ENTWICKLUNG EINES PARAMETRISCHEN ANSATZES ZUR AUSLEGUNG UND ANALYSE DES WATER-/WASTE-SYSTEMS VON FLUGZEUGKABINEN IM VORENTWURF INNERHALB EINER DURCHGÄNGIGEN DIGITALEN ENTWURFSKETTE

Kurzfassung

Die Arbeit untersucht die frühzeitige Integration von Kabinensystemen in den Flugzeugentwurf. Aufgrund komplexer Wechselwirkungen zwischen Komponenten und Disziplinen sind Abhängigkeiten in frühen Entwicklungsphasen häufig nur eingeschränkt erkennbar. Die Berücksichtigung von Kabine und Kabinensystemen im Vorentwurf bietet daher weiteres Potenzial, da detaillierte Systemauslegungen oftmals erst in späteren Entwicklungsphasen und unter bereits weitgehend festgelegten Randbedingungen erfolgen. Dadurch können Freiheitsgrade für innovative Systemlösungen eingeschränkt und nachträgliche Integrationsaufwände erhöht werden. Um Systemauslegung und -bewertung bereits in frühen Phasen des Flugzeugentwurfs zu ermöglichen, wird ein parametrischer Modellierungsansatz verfolgt. Dieser verbindet definierte Eingangsparameter mit automatisierten Berechnungsmethoden und der geometrischen Integration der Systemkomponenten. Änderungen relevanter Randbedingungen können dadurch in die Systemauslegung einfließen und deren Auswirkungen auf unterschiedliche Bewertungsgrößen untersucht werden. Auf diese Weise lassen sich neue oder veränderte Systeme frühzeitig in den Entwicklungsprozess integrieren, Varianten automatisiert erzeugen und deren Wechselwirkungen mit anderen Komponenten untersuchen. Die gewonnenen Ergebnisse können anschließend in den Vorentwurf zurückgeführt werden. Damit unterstützt die Methodik den Aufbau eines durchgängigen digitalen End-to-End-Prozesses, der Informationen zwischen Systemauslegung, geometrischer Integration und Gesamtentwurf verknüpft und eine frühzeitige sowie kosteneffiziente Untersuchung innovativer Lösungen ermöglicht. Der parametrische Aufbau reduziert zugleich die erforderliche manuelle Interaktion mit den zugrunde liegenden Berechnungsmethoden. Anwender können über Eingangsparameter unterschiedliche Konfigurationen untersuchen, ohne sämtliche fachlichen Zusammenhänge der implementierten Modelle im Detail zu kennen. Ergänzend dient eine parametrische 3D-Darstellung der Kabine als Schnittstelle zur interdisziplinären Kommunikation. Berechnungsergebnisse werden mit ihrer geometrischen Darstellung verknüpft, sodass räumliche Abhängigkeiten und Auswirkungen von Systemänderungen auch für nicht an der jeweiligen Systementwicklung beteiligte Personen nachvollziehbar werden. Dadurch können unterschiedliche Fachdisziplinen frühzeitig in die Bewertung einbezogen und deren Anforderungen und Erkenntnisse in den Entwicklungsprozess zurückgeführt werden. Die entwickelte Methodik wird am Beispiel des Water/Waste-Systems demonstriert. Ein parametrisches MATLAB-Modell ermöglicht die automatisierte Konfiguration und Positionierung der Systemkomponenten innerhalb der Kabine. Neben der räumlichen Integration werden auf Basis definierter Eingangsparameter, wie Passagierzahl oder Flugzeit, relevante Kenngrößen wie Ressourcenbedarf, Emissionen und Kosten bestimmt. Die Verknüpfung von parametrischer Systemauslegung, automatisierter Berechnung und geometrischer Darstellung innerhalb eines digitalen End-to-End-Prozesses ermöglicht somit eine konsistente Datennutzung und schafft die Grundlage für eine frühzeitige interdisziplinäre Bewertung von Kabinensystemen im Flugzeugvorentwurf.