Projekt IGREEN



Aufgabenbeschreibung und Ziele

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:

  • Den strategischen Ausbau der Kompetenz zur aeroelastischen Berechnung, Gestaltung und
    Bewertung von Transportflugzeugentwürfen der nächsten Generation, insbesondere für:
    1. den Laminarflügel zur Widerstandsreduktion,
    2. die genauere Erfassung von Böen- und Buffet Lasten mit dem Ziel der Gewichtsreduktion durch 
      verbesserte Lastabminderungsstrategien,
    3. die aeroelastische Beherrschung von Triebwerken mit hohem Bypass Verhältnis.
  • Den Auf- bzw. Ausbau der Fähigkeit zur Bewertung aeroelastischer Einflüsse auf das Flugzeug. Die
    Arbeiten konzentrierten sich dabei auf die Straffung der aeroelastischen Prozesskette und auf die
    effiziente Anbindung an die Entwurfs- und Bewertungsplattform für das Gesamtflugzeug, wie sie
    im DLR aufgebaut wird.

 

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


Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Lorenz Tichy
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Aeroelastik
, Institutsleitung
Tel: +49 551 709-2341

Fax: +49 551 709-2862

E-Mail: Lorenz.Tichy@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/ae/desktopdefault.aspx/tabid-7876/13420_read-34094/