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Das virtuelle Produkt

Credit: DLR (CC-BY 3.0)

 

Perspektive: Luftfahrzeuge und deren Wechselwirkung mit der Atmosphäre können umfassend mathematisch-numerisch simuliert werden.

Bedarf: Entwicklung, Erprobung und Produktion neuer Fluggeräte sind heute mit derart hohen zeitlichen und finanziellen Risiken verbunden, dass Rückschläge für Hersteller und Zulieferer bedrohlich sein können. Diese hohen Risiken sowie lange Betriebszeiten stehen einer dynamischen Produktverbesserung und der raschen Einführung fortschrittlicher Technologien entgegen. Es bedarf eines Instruments, mit dem neue Luftfahrttechnologien schneller eingeführt und technologische Risiken besser beherrscht werden können. Der Schlüssel ist die konsequente Virtualisierung. Das DLR sieht sich als Wegbereiter dieses Umbruchs.

Ziel: Im DLR soll das "virtuelle Produkt" in den Mittelpunkt der wissenschaftlichen Arbeit gestellt werden. Das virtuelle Produkt bezeichnet generell die hochgenaue mathematisch-numerische Darstellung eines neuen Fluggeräts mit all seinen Eigenschaften und Komponenten, wie etwa Aerodynamik, Systeme und Triebwerke. Eine derartige realitätsgetreue Abbildung setzt eine über alle Fachbereiche hinweg konsistente Beschreibung des Fluggeräts voraus. Seine Geometrie, Struktur und späteren Missionsziele müssen zuvor eindeutig festgelegt sein. Alle Phasen der Produktrealisierung, vom Entwurf über die Vorhersage von Leistungen und Eigenschaften bis hin zu Konstruktion und Fertigung, müssen vor einer (Teil-)Realisierung simuliert werden können. Fernziel ist es, die komplette Produktlebenszyklusanalyse virtuell durchführen zu können.

Das Leitkonzept virtuelles Produkt zielt auf hochgenaue und kosteneffiziente Rechenmethoden. Das Zusammenspiel von genauen und schnellen Methoden wird erreicht, indem verschiedene Modellierungsebenen eingesetzt werden, um etwa bei Entwurfsbeginn ausreichend große Parameterräume schnell zu erkunden. Die einfachen, schnellen Modelle sind durch ein geeignetes Vorgehen zu kalibrieren, um den Entwurf bereits im frühen Stadium in die richtige Richtung zu lenken. Die hochgenauen Methoden, die das endgültige Produkt repräsentieren, müssen dagegen gezielt verifiziert und validiert werden, um die Eigenschaften eines zunächst virtuellen Fluggeräts realitätsgetreu widerzuspiegeln. Die Modellierungsansätze sind hierarchisch aufzubauen: Je nach notwendiger Darstellungsgüte genügt entweder eine statistische Beschreibung oder aber sämtliche Systemeigenschaften müssen im Detail nachgebildet werden.

Ein wesentlicher Aspekt des virtuellen Produkts ist die Einbindung in den Zulassungsprozess neuer Fluggeräte auf der Basis numerisch erzeugter Daten. Für das "virtuelle Testen" ist eine sorgfältig definierte Validierungsstrategie zu entwickeln, um die Anforderungen der Nachweisführung im Zulassungsprozess zu erfüllen.

Neue Fluggeräte ausschließlich im Rechner zu entwickeln, setzt effiziente Simulations- und Auswerteverfahren für sehr große Datenmengen voraus. Zudem müssen entsprechende Flugsimulatoren und die notwendige Infrastruktur für High Performance Computing bereitgestellt werden, die unter anderem auch ein gemeinsames, dezentrales Arbeiten für die virtuelle Entwicklung ermöglicht.

Zuletzt geändert am:
15.11.2017 11:31:53 Uhr