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A Multi-Fidelity Neural Network Framework for Enhancing Strip-Theory Aerodynamics

Santos, Vitor B. und Cardoso-Ribeiro, Flávio L. und Quesada, Álvaro A. G. und González, Pedro und Silvestre, Flavio J. und Krüger, Wolf R. und Späth, Henry und Daw, Zamira (2026) A Multi-Fidelity Neural Network Framework for Enhancing Strip-Theory Aerodynamics. International Forum on Aeroelasticity and Structural Dynamics (IFASD) 2026, 2026-06-16 - 2026-06-19, Göttingen, Deutschland.

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Kurzfassung

Accurate yet computationally efficient aerodynamic modeling remains a critical bottleneck in flight dynamics simulations of flexible aircraft. While low-fidelity analytical approaches like strip theory offer rapid inference speeds, they often exhibit significant discrepancies when compared to empirical wind-tunnel data, as observed during the testing of the TU-Flex flying demonstrator. To address this limitation, this paper proposes a multi-fidelity Scientific Machine Learning framework designed to enhance baseline strip theory predictions without the prohibitive computational costs of high-fidelity solvers. The methodology employs a sequential dual-network architecture. The first neural network employs transfer learning to effectively combine the aerodynamic trends captured by Computational Fluid Dynamics simulations with the magnitudes observed in experimental wind-tunnel measurements. This data mixing serves as a high-fidelity baseline to parameterize the physics-informed loss function of a second surrogate network. By embedding the governing equations of generalized aerodynamic forces into its training process, this second model maps operational flight conditions to quasi-steady modal forces, successfully recovering continuous spanwise lift and pitching moment distributions. Results demonstrate that the proposed framework accurately matches target high-fidelity load profiles while requiring minimal computational effort. This surrogate model establishes a pathway for future real-time aeroelastic evaluation and system identification within the TU-Flex flight simulation environment.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225708/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:IFASD 2026 Paper No 0313
Titel:A Multi-Fidelity Neural Network Framework for Enhancing Strip-Theory Aerodynamics
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Santos, Vitor B.Aeronautics Institute of Technology (ITA)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cardoso-Ribeiro, Flávio L.Aeronautics Institute of Technology (ITA)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Quesada, Álvaro A. G.Technische Universität BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
González, PedroTechnische Universität BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Silvestre, Flavio J.Technische Universität BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krüger, Wolf R.Wolf.Krueger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7949-1169NICHT SPEZIFIZIERT
Späth, HenryUniversität StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Daw, ZamiraUniversität StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Neural networks, surrogate model, transfer learning, aerodynamics, strip theory
Veranstaltungstitel:International Forum on Aeroelasticity and Structural Dynamics (IFASD) 2026
Veranstaltungsort:Göttingen, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:16 Juni 2026
Veranstaltungsende:19 Juni 2026
Veranstalter :DGLR
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 - Virtuelles Flugzeug und Validierung
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aeroelastik > Lastanalyse und Entwurf
Hinterlegt von: Krüger, Prof. Dr.-Ing. Wolf R.
Hinterlegt am:17 Jul 2026 11:34
Letzte Änderung:17 Jul 2026 11:34

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