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Global Aero-Structural Design Optimization of Composite Wings with Active Maneuver Load Alleviation

Wunderlich, Tobias und Dähne, Sascha und Reimer, Lars und Schuster, Andreas (2020) Global Aero-Structural Design Optimization of Composite Wings with Active Maneuver Load Alleviation. Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2020, 1.-3. Sept. 2020, Online. (eingereichter Beitrag)

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Kurzfassung

In the scope of the DLR project VicToria~(Virtual Aircraft Technology Integration Platform), an integrated process for aero-structural wing optimization based on high fidelity simulation methods is continuously developed and applied. Based upon a parametric geometry, flight performance under transonic flight conditions and manoeuvre loads are computed by solving the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. Structural mass and elastic characteristics of the wing are determined from structural sizing of the composite wing box for essential manoeuvre load cases using computational structural mechanics. Static aeroelastic effects are considered in all flight conditions and active manoeuvre load alleviation is integrated in the process. Global aero-structural wing optimizations are successfully performed for wings with and without active manoeuvre load alleviation. The active manoeuvre load alleviation is introduced with a simplified modelling of control surface deflections by using a mesh deformation technique. The minimization of the fuel consumption for three typical flight missions represents the objective function. Wing optimizations are performed for variable and constant wing planform parameters as well as for wings with conventional composite wing box structure and for more flexible wings. The latter is accomplished by introducing modifications of the structural concept and the strain allowable. A significant mass reduction of the optimized wing box is obtained for wings with active manoeuvre load alleviation, resulting in a drop in fuel consumption of about 3%. For wing optimizations with the more flexible wing concept the active manoeuvre load alleviation shows an additional reduction of the fuel consumption in the order of 2%. The wings with active manoeuvre load alleviation results in optimized wing geometries with increased aspect ratio and reduced taper ratio.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137636/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:Konferenzbeitrag ist für eine Veröffentlichung im CEAS-Journal angemeldet
Titel:Global Aero-Structural Design Optimization of Composite Wings with Active Maneuver Load Alleviation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wunderlich, Tobiastobias.wunderlich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8829-7600NICHT SPEZIFIZIERT
Dähne, SaschaSascha.Daehne (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3497-3225NICHT SPEZIFIZIERT
Reimer, LarsLars.Reimer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schuster, AndreasAndreas.Schuster (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2020
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:eingereichter Beitrag
Stichwörter:Multidisciplinary Optimization (MDO), Aero-Structural Design Optimization, Wing Optimization, Wing Design, Active Manoeuvre Load Alleviation, Highly Flexible Wing, Composite Wing
Veranstaltungstitel:Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2020
Veranstaltungsort:Online
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:1.-3. Sept. 2020
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - VicToria (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Transportflugzeuge
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > CASE, BS
Hinterlegt von: Wunderlich, Dr.-Ing. Tobias
Hinterlegt am:18 Nov 2020 07:48
Letzte Änderung:01 Dez 2021 03:00

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