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Evaluation of Formation Flights with Long Range Aircraft for Different Flight Conditions and Atmospheric Disturbances

Zumegen, Clemens und Marks, Tobias und Stumpf, Eike (2022) Evaluation of Formation Flights with Long Range Aircraft for Different Flight Conditions and Atmospheric Disturbances. Deutscher Luft- und Raumfahrkongress 2020, 01.-03. Sep. 2022, Online. doi: 10.25967/530159.

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Kurzfassung

The aerodynamic formation flight, which is also called air wake surfing for efficiency (AWSE), can lead to a high drag reduction at the trailing aircraft of more than ten percent resulting in a reduced fuel burn. Therefore, this operational strategy represents a promising means to reduce the greenhouse effect of aviation. The following study investigates the flight of two long haul commercial aircraft in an echelon formation in a stationary state, a flight dynamic simulation and finally at trajectory level. Thereby, the effect of different cruise altitudes and speeds, aircraft masses, lateral and vertical separations and different intensities of gusts and turbulence are evaluated. Based on the aircraft data set from the in house preliminary aircraft design tool MICADO a vortex lattice method calculates the induced loads in the trailing wake behind the leader. Subsequently, the results are used in the flight simulation program to analyze the flight behavior of the trailing aircraft in the formation under the influence of atmospheric disturbances. Finally, the results of the vortex lattice method and the flight simulation provide the necessary input data for the evaluation of the benefits achievable during the entire mission based on a detailed trajectory calculation. High altitudes and low Mach numbers during the formation flight lead to the highest drag reductions at the trailing aircraft. Movements of the trailing aircraft away from the optimum location in the vortex of the leading aircraft and additional detours lead to reduced fuel savings of ten percent or less.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/188762/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Evaluation of Formation Flights with Long Range Aircraft for Different Flight Conditions and Atmospheric Disturbances
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zumegen, Clemensclemens.zumegen (at) ilr.rwth-aachen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marks, Tobiastobias.marks (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4225-5672NICHT SPEZIFIZIERT
Stumpf, Eikestumpf (at) ilr.rwth-aachen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.25967/530159
Status:veröffentlicht
Stichwörter:formation flight, wake energy retrieval, wake surfing, atmospheric disturbances
Veranstaltungstitel:Deutscher Luft- und Raumfahrkongress 2020
Veranstaltungsort:Online
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:01.-03. Sep. 2022
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AI - Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Klima, Wetter und Umwelt
Standort: Hamburg
Institute & Einrichtungen:Lufttransportsysteme > Luftverkehrsinfrastrukturen und Prozesse
Hinterlegt von: Marks, Dr.-Ing. Tobias
Hinterlegt am:25 Nov 2022 09:24
Letzte Änderung:25 Nov 2022 09:24

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