichen Flugzeugen zu verwirklichen.
Schlüsselbegriffe
Flugzeugdesign, Luftfahrt, multidisziplinäre Designoptimierung, AMEDEO, Motordesign
