Da sich der weltweite Luftverkehr in seinem Umfang ständig erweitert, muss die Entwicklung neuer Flugzeuge neben Leistungsfähigkeit, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit in immer stärkerem Maße Umweltverträglichkeit, Nachhaltigkeit und gesellschaftliche Akzeptanz berücksichtigen. Die damit verbundenen Anforderungen sind aber nur bedingt durch eine weitere evolutionäre Weiterentwicklung der bestehenden Konzepte zu erreichen - gefordert ist die Einführung neuartiger Technologien, die in einem hochintegrierten Flugzeugentwurf neue Potenziale erschließen.
Wesentliche Verbesserungen können u.a. erzielt werden durch widerstandsarme Tragflächen mit Laminarprofilen und hoher Streckung, durch leistungsfähige Triebwerke mit hohem Bypass-Verhältnis und durch Reduzierung des Strukturgewichts. Ein wesentlicher Faktor bei der Auslegung der Flugzeugstruktur sind die zu erwartenden maximalen Lasten während eines Fluges, z.B. durch Böen oder bei Flugmanövern. Man ist bestrebt, diese durch aktive Maßnahmen zu reduzieren. Die bei kurzfristigen Lastspitzen auftretende Erhöhung des Flügelwurzelbiegemoments kann man z.B. erheblich abmindern, indem durch längs der Spannweite variable Ruderausschläge oder die Aktivierung von Miniklappen, sog. Trailing Edge Devices (TEDs) , die aerodynamische Last vom Flügelaußen- in den Innenbereich verschoben wird.
Derartige Konzepte wurden zwar schon untersucht, dabei zeigte sich aber, dass der Preis für die Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit häufig unvorhergesehene und teilweise auch sicherheitskritische aeroelastische Interaktionen sind. Die Konzepte für die Umsetzung umweltbewusster Flugzeugkonfigurationen sind in hohem Maße integrativ und werden mit großer Wahrscheinlichkeit aeroelastische Interaktionen bergen, deren Auswirkungen bisher nicht genau genug abschätzbar sind.
Dabei stellen widerstandsarme Laminarflügel mit hoher Streckung und die Wechselwirkungen von hochflexiblen Tragflächenstrukturen mit Böen und mit großen Triebwerken, sowie dadurch bedingte Strömungsablösungen und Verdichtungsstöße, sehr hohe Anforderungen an die aeroelastische Simulation. Numerische Verfahren hierfür müssen verbessert, durch begleitende Experimente validiert und in Entwurfsmethoden für neue, komplexe Flugzeugkonzeptionen eingebunden werden. Aeroelastische Untersuchungen müssen dafür den Schritt von der isolierten Prinzipstudie einer neuen Technologie hin zur Einbindung und Bewertung dieser Technologie im Gesamtkontext vollziehen. Damit wird die Aussagekraft erhöht und das Risiko beim Technologietransfer reduziert. Die Aeroelastik kann früher und in einer aktiven Gestaltungsrolle in die Forschung und Konzeptentwicklung für neue, grüne Flugzeuge eingebunden werden und so zusätzliches Gestaltungs- und Verbesserungspotenzial erschließen.
Dadurch motiviert setzte sich das Projekt iGREEN folgende Ziele:
An dem Projekt haben folende DLR Einrichtungen mitgewirkt:
Institut für Aeroelastik Aeroelastische Experimente AE-EXP Aeroelastische Simulation AE-SIM
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik Experimentelle Verfahren AS-EV Hochgeschwindigkeitskonfigurationen AS-HK Technische Strömungen AS-TS Konfigurativer Entwurf AS-KE
Institut für Antriebstechnik Triebwerk AT-TW
Institut für Robotik und Mechatronik (nur 2007 und 2008) Entwurfsorientierte Regelungstechnik RM-ER
Institut für Lufttransportsysteme
Systemhaus Technik Technische Betriebe GÖ TB-GÖ
Stiftung DNW DNW-GUK
Projektleitung: Dr. Ralph Voß, Institut für Aeroelastik