Bei der Flugzeugkonstruktion muss man auf alles gefasst sein
Mit dem von ihnen initiierten Projekt Nodesim-CFD ("Non-deterministic simulation for CFD-based design methodologies") wollen europäische Forscher operationale und andere Unsicherheiten in Flugzeugsimulationsverfahren einfließen lassen. Erreichen wollten die Forscher ihr Ziel durch virtuelles Prototyping auf der Basis von rechnergestützter Strömungsdynamik (Computational Fluid Dynamics, CFD). Zuerst beschrieben sie die Unsicherheiten, die an einer Vielzahl von Anwendungen in der Luftfahrt beteiligt sind, unter anderem an der Motor- und Flügelaerodynamik, an der Wärmeübertragung sowie den Fluid-Struktur-Wechselwirkungen. Nichtdeterministisch oder stochastisch nennt man Prozesse, bei denen der Zufall eine große Rolle spielt. Ihr Verhalten kann mit Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktionen (probability distribution functions, PDF) vorhergesagt werden. Um Eingaben in bestimmten PDF auf der Grundlage von Expertenwissen oder experimentellen Daten zu bestimmen, entwickelten die Forscher zwei Software-Tools. Im Zentrum des Projekts stand die Entwicklung von nichtdeterministischen Methoden für die Unsicherheitspropagation. Die Forschungspartner identifizierten Strategien für drei verschiedene Technologiekategorien und setzten diese um. Daraufhin versuchten die Wissenschaftler, diese Methoden bei der Prüfung von Fällen anzuwenden, die mit den zuvor klassifizierten Unsicherheiten im Zusammenhang stehen. Sie schufen eine umfassende Datenbank mit experimentellen und industriellen Testfällen für die definierten Anwendungen, die eine unterschiedliche Komplexität aufwiesen. Die Forscher wählten den NASA-Rotor 37, den Flügel AGARD 445.6 und einen flachen Brennkammerprüfstand für die Anwendung der Methoden auf den Konzeptions- und Entscheidungsfindungsprozess. Sie konzentrierten sich auf Optimierungsalgorithmen, die nicht auf von sich aus unsichere Größen ansprechen, um das Risiko zu kontrollieren und zu reduzieren. Schließlich schulten die Entwickler die Endbenutzer im Umgang mit den Softwaremodulen. Die Endanwender lieferten neben wesentlichem Feedback zur Angemessenheit der Methoden für eine Vielzahl von Anwendungen auch Verbesserungsvorschläge. Die erfolgreiche Partnerschaft zwischen Wissenschaft und Industrie führte mithilfe von EU-Mitteln aus dem Nodesim-CFD-Projekt zu einer verbesserten Simulation von Unsicherheiten bei Konstruktion, Produktion und dem Betrieb Flugzeugen von Flugzeugen. Die Innovationen sollten zu geringeren Kosten und zu mehr Sicherheit in der Luftfahrtindustrie führen und direkten Nutzen für Industrie und Verbraucher gleichermaßen haben.
