A. Spohr

Diese Arbeit zeigt die Untersuchungen die im Rahmen eines Flugzeugentwurfs am Studentenprojekt "Advanced AC" durchgeführt wurden, um das Optimierungstool LamDes an die erforderlichen Gegebenheiten anzupassen und für die Berechnung von nichtplanaren Flügelkonfigurationen zu optimieren. Es wird deutlich welche Probleme bei der Berechnung von Box Wing Konfigurationen in LamDes auftreten können und was die Ursachen dafür sind. Im Rahmen des bisherigen Flügelentwurfs für die geplante Box Wing Konfiguration konnten die Winglets nicht berücksichtigt werden, da das verwendete Wirbelleiterverfahren (LamDes) in diesem Bereich keine plausiblen Werte lieferte. So musste bisher mit einer "Stagger Wing" Konfiguration gearbeitet werden, um erste Erfahrungen bei der Berechnung der Aerodynamik zu sammeln. Diese Konfiguration entspricht bis auf die fehlenden Winglets dem Box Wing, sodass die bisherigen Ergebnisse durchaus in die richtige Richtung führen, jedoch die Einflüsse der geschlossenen Flügelkonfiguration vernachlässigt werden. Um die letzte Lücke zu schließen und die Berechnung von steilen Winglets in LamDes zu ermöglichen, muss der Quellcode analysiert und die Ursache für die Unstimmigkeiten gefunden werden. Dabei werden weitere Änderungen im Quellcode implementiert, um sowohl die Auflösung bei der Berechnung zu erhöhen als auch gleichzeitig einige Arbeitsschritte zur Erstellung eines CAD-Modells aus den gewonnenen Daten zu erleichtern. Die mit der modifizierten Version von LamDes berechneten Werte für Wölbungs- und Verwindungsverteilung werden mit Hilfe einer CFD-Analyse validiert, sodass sie in Zukunft als Ausgangsbasis für weitere Berechnungen und Entwürfe genutzt werden können. Da die in SuMo erstellten CAD-Modelle des Flügels zu massiven Problemen bei der Vernetzung führen, wird eine Alternative entwickelt, die es ermöglicht die Modelle direkt in CATIA V5 zu generieren. Dazu wird der bestehende LamDes Code um ein Unterprogramm erweitert, welches die Profilkoordinaten für jeden einzelnen Profilschnitt eines Flügels berechnet und formatiert ausgibt. Diese Koordinaten können mit Hilfe einer Excel-Tabelle und eines Makros direkt in CATIA V5 importiert werden, um daraus ein CAD-Modell zu erstellen.

"This work presents the investigations conducted within the framework of an aircraft design project as part of the student project "Advanced AC." The aim was to adapt the optimization tool LamDes to the required conditions and optimize it for calculating non-planar wing configurations. It highlights the problems that can arise when calculating box wing configurations in LamDes and their underlying causes. In the previous wing design for the planned box wing configuration, winglets could not be considered because the vortex ladder method used (LamDes) did not provide plausible values in this area. Therefore, a "stagger wing" configuration had to be used to gain initial experience in calculating aerodynamics. This configuration corresponds to the box wing except for the missing winglets, so the results obtained so far are certainly in the right direction, but the effects of the closed wing configuration are neglected. To close this gap and enable the calculation of steep winglets in LamDes, the source code must be analyzed and the cause of the discrepancies identified. Further changes are being implemented in the source code to increase the calculation resolution and simultaneously simplify several steps in creating a CAD model from the acquired data. The values for camber and twist distribution calculated with the modified version of LamDes are validated using CFD analysis, allowing them to serve as a basis for future calculations and designs. Since the CAD models of the wing created in SuMo lead to significant meshing problems, an alternative is being developed that enables the models to be generated directly in CATIA V5. For this purpose, the existing LamDes code is being extended with a subroutine that calculates and formats the profile coordinates for each individual profile section of a wing. These coordinates can then be imported directly into CATIA V5 using an Excel spreadsheet and a macro to create a CAD model."

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012, Berlin

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2012

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 8 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201210104750

box wing, LamDes

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10.10.2012