M. Fuchs, J. Abulawi, C. Fuchs, D. Meier, B. Merkel, T. Topal

In den letzten Jahren hat sich das Model-based Systems Engineering (MBSE) als Ansatz zur Modellierung komplexer Systeme in der Industrie etabliert. Besonders im Entwurf von Flugzeugsystemen haben Forschungsprojekte wie Agile 4.0 bereits die Vorteile von der Verwendung von Modellen für die kooperative Arbeit mit unterschiedlichen Stakeholdern aufgezeigt. Im Gegensatz zu klassischen Entwicklungsmethoden fördern digitale Systemmodelle die interdisziplinäre Zusammenarbeit und verkürzen die Entwicklungszeit neuer Produkte. Bestehende Herausforderung bleibt hierbei die Verknüpfung der vorliegenden breiten Toollandschaft an kommerziellen Softwarelösungen, die in der Industrie eingesetzt werden. Grund hierfür sind die unterschiedlichen Fachdisziplinen, die je nach Entwurfsstadium unterschiedliche Detailierungsgrade benötigen. Ein weiterer, zu berücksichtigender Aspekt ist der Einsatz der Sprache SysML bei der Modellierung. Die mit der SysML erstellten Modelle erreichen für die Auslegung eines Flugzeugs schnell eine Größe, bei der die Übersichtlichkeit und Bearbeitung bei Änderungen im Modell beeinträchtigt und somit die gewünschte Komplexitätsreduzierung nicht erreicht wird. Zudem limitieren die Hochskalierbarkeit und Akzeptanz durch die Endnutzer viele aktuelle Ansätze im MBSE. Die Lösung bietet der Ansatz eines föderierten Modells, bei dem das Gesamtmodell zur Abbildung des Systems aufgeteilt und die einzelnen Bausteine durch einen Adapter miteinander in Beziehung gesetzt werden. Im Forschungsprojekt MIWa (MBSE-basierte Integration und Variantenbildung von Wasserstoffkryodrucktanksystemen zukünftiger Flugzeugkonfigurationen) wird daher zu diesem Zweck eine Modellierungsstrategie erarbeitet, bei der verschiedene Partialmodelle miteinander gekoppelt werden. Die betrachtete Toollandschaft enthält kommerzielle Entwicklungsumgebungen wie den Cameo Systems Modeler und Matlab/ Simulink. Die Modellierungsstrategie und Szenarien für die Modellnutzung werden am Beispiel des Architekturentwurfs für ein Mittelstreckenpassagierflugzeug in Drachenkonfiguration mit verschiedenen Antriebskonzepten in diesem Paper vorgestellt. Ein Modellzweck ist das Erkennen und Managen der Wechselwirkungen zwischen den Architekturen der Kabine und der Antriebssysteme.

In recent years, Model-based Systems Engineering (MBSE) has established itself as an approach to modeling complex systems in industry. Research projects such as Agile 4.0 have already shown the advantages of using models for cooperative work with different stakeholders, particularly in the design of aircraft systems. In contrast to classic development methods, digital system models promote interdisciplinary collaboration and shorten the development time of new products. The existing challenge remains linking the existing broad tool landscape of commercial software solutions that are used in industry. The reason for this is the different specialist disciplines, which require different levels of detail depending on the design stage. Another aspect to consider is the use of the SysML language in modeling. When designing an aircraft, the models created with SysML quickly reach a size where clarity and editing are impaired when changes are made to the model and the desired reduction in complexity is therefore not achieved. In addition, the upscalability and acceptance by end users limit many current approaches in MBSE. The solution is the approach of a federated model, in which the overall model is divided up to represent the system and the individual building blocks are related to each other using an adapter. In the research project MIWa (MBSE-based integration and variant creation of hydrogen cryogenic pressure tank systems of future aircraft configurations), a modeling strategy is therefore being developed for this purpose in which various partial models are coupled with one another. The tool landscape under consideration contains commercial development environments such as Cameo Systems Modeler and Matlab/Simulink. The modeling strategy and scenarios for model use are presented in this paper using the example of the architectural design for a medium-haul passenger aircraft in kite configuration with different propulsion concepts. One purpose of the model is to recognize and manage the interactions between the architectures of the cabin and the propulsion systems.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2023, Stuttgart

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2024

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 14 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2024012414330255912609

10.25967/610104

MBSE, SysML, Modellierungsstrategie, Systementwurf, Kabine

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Fuchs, M.; Abulawi, J.; et al. (2024): Modellierungsstrategie zur Analyse des Einflusses von alternativen Antriebskonzepten auf Kabinensysteme. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/610104. urn:nbn:de:101:1-2024012414330255912609.

24.01.2024