Multidisziplinäre Designstudien für Triebwerkseinläufe zukünftiger fliegender Plattformen

Abstract

Bei militärischen fliegenden Plattformen sind die Triebwerke tief in das Fluggerät integriert, um einen geringen Luftwiderstand bei minimaler Signatur zu erzielen. Insbesondere die Forderung nach einer geringen Radarsignatur macht dabei eine Konturierung des Einlaufs notwendig, um die direkte Sicht auf das Triebwerk zu verhindern. Daraus ergibt sich die komplexe Designaufgabe, in einem eng begrenzten Bauraum diese Sichtbarkeit zu minimieren und gleichzeitig die Zuströmung zum Triebwerk in allen Flugzuständen und Betriebspunkten möglichst wenig negativ zu beeinflussen. Gleichzeitig dürfen Aspekte wie z.B. das Strukturgewicht des Einlaufs und der Einfluss der Formgebung auf FOD-Ereignisse nicht außer Acht gelassen werden. Primäres Ziel aus Triebwerkssicht ist es, bei Erfüllung der Signaturanforderung über die Formgebung des Einlaufs einen stabilen und effizienten Betrieb sicherzustellen und die Auswirkungen von Einlaufstörungen auf die Verdichterstrukturen zu minimieren. Der Vortrag zeigt aktuelle Arbeiten und Ergebnisse des DLR Projekts FFE+ (Future Fighter Engine+). Ein Schwerpunkt im Projekt liegt auf der Entwicklung von Prozessen und Methoden, mit denen sich komplexe militärische Einläufe unter Berücksichtigung des Triebwerks automatisiert auf die zuvor beschriebenen Zielgrößen hin optimieren lassen. Die Zielfunktionen der Optimierung enthalten dabei nicht nur aerodynamische und aeroelastische Leistungsparameter, sondern berücksichtigen auch Designregeln zur Reduktion signaturbeeinflussender Größen. Durch die hohe Prozessautomatisierung lassen sich bereits jetzt schnell und einfach Designstudien durchführen, mit denen die Auswirkungen von geometrischen Variationen des Einlaufs auf die zuvor genannten Anforderungen numerisch untersucht werden. So lassen sich bekannte Gestaltungsregeln für Einläufe überprüfen und ggf. auf die Erfordernisse moderner Triebwerkskonzepte wie Variable Cycle Engines (VCE) oder im Hinblick auf die Minimierung der Strukturbelastung im Verdichter unter Einlaufstörungen anpassen. Die vorgestellten Methoden sind auf alle Größenklassen von Triebwerken und Fluggeräten anwendbar.