Wissenschaft leben

Die Luftfahrt-Pioniere des digitalen Zeitalters

Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) werden Softwareverfahren entwickelt, um komplette Flugzeuge in all ihren Einzelheiten zu simulieren: Am neu gegründeten Institut für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung in Dresden forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Digitalisierung der Flugzeugentwicklung – vom Entwurf bis zum virtuellen Probeflug. So sollen Zeit und Geld bei der Entwicklung gespart werden.

Über die Aufgaben des Instituts und die dafür gesuchten Talente spricht Dr.-Ing. Arthur Stück, Abteilungsleiter Simulationsumgebungen.

 

Dr.-Ing. Arthur Stück über…


…Flugzeuge in 20 Jahren und nötige Durchbrüche:

In den letzten 20 Jahren hat es bereits viele stetige Verbesserungen gegeben. Und angesichts der langen Entwicklungs- und Einsatzzeiten von Verkehrsflugzeugen fliegen die zuletzt entworfenen und gebauten Flugzeuge in 20 Jahren vermutlich immer noch. Um allerdings die Kohlendioxid- und Stickoxidemissionen bis 2050 um 75% bzw. 90% gegenüber dem Jahr 2000 senken zu können, wie es die europäische Luftfahrtvision Flightpath 2050 vorsieht, brauchen wir Technologiesprünge. Für solche technischen Alternativen und unkonventionellen Flugzeugkonzepte ist die Digitalisierung der Wegbereiter.

…die Ziele des virtuellen Flugzeugentwurfs:

Wir wollen nicht die Realität ersetzen, sondern im Rahmen der Digitalisierung Software-Methoden und Plattformen zur Verfügung stellen, mit denen es möglich ist, schneller und billiger bessere Flugzeuge zu entwerfen, sie wirtschaftlicher zu betreiben und die Umweltbelastung zu verringern. Vieles wird schon heute computerunterstützt getan, aber häufig ist dieser Prozess unzusammenhängend, lebt von Ingenieurserfahrung und ist oft sehr zeitaufwändig. Computersimulationen an einem virtuellen Flugzeug geben den Ingenieurinnen und Ingenieuren demgegenüber tieferen Einblick in die Zusammenhänge. Im Zusammenspiel mit modernen Optimierungsalgorithmen können so leistungsfähigere Flugzeuge entworfen werden, die z.B. weniger Kraftstoff verbrauchen.

…die Arbeit am „digitalen Zwilling“ eines Flugzeugs:

Unter dem Titel Produkt-Virtualisierung treten wir an, Software-Lösungen zu schaffen, mit denen ein Flugzeug über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg in allen Disziplinen – darunter z.B. Aerodynamik, Aeroelastik, Antriebstechnik, Struktur- oder Materialwissenschaften – genau beschrieben werden kann. So arbeiten wir etwa am „digitalen Zwilling“, der ein individuelles Großserienflugzeug im Betrieb widerspiegelt. Durch die Zusammenführung mit Daten aus dem Flugzeugbetrieb lassen sich simulationsbasiert flugzeugspezifische Vorhersagen treffen, die z.B. in die Wartung oder Instandsetzung dieses Flugzeugs zurückfließen. Unter dem Schlagwort „digitaler Faden“ werden Daten und Methoden über die gesamte Lebensdauer eines Flugzeugs hinweg vom Konzeptentwurf bis zur Außerdienststellung zusammengeführt. Das systematische Verflechten von realem Objekt und hochgenauer virtueller Beschreibung macht die Aufgabe des Instituts aus. Dabei arbeiten wir eng mit den übrigen Luftfahrt-Fachinstituten des DLR zusammen, deren Themenkompetenzen wir im Bereich Software ergänzen.

 

„Systematisches Verflechten von realem Objekt und hochgenauer virtueller Beschreibung“

 

…den Vorteil simulierter Flugtests:

Die europäische Luftfahrtvision Flightpath 2050 strebt an, die Kosten für die Zertifizierung neuer Flugzeuge um 50% zu reduzieren. Flugzeugneuentwicklung ist schließlich mit erheblichen wirtschaftlichen Risiken verbunden. Da in der frühen Konzeptphase etwa 80% der Entwurfsentscheidungen festgelegt werden, sind Fehlentscheidungen oder im weiteren Projektverlauf veränderte Vorgaben oft teuer und risikoreich. Simulationsbasierte Vorhersagemethoden ermöglichen hier schnellere Antworten und einen tieferen Einblick, als es durch Modellversuche oder Flugtests möglich ist. Dadurch können Projektrisiken gemindert werden. Virtualisierung leistet hierzu entscheidende Beiträge – vorausgesetzt, dass wir einschließlich aller beteiligter Software-Bausteine zu einem anerkannten Zertifizierungsprozess kommen, der transparent, im Detail nachvollziehbar und über den gesamten zugelassenen Betriebsbereich des Flugzeugs nachweislich belastbar ist.

…die Nähe des Instituts zur TU Dresden:

Wir haben schon einige hervorragend ausgebildete Nachwuchswissenschaftler von der TU Dresden gefunden, die dort studiert haben oder promoviert wurden. Einige haben sich für uns interessiert und begeistern sich für unsere Themen geradezu.

…gesuchte Talente und Qualifikationen:

Wir suchen Software-Expertinnen und -Experten aus der gesamten MINT-Palette. Im Mittelpunkt stehen Kompetenzen in Software-Entwicklung und Computer-Simulation, wie im Bereich Höchstleistungsrechnen, Software-Plattformen und Techniken für multidisziplinäre Simulationen und Optimierungen, CAD-Entwicklung, Datenbankmanagement-Systeme, Datamining, Big Data, Data Analytics, Software Engineering etc.

…Forschungsarbeit vs. Industriegehalt:

Wir haben als Forschungsinstitut ein anderes Ziel als ein Industrieunternehmen. Wir wollen Forschungsergebnisse mit direktem industriellem Bezug liefern. Dafür haben Mitarbeiter hier größeren Spielraum für wissenschaftliche Arbeiten, als es unter wirtschaftlichem Druck oft möglich ist. Wir haben große Nähe zur TU Dresden – der zukünftige Institutsleiter erhält einen Lehrstuhl an der Fakultät Informatik der TU Dresden –, was für viele attraktiv ist. Gleichzeitig haben wir über externe Kooperationen eine unmittelbare Schnittstelle mit der Luftfahrtindustrie. Das Gehalt ist also eine Komponente in einem Mix aus Faktoren. Mit diesem Ansatz haben wir jedenfalls schon äußerst kompetente Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter gewinnen können.


Auch interessiert an digitaler Pionierarbeit? Hier können Sie sich initiativ bewerben:
https://www.dlr.de/dlr/jobs/desktopdefault.aspx/tabid-10623/1063_read-23170/

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