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Global Aerostructural Design Optimization of More Flexible Wings for Commercial Aircraft

Wunderlich, T. F. und Dähne, S. und Reimer, L. und Schuster, A. (2021) Global Aerostructural Design Optimization of More Flexible Wings for Commercial Aircraft. Journal of Aircraft, 58 (6), Seiten 1254-1271. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.C036301. ISSN 0021-8669.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.2514/1.C036301

Kurzfassung

In the German Aerospace Center's Virtual Aircraft Technology Integration Platform project, a process for aerostructural wing optimization based on high-fidelity simulation methods is continuously developed. Based upon a parametric geometry, flight performance under transonic flight conditions and maneuver 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 maneuver load cases using computational structural mechanics. Global aerostructural wing optimizations are performed for wings with a conventional composite wing-box structure and for more flexible wings. The minimization of the fuel consumption for three flight missions represents the objective function. The optimizations are performed for variable and constant wing planforms as well as with and without consideration of active maneuver load alleviation. A significant mass reduction of the wing box is obtained with the more flexible wing concept, resulting in a decrease in fuel consumption of about 3%. For the optimizations with active maneuver load alleviation, the more flexible wing concept shows an additional reduction of the fuel consumption on the order of 2%. The more flexible wing concept results in optimized wing geometries with increased aspect ratios and reduced taper ratios.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/147835/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Global Aerostructural Design Optimization of More Flexible Wings for Commercial Aircraft
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wunderlich, T. F.tobias.wunderlich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8829-7600NICHT SPEZIFIZIERT
Dähne, S.sascha.daehne (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reimer, L.lars.reimer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schuster, A.andreas.schuster (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 September 2021
Erschienen in:Journal of Aircraft
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:58
DOI:10.2514/1.C036301
Seitenbereich:Seiten 1254-1271
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0021-8669
Status:veröffentlicht
Stichwörter:multidisciplinary optimization and MDO and wing optimization and transonic aerodynamics and static aeroelasticity and fluid-structure coupling and Reynolds-averaged Navier-Stokes and RANS and finite element method and FEM
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Flugzeugtechnologien und Integration
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Transportflugzeuge
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Funktionsleichtbau
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > CASE, BS
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Strukturmechanik
Hinterlegt von: Wunderlich, Dr.-Ing. Tobias
Hinterlegt am:04 Jan 2022 13:52
Letzte Änderung:24 Mai 2022 23:48

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