Industrialisierte Simulation von Ditching-Ereignissen


Project Acronym
InSiDE
 
Project Title
Industrialized Simulation of Ditching Events
 
Funding Code
20Q195B
 
 
Principal Investigator
 
Co-Worker
Meier, Philip
Überrück, Micha
 
Status
Laufend
 
Duration
01-02-2021
-
31-01-2024
 
 
Funding Program
LuFoFo 6.1
 
Abstract
Das beantragte Vorhaben befasst sich mit simulationsbasierten Untersuchungen zur Notwasserung von Verkehrsflugzeugen. Diese müssen auch über offenem Gewässer in Notfällen sicher landen. Die Notwasserung gehört daher zu den zulassungsrelevanten Themen der Luftverkehrssicherheit. Gegenstand des beantragten Vorhabens ist die Weiterentwicklung eines Simulationsverfahrens zur Analyse des Notwasserverhaltens von Verkehrsflugzeugen und dessen Einbindung in ein Entwurfstool. Das Verfahren soll eine Untersuchung bzw. Optimierung des Designs von der Entwurfs- bis zur Zulassungsphase ermöglichen und nahezu in Echtzeit operieren. Hierzu werden insbesondere Berechnungsmodelle zur Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) weiterentwickelt und Schnittstellen für die Einbettung des Berechnungsverfahrens in den digitalen Entwurfsprozess integriert. Ergänzend werden Handlingeinflüsse des Flugzeugs auf die Notwasserlandung in den Berechnungsprozess inkludiert und diesbezügliche Optimierungsmöglichkeiten untersucht.
Die Thematik ist von grundsätzlicher Bedeutung für Flugzeughersteller, die zur Zertifizierung nachweisen müssen, dass die Insassen während der Wasserlandung nicht zu Schaden kommen und die Rumpfbeschädigung so gering ist, dass das Flugzeug nach der Landung schwimmt und genügend Zeit für die Evakuierung verbleibt. Durch den Einsatz von Verbundwerkstoffen und die hohen Lasten, die während der Notwas- serung auftreten, ergibt sich eine besondere aktuelle Relevanz. Die konstruktive bzw. operative Minimierung des mit den hohen Lasten verknüpften Risikos gerät zunehmend stärker in den Blickpunkt des Entwurfs. Hierfür werden genauere Analysewerkzeuge benötigt, die in der frühen Konstruktionsphase eingesetzt werden können. Ferner vermag ein solches Tool die steigende Nachfrage der Behörden nach effizienteren und leistungsfähigeren Zertifizierungsverfahren zu adressieren.
Die industrielle Praxis beschränkt sich zurzeit auf aufwendige, unflexible experimentelle Untersuchungen für starre Modellkörper, deren Ergebnisse schwierig auf die Großausführung zu übertragen sind. Aus Gesprächen mit Herstellern geht hervor, dass die Behörden, angetrieben durch die FAA und die ARAC, vermutlich sehr bald auf eine simulationsbasierte Notwasser-Zertifizierung mit Fluid-Struktur-Kopplung drängen. Daher wird der Wunsch bzw. die Nachfrage nach einem Simulationstool gegenüber Dienstleistungs- unternehmen häufig geäußert. Hieraus ergibt sich für forschungsaffine mittelständische Dienstleister eine sehr gute Gelegenheit zur Entwicklung innovativer simulationsbasierter Werkzeuge und Dienstleistungsan- gebote, mit internationalem Marktpotenzial und Alleinstellungsmerkmal. Der diesbezügliche Markt umfasst alle Hersteller, z.B. Alenia, Airbus, Boeing, Bombardier-Aerospace, COMAC, Dassault Aviation, Embraer, Honda-Aircraft, Ilyushin, Saab oder Tupolev.
Das Vorhaben eröffnet der beteiligten Universität neue Perspektiven für innovative angewandte Luftfahrtforschung, welche unmittelbar in die Ausbildung von Doktoranden und Ingenieuren einfließt und zur Abde- ckung des wachsenden Bedarfs an qualifiziertem, mit aktuellen Fragestellungen vertrautem Personal beiträgt. Die Aussichten auf eine zeitnahe Verwertbarkeit universitärer Forschung sind ohne die Kooperation mit einer forschungsaffinen, methodisch kompetenten KMU begrenzt. Die mit der Verwertung verknüpfte Sichtbarkeit ist für die Reputation der Universität, die Einwerbung von Drittmitteln und die Attraktivität des Studienstandortes im Wettbewerb um die besten Talente ein wichtiger Aspekt.