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Transportflugzeuge

Fortschrittliche Technologien für das effiziente und klimaneutrale Flugzeug von morgen

Unsere Forschungsaktivitäten in der Abteilung Transportflugzeuge sind auf fortschrittliche flugphysikalische Technologien und deren Integration ausgerichtet – wir wollen die Effizienz von Flugzeugen weiter steigern und den Einfluss auf die Umwelt vermindern.

Kompetenzen

Dabei spielen die Schlüsselkompetenzen Flügel- und Gesamtflugzeugentwurf, Widerstandsverminderung, die Integration fortschrittlicher Antriebssysteme und die Auslegung multifunktionaler Klappensysteme für Hochauftrieb, Lastabminderung und Flugsteuerung eine besondere Rolle. Die Widerstandsverminderung richtet sich auf natürliche und hybride Laminartechnologie, gestützt durch umfangreiche Kenntnisse im Profilentwurf und bei der Entwicklung und Integration von HLFC-Absaugesystemen. Unser profundes Verständnis der Integration von ummantelten und offenen Triebwerken erweitern wir in Richtung neuartige Triebwerkskonzepte und deren optimierte Integration für verteilte und hybrid-elektrische Antriebe und Grenzschichteinsaugung. Zudem entwickeln wir Technologien der aktiven Strömungskontrolle weiter, um die Anwendung der Ablösekontrolle für Hochauftriebssysteme, Klappen, Seitenleitwerke und neuartige Triebwerksintegrationsszenarien voranzutreiben. Besonders hocheffiziente Flügel großer Streckung unterliegen sehr unterschiedlichen aeroelastischen Wechselwirkungen. Aus diesem Grund entwerfen und optimieren wir Flugzeugkonfigurationen und Komponenten wie Winglets mit einem multidisziplinären Ansatz unter Berücksichtigung relevanter operationeller Randbedingungen. Dabei verwenden wir die im DLR entwickelten Analysemethoden und tragen zur Entwicklung fortschrittlicher und robuster Entwurfswerkzeuge bei. Um neuartige Konfigurationen zu bewerten und Technologien zu demonstrieren, setzen wir interne und externe Windkanäle und die Versuchsflugzeuge des DLR ein, begleitet durch gezielte Messtechnikentwicklung.

Forschungsschwerpunkte

• Flugzeug-Konzeptentwurf: von konventionellen und unkonventionellen Flugzeugkonfigurationen ausgerichtet auf minimalen Energieverbrauch und Umwelteinfluss (Flugzeuge mit elektrischem, hybrid-elektrischem, Flüssig-Wasserstoff Antrieb und lärmarme Flugzeuge) sowie militärische Flugzeuge und Höhenplattformen
• Großskalige High- und Multi-Fidelity basierte Analyse und Optimierung von Flugzeugkonfigurationen: z.B. für Leistungsaspekte einschließlich aerodynamischer Lastabminderung
• Zelle/Triebwerksintegration: Turbofan-Integration mit Schwerpunkt bei UHBR-Triebwerken in konventioneller and fortschrittlichen Installationsszenarien
  Grenzschichteinsaugung und Einlaufdesign; Integration von Konzepten mit offenen Rotoren und Propellern einschließlich konfigurativen Aspekten wie verteilte Antriebe, akustische Eigenschaften und antriebsunterstützter Steuerungsfunktionalität; Aktive Strömungskontrolle für Triebwerksintegration und Anwendung bei Komponenten wie z.B. dem Pylon; Konzepte für die Triebwerkssimulation, wie Wirkscheibenansätze, Body Force and Vollkranzsimulation sowie Schub-Widerstandsbilanzierung; Antriebsintegration für zivile “Low Boom - Low Drag” Überschall-konfigurationen
• Hochauftriebssysteme: Hochauftriebssysteme für turbulente and laminare Flügel unter Berücksichtigung von kinematischen Randbedingungen; “Low Noise”-Hochauftriebssysteme in Zusammenarbeit mit der Abteilung für Technische Akustik; Verlässliche Vorhersage des maximalen Auftriebsbeiwertes durch Anwendung fortschrittlicher numerischer Simulationsansätze; Aktive Strömungskontrolle zur Verminderung von Strömungsablösungen für Flugzeug- und Windenergieanwendungen; Experimentelle Validierung unter Benutzung DLR-interner und externer großskaliger Windkanal- und Flugversuche; Bewertung und aerodynamische Auslegung von Windkanalkomponenten und Luftführungen
• Lastabminderung: Auslegung von multi-funktionalen Steuerflächen; Zeitgenaue Analyse mit hochgenauen Analyseansätzen und Bewertung von Konzepten zur Lastabminderung; Reifmachung von flugphysikalischen Technologien zur Widerstands- und Gewichtsverminderung
• Laminare Strömungskontrolle: Aerodynamische Auslegung von Systemen für hybride Laminarhaltung und Anwendungen der Laminaren Strömungskontrolle; Entwicklung von Auslegungsmethoden für die Laminarhaltung; Experimentelle Verifikation und Validation unter Verwendung von großskaligen Windkanalanlagen und Flugversuchen
• Entwurf von Flügelkomponenten: Aerodynamischer Konturentwurf mit Hilfe von inversen Entwurfsmethoden und mit direkter Optimierung einschließlich MDO-Fähigkeiten; Gekoppelte instationäre Mehrkörper Aerodynamik und Flugdynamik (Simulation and Experimente); Aerodynamische analyse komplexer stationärer und instationärer Gesamtkonfigurationen und Sensor- und Radominstallationen; Widerstandsverminderung durch Auslegung von Flügeln großer Streckung, Winglet/Sharklet Entwurf, in Verbindung mit weiteren Technologien (wie Lastkontrolle und Laminarhaltung)
• Aerodynamische Versuche: Planung, Vorbereitung und Durchführung sehr anspruchsvoller Windkanalversuche; Komponentenfertigung in DLR-eigenen Werkstätten; Auslegung und Entwicklung von stationären und instationären Oberflächendruckmessungen und effiziente Datenauswertung; Auslegung und Entwicklung von stationären und instationären Infrarotmessungen zur Transitionserkennung einschließlich fortschrittlicher Datenauswertung und Analyse; Auslegung, Testen und Installation von Flugversuchsgeräten; Beiträge zur Lufttüchtigkeits-Qualifizierung von Flugversuchsgeräten als Mitglied des DLR-Entwicklungsbetriebs