Im DLR-Projekt CHASER erarbeiten neun DLR-Institute gemeinsam eine Prozesskette zur Auslegung von Hubschraubern und entwickeln parallel dazu hochgenaue Berechnungsmethoden für die Bewertung von Hubschrauberrotoren. Die weitgehend automatisch ablaufende Prozesskette für den Vorentwurf identifiziert zunächst geeignete Hubschrauberkonzepte für die vorgegebene Flugmission, optimiert dann unter anderem die Außenform, die Flugleistungen, den Aufbau der Hubschrauberzelle und stellt schließlich alle notwendigen Parameter für eine virtuelle Erprobung im Flugsimulator bereit. Dabei berücksichtigen die Projektbeteiligten auch Aspekte der Kabinengestaltung, insbesondere für Rettungshubschrauber. Aufbauend auf den Ergebnissen in Vorläuferprojekten werden in CHASER drei Zielkonfigurationen betrachtet:
Bei der ersten Konfiguration handelt es sich um einen typischen Hubschrauber unter besonderer Berücksichtigung der Anforderungen an einen Rettungshubschrauber für die medizinische Notfallversorgung.
Als zweiter Typ wird ein elektrisch betriebenes Lufttaxi betrachtet, das als Notarztzubringer einen Arzt zum Einsatzort bringen soll, während der Patient anschließend mit dem Krankenwagen ins Krankenhaus gebracht wird.
Die dritte im Projekt betrachtete Konfiguration ist ein Hochgeschwindigkeitshubschrauber mit Flügeln und Vortriebspropellern, der eine hohe Reichweite und eine kurze Flugdauer ermöglichen soll.
Alle Konfigurationen werden zunächst mit der Prozesskette entworfen und anschließend im Flugsimulator erprobt.
Für die hochgenaue Vorhersage der Flugleistungen von Hubschaubern nutzt das DLR CFD-Berechnungsmethoden (Computational Fluid-Dynamics) zur Vorhersage der Aerodynamik, die mit den Disziplinen Flugmechanik und Strukturmechanik eng gekoppelt sind. So können die starken Wechselwirkungen der Aerodynamik mit den Piloteneingaben und der elastischen Deformation der Rotorblätter genau abgebildet werden. In CHASER arbeiten die Projektbeteiligten daran, eine neue Kopplungskette für die interdisziplinäre Simulation von Hubschraubern aufzubauen. In diese werden das vom DLR neu entwickelte CFD-Verfahren CODA sowie das ebenfalls neu entwickelte Hubschraubersimulationsverfahren VAST und das kommerzielle Mehrkörpersimulationsverfahren SIMPACK für die Simulation der Aerodynamik, der Flugmechanik und der Strukturdynamik eingebunden. Dank der modernen Berechnungswerkzeuge und einer neu erstellten modularisierten Kopplungsumgebung kann die Anwendungsbreite der Simulationsverfahren deutlich erhöht werden.
Panel-Freewake-Methode
Erprobung der Panel-Freewake-Methode UPM für ein Windkanalmodell
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik erstellen als Beitrag für das Projekt Berechnungsmethoden für die aerodynamische Bewertung der Hubschrauber. Je nach Einsatzzweck werden dafür verschiedene Methoden verwendet: Für den Entwurf von Hubschraubern müssen innerhalb von Sekunden oder wenigen Minuten aerodynamische Berechnungsergebnisse vorliegen, damit die automatisch ablaufende Prozesskette in kurzer Zeit eine Vielzahl unterschiedlicher Konfigurationen interdisziplinär analysieren und optimieren kann. Daher werden einfache Berechnungsformeln sowie Panel-Freewake-Berechnungsmethoden verwendet. Letztere ermöglichen eine gute Berechnungsgenauigkeit für beliebige Hubschraubergeometrien bei vergleichsweise geringen Rechenzeiten.
Projekt
CHASER - Conceptual Handling Assessment Simulation and Engineering of Rotorcraft
Laufzeit
2021 - 2024
Projektpartner
DLR-Institut für Flugsystemtechnik (Projektleitung)
DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie
DLR-Institut für Antriebstechnik Abteilung Triebwerk
DLR-Institut für Aeroelastik
DLR-Institut für Softwaretechnologie
DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin
DLR-Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt
DLR-Institut für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung
