HighFly- Aerodynamik, Aeroelastik, Strukturen und Antrieb am Forschungsflugzeug ISTAR
HighFly- Aerodynamik, Aeroelastik, Strukturen und Antrieb am Forschungsflugzeug ISTAR
Forschungsflugzeug ISTAR
Das DLR-Forschungsflugzeug ISTAR (In-flight Systems & Technology Airborne Research) und viele weitere Luftfahrzeuge sind am Standort Braunschweig stationiert.
Im DLR-Projekt HighFly (High speed inflight validation) wird das neue DLR-Forschungsflugzeug ISTAR (Dassault Falcon 2000LX) erstmals für wissenschaftliche Forschung eingesetzt. Ausgerichtet auf die Vision des virtuellen Flugversuchs und das Zukunftsthema Simulationsbasierte Zulassung sollen numerische High-Fidelity Verfahren zur Berechnung von Strömungsfeldern und Flügellasten in Bereichen mit einem hohen Anteil an nicht-linearer Aerodynamik quantifiziert werden. Die Projektpartner validieren zudem flugdynamische Modelle zur Echtzeitsimulation in diesen Grenzbereichen und führen die aeroelastische Charakterisierung des ISTAR durch. Hierzu sind mehrere Flugversuchs- und Bodenversuchskampagnen geplant:
Laserlichtschnitt für PIV-Messungen am ISTAR in der Lärmschutzhalle der LHT in Hamburg
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden erste Messflüge zur Parameter-Identifizierung (PID) durchführen. Hierbei erfassen sie unter anderem flugmechanische und flugdynamische Eigenschaften des ISTAR bei spezifischen Flugmanövern.
Auf Basis eines Taxi Vibration Test (TVT) und eines Ground Vibration Test (GVT) werden die strukturdynamischen Schwingungseigenschaften des Forschungsflugzeugs erfasst und charakterisiert. Diese Daten benötigen die Projektpartner für die Validierung und Kalibrierung eines numerischen Strukturmodells.
Über Bodenstandversuche werden wertvolle Daten der Triebwerkseinlaufströmung mit PIV-Messverfahren erfasst. Diese Daten dienen der Validierung der numerischen High-Fidelity-Verfahren.
In der vierten Kampagne sind schließlich umfangreiche Flugversuche zur exakten Vermessung des ISTAR beim Manövrieren an der Grenze der Envelope (MaGE) geplant. Hierbei wird das Forschungsflugzeug an die Grenze seiner fliegerischen Leistungsfähigkeit gebracht. Die Aerodynamik wird mit neuesten Messtechniken des DLR in Braunschweig erfasst. Damit lassen sich die Modelle zur Strömungssimulation im Computer verbessern und neue Flugzeuge exakter, leichter und energieeffizienter auslegen.
Die Analyse der Daten, die die Projektmitarbeitenden bei all diesen Tests erhalten, in Verbindung mit den numerischen Berechnungen liefern nicht nur Best-Practise Ansätze, sondern identifizieren Verfahrenslücken, die zukünftig im Hinblick auf die o.g. Vision virtueller Flugversuch und das Zukunftsthema Simulationsbasierte Zulassung zu schließen sind. Zudem wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in HighFly validierte flugdynamische Echtzeit-Simulationsmodelle des ISTAR erarbeiten und dessen aeroelastisches Verhalten verstehen. Die Echtzeit-Simulationsmodelle werden dann in den DLR-Flugsimulator AVES integriert. Dadurch sind zukünftig valide flugdynamische Manöver virtuell möglich und bewertbar. Herkömmliche Flugsimulatoren haben gerade im Bereich der Flugbereichsgrenzen Defizite, da hier nur unzureichende Flugversuchsdaten vorliegen. Die Verbesserung von flugmechanischen Modellen im Stall-Bereich und bei Geschwindigkeiten im Bereich der Maximalgeschwindigkeit (Vmax) ist daher aktueller Forschungsgegenstand und von hohem Interesse. Für alle aufgezeichneten Daten der Flugversuche wird ein Konzept für die Nutzung als Datenquellen für Big Data Anwendungen erarbeitet.
Im Rahmen von HighFly entwickelt das DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik zukünftige Messtechniken wie Temperature Sensitive Paint (TSP), akustische Mikrosystemsensoren (MEMS), die Inflight-PIV Technologie und die dynamische, hochgenaue Oberflächen-Druckmesstechnik auf MEMS Basis für einen zukünftigen Einsatz im ISTAR-Flugversuch weiter.
Projektname
HighFly - High speed inflight validation
Laufzeit
7/2018 - 12/2023
Projektpartner
DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik (Projektleitung)
