Projekt ComFliTe

2. Februar 2009

Vorrangiges Ziel der europäischen Luftfahrtindustrie ist die Sicherung und der Ausbau ihrer Stellung im weltweiten Wettbewerb. Nur durch hochtechnologische Lösungen kann sie sich gegen die noch vornehmlich amerikanische Konkurrenz auf dem Weltmarkt behaupten und gleichzeitig die Herausforderungen eines wirtschaftlicheren, umweltfreundlicheren und sichereren Luftverkehrs der Zukunft meistern. Die multidisziplinäre numerische Simulation ist hierzu die entscheidende Schlüsseltechnologie, die die Beherrschung des Entwurfsprozesses und der Produktoptimierung bei gleichzeitiger Reduktion von Entwicklungszeiten und -risiken ermöglicht. „More Simulation – Less Testing“ ist die strategische Zielrichtung, unter der neue Produktentwicklungen in der Luftfahrtindustrie durchgeführt werden. Darin wird die numerische Simulation in Zukunft als Hauptquelle für die Beurteilung des Design-Fortschritts herangezogen. Darüber hinaus werden auch die bislang fast ausschließlich auf Windkanal- und Flugversuche gestützten Prozesse zur Erzeugung der aerodynamischen Daten für Lasten und Flugeigenschaften zunehmend auf numerische Simulationen umgestellt. Langfristiges Ziel der numerischen Simulation sind der „Numerische Windkanal“ und die virtuelle Flugerprobung und Zertifizierung.

Ein erheblicher Anteil der Entwicklungskosten eines Fluggerätes wird durch die Flugerprobung verursacht, bei welcher die in der Entwicklung verfolgten Leistungsziele bestätigt werden sollen. Wenn Fehler in diesem Stadium entdeckt werden, ist es oft sehr kostspielig, die notwendigen Verbesserungen in das Produkt einzuarbeiten. Außerdem existiert bei der Durchführung von kritischen Flugmanövern häufig ein nicht zu vernachlässigendes Risiko für Mensch und Produkt. Es ist deshalb von großem Interesse, die Flugerprobung teilweise durch die numerische Simulation zu ersetzen, in der alle relevanten physikalischen Effekte mitmodelliert werden. Dadurch können notwendige Entwurfsänderungen in einer frühen Phase der Flugzeugentwicklung berücksichtigt werden und somit Kosten und Risiken reduziert werden.

Obwohl sich die numerische Strömungssimulation bereits in den letzten fünfzehn Jahren zu einem unverzichtbaren Werkzeug für alle aerodynamischen Entwicklungsarbeiten am Flugzeug etabliert hat, sind weitere enorme Anstrengungen zu unternehmen, um das volle Potenzial der numerischen Simulation in der Flugzeugentwicklung auszuschöpfen. Dazu sind wichtige Hürden im Bereich der Verfahrensentwicklung, der Zusammenführung der verschiedenen Flugzeugfachdisziplinen, der Verfügbarkeit und Nutzbarmachung von adäquater Rechnerhardware und der Einführung der numerischen Simulation in industrielle Prozesse zu überwinden. Dies erfordert ein konzentriertes, gemeinsames Vorgehen von Luftfahrtindustrie, Zulieferern und Forschung, quer über die beteiligten Disziplinen.

Das Verbundvorhaben ComFliTe zielt auf die Weiterentwicklung und verstärkte Nutzbarmachung der numerischen Simulation im Bereich der Flugphysik. Die hier verfolgten Entwicklungsziele beziehen sich auf entscheidende Aspekte und Elemente der physikalischen Modellierung, der numerischen Methoden und Werkzeuge sowie der zugehörigen Anwendungsprozesse:

  • Innovative numerische Lösungsalgorithmen
  • Turbulenz- und Transitionsmodelle, insbesondere für Strömungen mit großen Ablösegebieten
  • Weiterentwicklung und Qualifizierung der numerischen Strömungsverfahren für Anwendungen in der Strömungskontrolle
  • Modellierung aerodynamischer und aeroelastischer Kennfelder
  • Verbesserung und Erweiterung der Fähigkeiten zur multidisziplinären Simulation
  • Integration der numerischen Methoden zu einem effizienten Gesamtsimulationssystem für hochparallele Rechnerplattformen
  • Industrielle Pilotanwendungen

Um eine zielorientierte Abwicklung der Forschungsaktivitäten sicherzustellen, wird ComFliTe unter Federführung des DLR als Verbund geführt und durch einen Lenkungsausschuss mit Vertretern aus Forschung und Industrie gesteuert.

ComFliTe wird inhaltlich eng mit den Aktivitäten des „Center for Computer Applications in AeroSpace Science and Engineering“ (C²A²S²E) verknüpft. C²A²S²E ist eine Initiative von DLR, Airbus und dem Land Niedersachsen mit dem Ziel, das vollständige Potenzial der numerischen Simulation in der gesamten Flugphysik zu heben. Das Zentrum ist unter Federführung des Partners DLR in Braunschweig angesiedelt. Durch ComFliTE sollen die spezifischen Expertisen, Technologiekenntnisse und Erfahrungen anderer Luftfahrtindustrien und Forschungseinrichtungen, speziell der Universitäten, integriert werden. Es soll sichergestellt werden, dass neueste Erkenntnisse und Forschungsergebnisse in den Kerngebieten der numerischen Simulation wie der physikalischen Modellierung, der Numerik und der Informatik für die Industrie umgehend nutzbar gemacht werden können. Der ComFliTe-Verbund wird u.a. den C²A²S²E-Wissenschaftler-Campus für international renommierte Experten und Gastwissenschaftler nutzen können, um so weitere Expertise für das Vorhaben zu gewinnen.

Mit dem Vorhaben ComFliTe wird ein wichtiger Baustein geschaffen, die nationale Kompetenz auf dem Gebiet flugphysikalischer Simulation zu bündeln und damit effizient für die Stärkung der Luftfahrtindustrie einzusetzen.


Kontakt
Prof.Dr. Norbert Kroll
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
, C²A²S²E Center for Computer Applications in AeroSpace Science and Engineering
Tel: +49 531 295-2440

Fax: +49 531 295-2914

E-Mail: Norbert.Kroll@dlr.de
Manuela Wagler
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
, C²A²S²E Center for Computer Applications in AeroSpace Science and Engineering
Tel: +49 531 295-2490

Fax: +49 531 295-2914

E-Mail: Manuela.Wagler@dlr.de
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