Numerische Simulation der Notwasserung generischer Luft- und Raumfahrzeug-Strukturen: Entwicklung eines Triebwerkmodells für ein generisches Transportflugzeug

Abstract

Im Rahmen der Zertifizierung neuer Transportflugzeuge müssen Hersteller bei geplanten Einsätzen über Wasser ein zufriedenstellendes Notwasserungsverhalten nachweisen. Zur Unterstützung der aktuell genutzten Zertifizierungsmethoden werden immer häufiger numerische Simulationen durchgeführt. Seit 2014 wird am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. das Programm AC-Ditch entwickelt, das Notwasserungssimulationsmodelle automatisch generieren kann. Bisher wurden dafür keine Triebwerke am Flugzeug berücksichtigt. Die vorliegende Masterarbeit untersucht den Einfluss von Triebwerken auf das kinematische Verhalten des Flugzeuges während Notwasserungssimulationen von generischen Transportflugzeugen. Dafür wurde das Programm AC-Ditch um ein neues Triebwerksmodul erweitert. Das neue Triebwerksmodul erzeugt automatisiert eine gewünschte Anzahl an Triebwerksmodellen bestehend aus Pylon und Anbindungspunkten zwischen Pylon und Triebwerk. Die Triebwerksmodelle verfügen über ein Versagensmodell für die Triebwerksanbindungen zwischen Pylon und Triebwerken. Im Anschluss an die Entwicklung und Implementierung des neuen Modelles wurde der Einfluss von Triebwerken auf das kinematische Verhalten des Flugzeuges während Notwasserungssimulationen anhand von numerischen Simulationen untersucht. Im Rahmen der numerischen Untersuchungen konnte Anhand der gewählten Modellierung und dem verwendeten Versagensmodell für die Anbindungspunkte der Triebwerke das Abreißverhalten der Triebwerke bei Überlast hinreichend genau abgebildet werden. Grundsätzlich hat sich aufgrund der Triebwerke ein deutlich verändertes kinematisches Verhalten des Flugzeuges gezeigt. Insbesondere der Nickwinkelverlauf wird beeinflusst. Bei unsymmetrischen Lastfällen zeigt sich insgesamt ein Einfluss auf die Flugwinkel. Abschließend wurde mit dem entwickelten Modell der Hudson River Unfall nachgerechnet. Die Simulationsergebnisse wurden ausgewertet und es konnte unter Verwendung des neuen Modelles ein unsymmetrisches Abreißen der Triebwerke gezeigt werden.