Ziel von Göttinger Forschern: Flugzeuge mit wenig Emissionen
An der Entwicklung von neuen Flugzeug-Generationen sind Göttinger Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) wesentlich beteiligt.
Göttingen – Die computergestützte Strömungssimulation hilft, neue Flugzeug-Generationen so effizient wie möglich auszulegen und damit Kraftstoff und Emissionen einzusparen. Einen wesentlichen Beitrag dazu tragen Göttinger Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) bei.
Die Umstellung des Luftverkehrs auf nicht-fossile Brennstoffe (Dekarbonisierung) beruht auf einem Zusammenspiel aus vielen kleinen Schritten und technologischen Durchbrüchen. Beide Ansätze können nur dann erfolgreich sein, wenn sie sich in ein Ökosystem einfügen, das auf Zusammenarbeit ausgerichtet ist.
Ziel von Göttinger Forschern: Flugzeuge mit wenig Emissionen
Deshalb erforschen der Flugzeugbauer Airbus und die beiden führenden europäischen Forschungseinrichtungen, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie die französische Institut Onera, wie Hochleistungsrechnen die Zusammenhänge zwischen Aerodynamik und Flugzeugeffizienz weiter verbessern können. Einen zentralen Anteil daran haben Göttinger Wissenschaftler des DLR.
Die numerische Strömungsmechanik verbindet angewandte Mathematik, Physik und Hochleistungsrechnen. Sie trägt zu einem besseren Verständnis bei, wie sich Luft über komplexe Strukturen bewegt, und hilft so den Flugzeugingenieuren, den Auftrieb zu maximieren und den Luftwiderstand zu minimieren, damit ein Flugzeug sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Geschwindigkeiten so effizient wie möglich fliegt.
Das DLR und das französische Institut Onera sind bereits seit Jahrzehnten Partner von Airbus. In der Vergangenheit hatten beide Forschungspartner mit ihren eigenen Computercodes gearbeitet, die das Fundament für die Simulationen bilden. Obwohl die Codes für sich genommen effektiv waren, fand nur eine begrenzte Kommunikation zwischen den verschiedenen Entwicklungsteams statt.
Mit der Zeit wurde klar, dass die Codes für hochleistungsfähige parallele Rechenplattformen kollektiv überarbeitet werden mussten. Die erneuerte Partnerschaft soll diese Mängel beheben.
Göttingen: Künftige Airbus-Forschungsprojekte
Ende 2022 verlängerten die Partner nun ihre Vereinbarung mit dem Ziel, den Code auf aktuelle und künftige Airbus-Forschungsprojekte auszuweiten. Der Code wird bereits für den Probelauf von Testfällen genutzt, die bisher aufgrund der begrenzten physischen Darstellung und Rechenkapazität als nicht machbar galten. Schon bald könnten diese Testfälle die Auswahl der Antriebs-, Triebwerks- und Tragflächentechnologien beeinflussen, die über die Baupläne einer neuen Generation kraftstoffeffizienter Flugzeuge entscheiden werden.
„Uns geht es darum, die Leistung schon in der Designphase vorhersagen zu können“, sagt Dr. Markus Fischer, Bereichsvorstandsmitglied Luftfahrt des DLR. „Mit dem neuen Code können Spezialisten noch radikalere Designkonzepte wie den Nurflügler mit einer Geschwindigkeit und Genauigkeit untersuchen, wie es mit der bisherigen Software nicht möglich war.“
Ohne die Möglichkeiten der Digitalisierung zur Beschleunigung des Innovationstempos könne eine Entkopplung des Luftverkehrswachstums von den Emissionen nicht erreicht werden.
„Ohne die Möglichkeiten der Digitalisierung zur Beschleunigung des Innovationstempos könne eine Entkopplung des Luftverkehrswachstums von den Emissionen nicht erreicht werden“, argumentiert Dr. Markus Fischer. Das DLR teilt die Vision einer klimavertäglichen Luftfahrt mit Airbus und ONERA, die einen disruptiven Ansatz erfordert.
„Die Dekarbonisierung braucht eine doppelte Revolution: eine technologische und eine methodische“, bestätigt Philippe Beaumier, Direktor beim französischen Forschungsinstitut Onera. „Um diese Ziele zu erreichen, müssen die Entwicklungszyklen von Flugzeugen halbiert werden. Hier spielen ausgereifte numerische Simulationen eine Schlüsselrolle.“
Göttingen: Leistungsstarke Computersysteme im Einsatz
Airbus hat Zugang zu einigen der leistungsstärksten Computersysteme der Welt, die bei der Entwicklung und Überprüfung des Codes helfen und das Vertrauen der Ingenieure in ihre Vorhersagen stärken. Es ist eine inspirierende und lohnende Aufgabe mit einer realen Anwendung; „Es geht darum, die Nachhaltigkeitsziele der Luftfahrtindustrie direkt zu unterstützen“, so Beaumiervom französischen Forschungsinstitut.
Pascal Larrieu, Experte für Simulationen bei Airbus, betonte: „Dieses Projekt bereitet den Weg für ein vielfältiges, dynamisches und europaweites Forschungsnetzwerk. Wir sind überzeugt, dass unsere Arbeit dazu beitragen wird, angehende Luftfahrtingenieure dafür zu gewinnen, gemeinsam mit uns das Null-Emissions-Ziel zu erreichen.“ (Bernd Schlegel)