M.D. Krengel, M. Hepperle

Lastabminderung ist eine Technologie, die Treibstoffeffizienz eines Verkehrsflugzeugs durch einen leichteren Flügel zu steigern. Die Reduktion der aerodynamischen Lasten am transsonischen, gepfeilten Außenflügel ermöglicht zusätzlich schlankere Flügel für neuartige Konzepte. Lastabminderung hat Einfluss auf den optimalen Flügelgrundriss und sollte daher bereits im Konzeptentwurf berücksichtigt werden. In dieser Veröffentlichung wird ein Entwurfsprozess gezeigt, der die relevanten Disziplinen durch vereinfachte aber physikalisch-basierte Modelle in den Gesamtentwurf einbindet. Es werden Ersatzmodell-basierte Optimierungen der Flügelform durchgeführt, wobei der Zielparameter ein kombinierter Treibstoffverbrauch relevanter Bewertungsmissionen ist. Die Ergebnisse zeigen, dass aktive Lastabminderung die Flügelmasse reduziert und der direkte Einfluss aktiver Lastabminderung spannweitenabhängig ist. Für die Optimierung zeigt das Optimum mit Lastabminderung ein Potential von 11.6 % Treibstoffreduktion gegenüber einer Ausgangskonfiguration. Auch ohne Lastabminderung lassen sich durch Geometrieoptimierung signifikante Reduktionen erreichen. Die Gründe dafür und Randbedingungen wie die Rollsteuerung mit einem flexiblen Flügels werden diskutiert.

Load derating is a technology to increase the fuel efficiency of a commercial aircraft by making a lighter wing. The reduction of aerodynamic loads on the transonic, swept outer wing also enables slimmer wings for new concepts. Load reduction has an influence on the optimal wing layout and should therefore be taken into account in the concept design. This publication shows a design process that integrates the relevant disciplines into the overall design through simplified but physically-based models. Replacement model-based optimizations of the wing shape are carried out, where the target parameter is a combined fuel consumption of relevant evaluation missions. The results show that active load reduction reduces the wing mass and the direct influence of active load reduction is span-dependent. For the optimization, the optimum with load reduction shows a potential of 11.6% fuel reduction compared to an initial configuration. Even without load reduction, significant reductions can be achieved through geometry optimization. The reasons for this and boundary conditions such as roll control with a flexible wing are discussed.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2023, Stuttgart

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2023

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2023101313400211007692

10.25967/610118

Flugzeugkonzeptentwurf, Lastabminderung, Flexibler Flügel, Multidisziplinäre Optimierung

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Krengel, M.D.; Hepperle, M. (2023): Potential und Grenzen bei der Optimierung des Flügelgrundrisses mit und ohne Lastabminderung im Flugzeugkonzeptentwurf. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/610118. urn:nbn:de:101:1-2023101313400211007692.

13.10.2023