VicToria - Ergebnisse, Projektbericht Version 1.2

Abstract

Im Rahmen des DLR-Projekts VicToria wurde eine multidisziplinäre Prozeßkette basierend auf hochgenauen Simulationsmethoden zur Optimierung von hochflexiblen Flügeln in Faserverbundbauweise erfolgreich eingesetzt. Unter Verwendung einer globalen Optimierungsstrategie wurden die Flügelgeometrie und der Laminataufbau der tragenden Flügelstruktur im Hinblick auf einen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch des Flugzeugs optimiert. Dabei wurden auch die Integration des Fahrwerks und die Erfüllung der Anforderungen an Stabilität und Steuerbarkeit durch eine Dimensionierung der Leitwerke berücksichtigt. Dieser Bericht beschreibt die erzielten Ergebnisse für die Optimierungen des Flügels eines konventionellen Langstreckenverkehrsflugzeugs. Ausgehend von der Airbus XRF1- Konfiguration werden die Technologien des hochflexiblen Flügels und der aktiven Manö- verlastreduktion (MLA) eingeführt und bewertet. Einer kurzen Einleitung in die Thematik folgt ein Kapitel mit der Beschreibung der Entwurfsaufgabe, welche die Definition der Entwurfsparameter, der Nebenbedingungen und der Zielfunktion beinhaltet. Im zentralen Kapitel werden die Ergebnisse der Optimierungen des Flügels in konventioneller Faserverbundbauweise, der Optimierungen des hochflexiblen Flügels und der Optimierungen des Flügels mit aktiver Manöverlastreduktion vorgestellt. Beim hochflexiblen Flügel werden Materialkennwerte mit höheren Dehngrenzen und eine daran angepasste Bauweise verwendet. Daraus folgt eine deutliche Reduzierung der Flügelmasse. Weiterhin führt die weichere Struktur des hochflexiblen Flügels zu größeren Verformungen. Dies wirkt sich im Manöverflug mit hohen Lastvielfachen günstig auf die Lasten des Flügels aus. Die Ergebnisse des hochflexiblen Flügels zeigen mit einer Streckung von 10.6 einen für Verkehrsflugzeuge sehr hoch gestreckten und stark zugespitzten Flügel. Die optimale Spannweite verschiebt sich zu größeren Werten und die aerodynamische Leistung wird bei gleichzeitiger Reduzierung der Flügelmasse deutlich gesteigert. Im Vergleich zur Airbus XRF1-Referenzkonfiguration konnte eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs in der Größenordnung von 13% erreicht werden. Dabei resultieren 6.5% aus der Optimierung der Flügelgeometrie und insbesondere aus der Reduzierung der Profildicken im Innenflügelbereich. Weitere 2.5% sind auf die aktive Manöverlastreduktion zurückzuführen. Die isolierte Betrachtung der Technologie des hochflexiblen Flügels zeigte eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs in der Größenordnung von 3% Prozent. Durch die Kombination aller betrachten Technologien konnte eine weitere Verbesserung von 1% erzielt werden.