Integration eines wissensbasierten Kabinenentwurfs in den multidisziplinären Optimierungsprozess für den Gesamtflugzeugvorentwurf

Abstract

Um die steigende Nachfrage für eine nachhaltige und preiswerte Luftfahrt zu erfüllen, suchen Flugzeughersteller und Fluggesellschaften nach neuen effizienteren und individuell anpassbaren Flugzeugkonfigurationen. Im entscheidenden ersten Schritt des Flugzeugentwurfs, dem Gesamtflugzeugvorentwurf, werden aktuell Handbuchmethoden und Abschätzungen aus Erfahrungswerten verwendet. Die Expertise und spezialisierte Methoden vieler Fachdisziplinen kann in diesem frühen Entwurfsschritt aufgrund fehlender Daten häufig nicht berücksichtigt werden. Dies führt zu ineffizienten Lösungen und Integrationsproblemen und damit zu einem zeit- und kostenintensiven Entwurfsprozess. In dieser Arbeit wird ein digitaler Entwurfsprozess vorgestellt, der Flugzeugvorentwurfdaten mit detaillierten Informationen für disziplinäre Analysen im frühen Entwurfsprozess ergänzt, und so einen kollaborativen Flugzeugvorentwurf ermöglicht. Dies verbessert die Effizienz des entwickelten Flugzeugs und reduziert Entwicklungszeit und Kosten. Dazu werden neue wissensbasierte Methoden entwickelt, die automatisiert verschiedene Kabinen- und Strukturentwürfe basierend auf den Top-Level Aircraft Requirements, den Zulassungsrichtlinien für Passagierflugzeuge und der Außengeometrie aus dem Vorentwurf generiert. Anschließend werden die Methoden in einen digitalen multidisziplinären Entwurfsprozess integriert, um so die Volumina und Massenverteilung der Kabinenelemente in den Vorentwurf zurückzuführen. Die initial erstellte Struktur ermöglicht eine detaillierten Strukturauslegung und Crashanalyse des Gesamtflugzeugs. Eine Fallstudie mit einer aktuellen Forschungskonfiguration zeigt den Einfluss der zusätzlichen Informationen auf das Resultat und die Effizienz des Gesamtentwurfes.