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Bayesian Models for Uncertainty Estimation in Aerodynamic Databases of Reusable Launch Vehicles

Krummen, Sven und Schraad, Jan Michael und Ecker, Tobias und Ertl, Moritz und Reimann, Bodo und Klevanski, Josef und Riehmer, Johannes und Eichel, Silas und Briese, Lale Evrim (2025) Bayesian Models for Uncertainty Estimation in Aerodynamic Databases of Reusable Launch Vehicles. Journal of Spacecraft and Rockets. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.A36088. ISSN 0022-4650.

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Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.A36088

Kurzfassung

Defining aerodynamic databases is an important yet very complex and labor-intensive task during the design of new aerospace vehicles. This is particularly true for reusable launch vehicles, as observed during the development of CALLISTO, a demonstrator for a vertical-takeoff vertical-landing first stage that is jointly developed, manufactured, and tested by German Aerospace Center (DLR), Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), and French National Centre for Space Studies (CNES). In this paper, we present an inference-based methodology to define various types of Bayesian models exemplarily for a subset of CALLISTO's Aerodynamic Database to assess their usability and prediction qualities. First, a short introduction to the underlying aerodynamic dataset will be given, which has been aggregated from various computational fluid dynamics simulations and wind tunnel test campaigns. Then, the different Bayesian models will be defined and their inference results compared against each other, according to common error metrics. It will be shown that, within the limits and assumptions of this study, several types of Bayesian models provide better accuracy in the prediction of uncertain aerodynamic coefficients compared to classical expert-fitted models for the given CALLISTO dataset. Generally, it can be concluded that Bayesian models provide a promising approach for the definition of aerodynamic databases and could also find many potential applications in other engineering domains.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215719/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Bayesian Models for Uncertainty Estimation in Aerodynamic Databases of Reusable Launch Vehicles
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Krummen, Svensven.krummen (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4126-688XNICHT SPEZIFIZIERT
Schraad, Jan Michaeljan.schraad (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ecker, TobiasTobias.Ecker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7134-1185189377430
Ertl, MoritzMoritz.Ertl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1900-5122NICHT SPEZIFIZIERT
Reimann, BodoBodo.Reimann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7765-7295189377431
Klevanski, JosefJosef.Klevanski (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-4336-1116189377432
Riehmer, JohannesJohannes.Riehmer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eichel, SilasSilas.Eichel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Briese, Lale EvrimLale.Briese (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0900-2005NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 August 2025
Erschienen in:Journal of Spacecraft and Rockets
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.2514/1.A36088
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0022-4650
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CALLISTO Reusable Launch Vehicle Vertical Takeoff Vertical Landing Bayesian Inference Uncertainty Quantification Aerodynamic Database Computational Fluid Dynamics Wind Tunnel Tests
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt CALLISTO [SY]
Standort: Braunschweig , Bremen , Göttingen , Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Systementwicklung und Projektbüro
Institut für Raumfahrtsysteme > Navigations- und Regelungssysteme
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, BS
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, GO
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Über- und Hyperschalltechnologien, KP
Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Raumfahrt - System - Integration
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > System Dynamik
Hinterlegt von: Krummen, Sven
Hinterlegt am:07 Aug 2025 09:26
Letzte Änderung:07 Aug 2025 09:26

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