In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Verbundvorhaben DIGIfly werden physikalisch umfassende digitale Modellierungen und Simulationsmethoden für den Entwurf von Fluggeräten und Triebwerken entwickelt. Dazu werden fortschrittliche Module des europäischen CFD-Lösers der nächsten Generation und Methoden des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz angepasst und Hardware-spezifisch implementiert. Anhand realistischer Anwendungsfälle überprüfen die Projektpartner Methoden und Module auf ihre Einsatztauglichkeit und überführen diese dann in industrielle Prozesse.
Im Eigenantrag SMARTfly (Smart Modeling of flying Transport Vehicles) bündelt das DLR seine Expertise in der Entwicklung und Anwendung von hochgenauen Strömungssimulationsverfahren für industrielle Fragestellungen und von fortschrittlichen Methoden aus dem Bereich des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz (KI). Im Zentrum der Forschung steht die Weiterentwicklung des CFD-Strömungslösers CODA und der DLR-Softwareumgebungen AutoOpti (Triebwerke) und SMARTy (Flugzeuge).
Für den CFD-Löser setzen die Wissenschaftler unter anderem die Methode der „Manufactured Solutions“ zur automatischen Code-Verifikation und ein augmentiertes, datengetriebenes Turbulenzmodell mit prädiktiver Leistungsfähigkeit ein. In AutoOpti und SMARTy werden fortschrittliche Ersatzmodelle für hochdimensionale Probleme, neuartige Methoden der Dimensions- und Modellreduktion und innovative Verfahren aus dem Bereich des maschinellen Lernens, der KI und der Statistik implementiert. Diese Methoden ermöglichen es, datengetriebene Modelle aus Simulationsdaten, aus Messdaten oder aus deren Kombination zu generieren und Vertrauensintervalle anzugeben. Zusätzlich entwickeln die Forscher Datenfusionsalgorithmen weiter, die eine Kombination von numerischen und experimentellen Daten mit Messungenauigkeiten ermöglichen. In einem auf die beiden Kernthemen aufbauenden dritten Bereich soll in DIGIfly eine Prozessautomatisierung mittels FlowSimulator auf modernen Hochleistungsrechnern und Grafikkarten umgesetzt werden. Im letzten Teil des Arbeitsplans erproben die Forscher die entwickelten und automatisierten Simulations- und Datenfusionsfähigkeiten für unterschiedliche Anwendungsszenarien und evaluieren diese in enger Abstimmung mit den industriellen Partnern, um Best Pratice Empfehlungen zu erstellen. Zusätzlich steht das DLR den Partnern unterstützend zur Seite, um eine effiziente Einbindung der neuen Methodiken in ihre individuellen industriellen Prozesse zu ermöglichen. Die Kombination dieser Ziele bietet eine optimale Ausrichtung der numerischen und datengetriebenen Simulationsfähigkeiten des DLR, um auch zukünftig komplexe Fragestellungen der Luftfahrtindustrie zu beantworten. Zudem werden systematisch aktuelle Trends aus der Forschung in das industrielle Umfeld transportiert.
Das DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik ist sowohl in der Entwicklung von CODA und SMARTy aktiv als auch in der Prozessautomatisierung und der Untersuchung von verschiedenen Use Cases. Zudem koordiniert das Institut den Verbund mit externen Partnern und die Arbeiten mit den weiteren beteiligten DLR-Instituten.
Projektname
DIGIfly - Digital Flight of Air Vehicles
Laufzeit
7/2020 - 6/2023
Projektpartner
Airbus Operations GmbH
Airbus Defence and Space GmbH
Airbus Helicopters Deutschland GmbH
MTU Aero Engines AG
Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co. KG
Technische Universität Dresden
Technische Universität Kaiserslautern
Technische Universität München
DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik (Verbundkoordinator)
DLR-Institut für Antriebstechnik
DLR-Institut für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung
Fördergeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
