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VPH: Startprojekt Multifunktionale äußere Steuerfläche, Teilaspekt: Common Source, High-Performance-Computing und Optimierung

Arbeitsgruppe:AG Optimierung und Optimale Steuerung
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens ((0421) 218-63861, E-Mail: bueskens@math.uni-bremen.de )
Bearbeitung: Dr.-Ing. Friedrich Kohlmai ((0421) 218-63868, E-Mail: kohlmai@math.uni-bremen.de)
Matthias Otten ((0421) 218-64360, E-Mail: maotten@uni-bremen.de)
Projektförderung: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE Programm),
Land Bremen,
Norddeutscher Verbund für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN)
Projektpartner: DLR Virtual Product House (VPH) Bremen, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Laufzeit: 01.02.2020 - 31.03.2022
Die Entwicklung, Erprobung und Fertigung neuer Flugzeuge ist mit außerordentlich hohen zeitlichen, technologischen und finanziellen Risiken verbunden, insbesondere wenn innovative, neuartige Technologien in Verbindung mit zukünftigen unkonventionellen Flugzeugkonzepten betrachtet werden sollen. Um die Potentiale neuer Technologien für einen noch sichereren umweltfreundlicheren und wirtschaftlicheren Luftverkehr zu identifizieren, deren Einführung zu beschleunigen und um technologische Risiken zu reduzieren, sind die Entwurfs-, Entwicklungs-, Test-, Herstellungs- und Produktionsprozesse zukünftig weitaus stärker zu virtualisieren. Das Virtual Product House (VPH) ist eine im Aufbau befindliche neutrale Bewertungsplattform für Forschung und Industrie im Bereich der angewandten Luftfahrtforschung. Es wird darunter eine Simulationsplattform verstanden, die die Möglichkeit bietet, Flugzeugkonfigurationen und deren Komponenten mit allen relevanten Technologien und disziplinären Aspekten hochgenau zu analysieren, zu entwerfen und zu optimieren sowie schließlich zu zertifizieren. Das „Virtual Product“ stellt eine hochgenaue mathematisch-numerische Darstellung eines Luftfahrzeugs dar und beinhaltet alle Phasen der Produktrealisierung von der Konzeptfindung über den Entwurf bis hin zum Betrieb und dem Ende eines Produktlebenszyklus.
Logo VPH Projekt Logo VPH Projekt
Das VPH hat sich mit dem Startprojekt „Multifunktionale äußere Steuerfläche“ zum Ziel gesetzt diesen Prozess in Kooperation mit Forschung, Industrie und Behörden erfolgreich zu demonstrieren und die Akzeptanz für die simulationsbasierte Bestimmung von zertifizierungsrelevanten Daten zu steigern. Hierfür wird ein eng verknüpfter multidisziplinärer Prozess aufgebaut, welcher einerseits eine hohe Flexibilität und gleichzeitig eine hohe Güte in den gewonnen Daten aufweist. Dadurch können variierende Randbedingungen und Entwürfe berücksichtigt sowie Unsicherheiten in Bezug auf disruptive Änderungen minimiert werden. Durch die Verknüpfung aller Prozessschritte aus den verschiedenen Fachdisziplinen in einen Gesamtprozess kann mit Hilfe von gezielten Parameteränderungen die ganzheitliche Bewertung des Gesamtflugzeugs erfolgen. Gleichzeitig müssen Unsicherheiten in den Eingabegrößen berücksichtigt werden. Dieses erfordert unter anderem eine Vielzahl an aerodynamischen Simulationen um zertifizierungs-relevante Lastfälle einerseits im Reiseflug und andererseits bei Start und Landung zu berücksichtigen. Die Arbeitsgruppe Optimierung und Optimale Steuerung steht dem Vorhaben beratend bei der Formulierung von Modellierungs- und Optimierungsfragestellungen zur Seite, entwickelt aber unter anderem auch eine Python-Schnittstelle weiter, um die Kommunikation der Simulationsplattform mit WORHP zu ermöglichen. Darüber hinaus hat die AG O2C für die rechen-intensiven Simulationen ein High-Performance-Computing Konzept erstellt, übernimmt die Koordination von Rechenzeiten am HLRN und stellt diese im Gesamtprozess bereit.