A. Zuchlinski, A. Kühhorn, M. Kober, L. Wehrenpfennig

Im Rahmen eines vom Land Brandenburg (BBG) geförderten Forschungsprojektes wurden am Lehrstuhl für Strukturmechanik und Fahrzeugschwingungen (SMF) der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus (BTU) die nachfolgend gezeigten Optimierungen des Aufhängungssystems von heckinstallierten Turbofantriebwerken durchgeführt. Der vorliegende Beitrag zeigt einen kombinierten Topologie- und Parameteroptimierungsprozess, welcher im Bereich der Antriebsintegration für Langstrecken-Geschäftsreiseflugzeuge, in Zusammenarbeit mit dem deutschen Gesamttriebwerkshersteller Rolls-Royce Deutschland Ltd. & Co KG (RRD), entwickelt werden konnte. Hierbei wurden die Komponenten der Triebwerksaufhängung strukturmechanisch analysiert und optimiert, d.h. bei geringstem Gewicht sollten hohe Steifigkeiten und niedrige Materialbeanspruchungen erreicht werden. Als Grundlage für die Modellerstellung diente ein validiertes und voll parametrisiertes generisches Gesamttriebwerksmodell, wobei sich dieses auf wesentliche Strukturbauteile konzentriert. Zusätzlich dazu wurden weitere benötigte Strukturmodelle, wie z.B. der Flugzeugrumpf, nachgebildet und Ziel- bzw. Randbedingungen der Optimierung definiert. Nach Interpretation und Auswertung der Topologieoptimierungsergebnisse konnten diese in Balkenstrukturen überführt werden. Innerhalb einer sich anschließenden Parameteroptimierung wurden dann Bauteileigenschaften gefunden, welche eine Auslegung bzw. Dimensionierung nahe der optimalen Lösung widerspiegeln.

Within the framework of a research project funded by the State of Brandenburg (BBG), the following optimizations of the suspension system for rear-mounted turbofan engines were carried out at the Chair of Structural Mechanics and Vehicle Vibrations (SMF) at the Brandenburg University of Technology Cottbus (BTU). This paper presents a combined topology and parameter optimization process, which was developed in the field of propulsion integration for long-range business jets in cooperation with the German engine manufacturer Rolls-Royce Deutschland Ltd. & Co KG (RRD). The engine suspension components were analyzed and optimized from a structural mechanics perspective, aiming to achieve high stiffness and low material stresses with minimal weight. A validated and fully parameterized generic engine model, focusing on key structural components, served as the basis for model creation. In addition, other required structural models, such as the aircraft fuselage, were simulated, and the target and boundary conditions for the optimization were defined. After interpreting and evaluating the topology optimization results, these could be transformed into beam structures. Subsequent parameter optimization then yielded component properties that reflect a design and dimensioning approaching the optimal solution.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012, Berlin

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2013

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201303221763

Aufhängungsoptimierung, Triebwerksmodelle

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22.03.2013