Multi-fidelity Methodenvergleich für Rotoranalysen im VTOL-Transitionsflug

Abstract

In dieser Arbeit wird ein Überblick über verschiedene Rotoraerodynamik-Tools gegeben und ein methodenübergreifender Vergleich durchgeführt. Der Vergleich wird für die Tools DUST, FLOWLab, SARF und OpenVSP/VSPAero durchgeführt und richtet sich an Anwendungen mit komplexen Rotor-Flügel Interaktionen, wie sie in vielen Urban-Air-Mobility Konzepten anzutreffen sind. Zu diesem Zweck wird der bekannte Caradonna-Tung Rotor in den verschiedenen Tools modelliert, mit experimentellen Daten verglichen und somit als Benchmark-Fall genutzt. Anschließend wird der Benchmark-Fall um einen Anwendungsfall, durchgeführt mit der Airbus A3 Vahana, erweitert. Für den VTOL-Transitionsfall der Vahana wird das Kippflügel-System in verschiedenen Flugzuständen in den betrachteten Tools analysiert. Der Vergleich der Umsetzung und der Auswertung beider Fälle zeigt Möglichkeiten und Einschränkungen der Rotoraerodynamik-Tools. Darüber hinaus wird die Ergebnisqualität diskutiert und Besonderheiten der Handhabung und der Nutzung werden aufgezeigt. Es wurde gezeigt, dass die verwendeten Tools bei sorgfältiger Wahl der Rechenparameter genaue Ergebnisse bei verhältnismäßig geringem Rechenaufwand liefern.