FlexFuture II

Im Projekt FlexFuture II sollen vom DLR gezielt Methoden weiterentwickelt und industrialisiert werden, die zur aeroelastischen Analyse von Flügeln hoher Streckung eingesetzt werden können. Flügel hoher Streckung sind ein aktueller Entwicklungstrend sowohl bei neuen Verkehrsflugzeugen wie auch bei neu entwickelten Regionalflugzeugen, sowohl für Konfigurationen mit konventionellen Antrieben wie auch für solche mit alternativen Antrieben (z. B. (hybrid-) elektrisch, Wasserstoff). Hochgestreckter Flügel verringern den induzierten Widerstand eines Flugzeugs und sind damit ein wichtiger Schritt zur Reduktion der Emissionen des Fluggeräts und daher ein essentieller Schritt in Richtung klimaneutrales Fliegen.

Hochgestreckte Flügel sind sehr flexibel und werfen eine Reihe neuer Herausforderungen auf. Ein wichtiger Punkt ist die Frage, wie eine erhöhte Flügelstreckung erreicht werden kann, ohne die Flügelmasse gegenüber einem klassischen Entwurf zu erhöhen. Eine solche Massenreduktion kann nur über passive und aktive Lastreduktion erzielt werden. Eine weitere Herausforderung tritt auf, weil große Flügeldeformationen eine Auswirkung auf die Flugmechanik haben, sowohl statisch als auch dynamisch. Anforderungen an die Reglerauslegung für Flugmechanik und Lastregelung können sich überschneiden. Große, geometrisch nichtlinearen Verformungen treten bei Flügeln hoher Streckung unter hohen Lasten auf und beeinflussen die Ergebnisse von Last- und Flatteranalysen qualitativ wie quantitativ. Übliche Entwurfsverfahren nehmen für die Struktur sowie Analyseverfahren für Lasten und Aeroelastik ein lineares Verhalten an, welches nur für kleine Flügeldeformationen gegeben ist. Hier sind die Entwicklungen nichtlinearer Verfahren notwendig.

Alle diese offenen Punkte sind für die Auslegung von Flugzeugen mit Flügeln hoher Streckung essentiell und zeigen sich in den aktuellen Entwicklungsprozessen der Flugzeughersteller. Im Projekt FlexFuture II werden daher Fragestellungen zu einer integrierten Flug- und Lastenregelung sowie zur aeroelastischen Modellierung von Flugzeugen mit Flügeln hoher Streckung bearbeitet.

Zielsetzung

Speziell wird in FlexFuture II durch das DLR ein Verfahren zur Einsatzreife entwickelt, mit dem strukturdynamische und aeroelastischen Eigenschaften von Flügeln mit großen, nichtlinearen Flügeldeformationen schnell und genau simuliert werden können. Des Weiteren sollen im Einzelvorhaben die Modellierungsfähigkeiten des DLR um die Integration von Flug- und Lastreglern im Entwurf erweitert werden. Zuletzt sollen Validierungsrechnungen für Analysen von Flugzeugen mit Flügeln hoher Streckung und großen, nichtlinearen Verformungen durchgeführt werden, basierend auf Messdaten, die im Projekt erfasst werden. Dazu unterstützt das DLR die TU Berlin bei der Durchführung von Windkanalversuchen mit dem Flügel des TU-Flex-Demonstrators.