NANNY

INnovative AN- uNd AuftriebssYsteme für die nächste Generation leichter bis mittelschwerer Hubschrauber

NANNY

Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens NANNY ist die Weiterentwicklung von An- und Auftriebssystemen für die nächste Generation von leichten bis mittelschweren Hubschraubern. Der DLR-Anteil umfasst die Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit von Phänomenen aus dem Bereich Rotor-Struktur-Kopplung und der dazugehörigen Stabilitätsanalyse.

Motivation und Hintergrund

Das DLR leistet einen wichtigen Beitrag zu einer leistungsfähigen und effizienten Luftfahrt, da die Simulationsverfahren für den Entwurf und Nachweis verbessert werden und so eine Optimierung des Gesamtentwurfs erzielt wird. Insbesondere die Vorhersage von Phänomenen aus dem Bereich Rotor-Struktur-Kopplung, früh im Entwurf und vor der Prototypenfertigung, ist wichtig für die Effizienz des Gesamtentwurfs, um spätere Änderungen zu vermeiden. Solche Phänomene können zu hohem Vibrationseintrag, Strukturermüdung oder sogar Instabilitäten und Versagen führen. Durch die Kopplung komplexer strukturdynamischer und aerodynamischer Modelle lässt sich die Vorhersagegenauigkeit verbessern und so der Hubschrauber schon im Entwurf besser auslegen. Etwaige spätere Änderungen als Gegenmaßnahmen für aufgetretene Probleme würden sich negativ auf die Entwicklungszeit und im Falle notwendiger zusätzlicher Dämpfungselemente zusätzlich auf das Gewicht und damit auf die Leistungsfähigkeit, Effizienz und Kosten des Gesamthubschraubers auswirken.

Herausforderungen

Als langfristiges Forschungsthema wird die vollständige Digitalisierung des Entwicklungsprozesses von Hubschraubern angestrebt. Der aeromechanische Entwurfsprozess muss dabei vollständig in den Entwurf des Gesamthubschraubers integriert sein. Durch eine ganzheitliche Optimierung des Gesamtsystems des Hubschraubers einschließlich aller relevanten Betriebsbedingungen werden sich weitere Leistungssteigerungen und Kostensenkungen erreichen lassen. Schließlich erlaubt die digitale Erprobung sowie gegebenenfalls auch die simulationsgestützte Zertifizierung der Hubschrauber und eVTOLs das technische und wirtschaftliche Entwicklungsrisiko sowie die Entwicklungsdauer deutlich zu senken.

Zielsetzung

  • Linearisiertes geometrisch exaktes Balkenmodell für den Rotorsimulationscode Versatile Aeromechanics Simulation Tool
    (VAST). Bewertung hinsichtlich Genauigkeit und numerischer Stabilität im Vergleich zu nichtlinearen Modellierungen.
  • Verbesserte Modellierung viskoser Effekte. Implementierung und Erprobung von Modellierungen für die Grenzschichtverdrängung und viskose Profilnachläufe in das vom DLR entwickelte Panel-Verfahren UPM.
  • Aeromechanisches Gesamtmodell für Stabilitätsanalysen. Zeitschrittgenaue Kopplung der Panel-Methode UPM mit dem Mehrkörper-Simulationsprogramm Simpack und dem Hubschrauber-Simulationsverfahren VAST als Werkzeuge für aeromechanische Analysen und die Stabilitätsvorhersage.
  • Aeroelastische Stabilitätsbewertung. Genaue Bewertung eines aeroelastischen Hubschraubermodells mittels innovativer identifikationsbasierter Analysemethoden.
  • Konzeptstudie Dämpfungserhöhung. Konstruktion von Dämpfung im Transferpfad zwischen Hauptgetriebe und Zelle.

Projekt

NANNY - INnovative AN- uNd AuftriebssYsteme für die nächste Generation leichter bis mittelschwerer Hubschrauber

Laufzeit

09/2021 - 12/2025

Projektpartner

  • Airbus Helicopters Deutschland (Verbundführer)
  • DLR-Institut für Aeroelastik (DLR-Projektleitung)
  • DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
  • DLR-Institut für Flugsystemtechnik
  • DLR-Institut für Softwaretechnologie

Projektart

Verbundprojekt Luftfahrtforschungsprogramm VI-2

Fördermittelgeber

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) über Projektträger Jülich (PTJ)

Kontakt

Dipl.-Ing. Jürgen Arnold

Gruppenleitung Aeroelastische Stabilität und Systemantwort
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Aeroelastik
Bunsenstraße 10, 37073 Göttingen