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Erstflug im Rechner simulieren

24.02.2012
Bisher ist es enorm aufwändig, neue Flugzeugtypen zu entwickeln, da sich die Flugeigenschaften nur durch kostenintensive Tests an Modellen ermitteln lassen.

Computersimulationen werden jedoch immer zuverlässiger und können bestimmte Prozesse schon gut abbilden. Um Flugzeuge vollständig am Rechner entwerfen zu können, müssen bestehende Teil-Simulationen jedoch zusammengeführt werden.

Damit der "Erstflug im Rechner" möglich wird, fördert die Helmholtz-Gemeinschaft nun das Portfoliothema HPC-4-Digital-X bis 2015 mit knapp 15 Mio. Euro. Im Anschluss daran kann das Projekt im Programm Luftfahrt weitergeführt werden. Federführend ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das Forschungszentrum Jülich, das wie das DLR zur Helmholtz-Gemeinschaft gehört, und die Airbus Operations GmbH sind als assoziierte Partner beteiligt.

Numerische Simulationen werden heute in frühen Entwurfsphasen von Flugzeugen eingesetzt, um die Vielzahl möglicher Konfigurationen und Formdesigns einzugrenzen. Im Anschluss folgen Tests an realen Modellen im Windkanal und Flugversuche mit Prototypen. Mit zunehmender Rechnerleistung könnten jedoch auch diese Teilsimulationen zu einem Gesamtbild am Rechner zusammengeführt werden. "Dies würde Entwicklungszeiten verkürzen und Kosten sparen.

Außerdem würden zuverlässige Simulationen den Gestaltungsspielraum ausweiten und ganz neue Lösungen ermöglichen. Indem wir dieses Forschungsgebiet nun als Portfoliothema verstärkt fördern, sichern wir der deutschen und europäischen Luftfahrtindustrie auch einen Wissensvorsprung", erklärt Professor Dr. Jürgen Mlynek, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft.

Im Portfoliothema HPC-4-Digital-X arbeiten Ingenieurinnen und Ingenieure daran, den "Erstflug im Rechner" zu realisieren. Konzeption, Entwurf, Konstruktion sowie die Ermittlung der Flugeigenschaften und des Flugverhaltens sollen zunächst durch numerische Simulationen ermittelt werden, bevor aufwändige Umsetzungen in Hardware erfolgen. Auf dem Gebiet numerischer Simulationen von Strömungssystemen mit Höchstleistungsrechnern besitzen die Helmholtz-Zentren DLR und Forschungszentrum Jülich große Expertise: seit 2007 betreibt das DLR mit der Firma Airbus das Center für Computer Applications in AeroSpace Science and Engineering und in 2010 startete mit dem Forschungszentrum Jülich die Forschungsinitiative Digital-X.
Partner beim Vorhaben "HPC-4-Digital-X":
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Sprecher und Koordination: Prof. Rolf Henke, DLR Forschungszentrum Jülich, Airbus Operations GmbH

Zum Hintergrund: Der Portfolioprozess in der Helmholtz-Gemeinschaft Die Bundesregierung hat den Forschungsorganisationen im Pakt für Forschung und Innovation einen jährlichen Aufwuchs zugestanden, um Zukunftsthemen aufzugreifen, den Nachwuchs zu fördern und das Wissenschaftssystem in Deutschland noch leistungsfähiger zu machen. Aus einem Teil dieses Aufwuchses fördert die Helmholtz-Gemeinschaft nun eine Reihe von Portfolio-Themen, die Expertinnen und Experten aus allen Helmholtz-Zentren in einem groß angelegten Prozess als besonders zukunftsträchtig identifiziert hatten. Von dieser Förderung profitieren auch die universitä¬ren Forschungspartner. Ab der nächsten Förderperiode werden die Portfolio-Themen als Teil der Forschungsprogramme weitergeführt.

Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit knapp 33.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 18 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 3,4 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des großen Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894).

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