Aktuelle Forschungsprojekte

Nachfolgend finden Sie eine Auswahl aktueller Forschungsprojekte am Lehrstuhl für Luftfahrtsysteme in den Forschungsbereichen:

Eine Liste bereits abgeschlossener Projekte finden Sie hier.

 


Forschungsbereich Szenarioanalyse, Zukunftstrends und Technologien

PureSky/BurnFAIR

Im Rahmen des bundesweiten Forschungsprojektes FAIR (Future Aircraft Research) wird im Teilprojekt BurnFAIR die Möglichkeit untersucht, schon heute im zivilen Luftverkehr nachhaltig hergestellte, alternative Kraftstoffe zu verwenden. Dies geschieht mit namhaften Partnern aus Industrie und Wissenschaft. Kern von BurnFAIR ist die langfristige Betreuung eines Airbus A321 im regulären Flugbetrieb, dessen eines Triebwerk mit einem neuartigen, alternativen Kraftstoff operiert.
Weitere Informationen unter:
http://konzern.lufthansa.com/de/themen/biofuel.html

PartnerDeutsche Lufthansa AG, Bauhaus Luftfahrt, DLR u.a.
KontaktDipl.-Ing. Niclas Randt

Forschungsbereich Flugzeugentwurf

FLEXOP

Im Rahmen des europäische Forschungsprojekts FLEXOP (Flutter Free FLight Envelope eXpansion for ecOnomical Performance improvement) sollen neue Methoden zum Entwurf von aktiven und passiven Systemen zur Flatterdämpfung von sehr leichten und damit flexiblen Flügelstrukturen entwickelt und validiert werden.Unter dem Schirm des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon2020 der Europäischen Union arbeiten Partner aus Industrie und Forschung aus 6 verschiedenen Ländern an Regelalgorithmen, Aktuatoren, Entwurfsoptimierung, sowie an einem unbemannten Flugdemonstrator mit 7m Spannweite und Turbinenantrieb, an dem die gefundenen Ansätze erprobt werden sollen.

Partner
Airbus Innovation Works, DLR, FACC, INASCO,LLS, RWTH Aachen, MTA SZTAKI, TU Delft, University of Bristol
Kontakt Dr. Christian Rößler, Franz Sendner, Sebastian Köberle

DemUEB Phase 3

Im Rahmen der dritten Phase des Projekts DemUEB werden operationelle und technische Lösungen zur Verwendung von Unmanned Aerial Systems (UAS) für zivile Anwendungen in Bayern erarbeitet. Dabei erfolgt die Entwicklung und Erprobung von Schlüsselkomponenten, die nach Vorgabe des operationellen Gesamtsystems benötigt werden sowie die Integration der verschiedenen Technologiebereiche zu einem operationellen Gesamtsystem. Als Ergebnis wird ein innovatives Gesamtkonzept vorgestellt, dass die Verwendung von UAS für bestimmte Einsatzanforderungen ermöglicht. Aufgabe des Lehrstuhls für Luftfahrtsysteme, als Unterauftragnehmer von Casssidian Air Systems, ist die Minimierung der optischen und akustischen Signatur eines unbemannten Fluggerätes.

PartnerUnterbeauftragung: Cassidian Air Systems; Gesamtprojekt: Diehl BGT Defence, DFS, DLR, Cassidian Air Systems, EADS Innovation Works, Eurocopter, EMT, ESG, IABG, LLS, FSD
KontaktDipl.-Ing. Joachim SchömannDipl-Ing. Sebastian Speck

SINTONIA

Entwurf unkonventioneller unbemannter Konfiguration mit Brennstoffzellenantrieb

Blended Wing Body

Entwurf eines neuartigen Flugzeugkonzepts, der Blended Wing Body (BWB), eine Nurflügelkonfiguration mit Rumpfintegration

Der Leitlinien der europäischen Union für die Luftfahrt-branche (Advisory Council for Aeronautics Research in Europe - ACARE) bis zum Jahr 2050 umfassen mit 75% Reduktion in CO2 Emissionen pro Passagier und Kilometer sowie 65% Lärmreduktion im Vergleich zu 2000 sehr ambitionierte Ziele. Trotz der Verbesserungen in Trieb-werkstechnologie und Materialwissenschaften, werden diese Ziele mit konventionellen Flug-zeugkonfigurationen kaum zu erfüllen sein. In diesem Zusammenhang wird in der europäischen Forschungslandschaft ein für den kommerziellen Passagiertransport neuartiges Flugzeug-konzept, der Blended Wing Body (BWB), eine Nurflügelkonfiguration mit Rumpfintegration untersucht (s. Abb. 1). Aufbauend auf EU geförderten Verbundprojekten (FP7) wie ACFA 2020 (Active Control for Flexible Aircraft 2020) werden am Lehrstuhl auf dieser Basis weiterführende Untersuchungen durchgeführt. Darin geht es um die Verbesserung der Methoden des Entwurfs für eine solche Konfiguration. Zusätzlich soll der Reifegrad der Systemkonzepte weiter voran-getrieben werden. Ein Schwerpunkt ist der Hochauftrieb in der Langsamflugphase, der bei diesen Luftfahrzeugen eine besondere Herausforderung darstellt. Die Forschung beinhaltet die Diszi-plinen Aerodynamik, Struktur, Flugmechanik, Systeme und Flugleistungen. Dabei gilt es durch die Entwicklung neuer Forschungsmethodiken sowie den gezielten Einsatz von Software (CATIA V5, Matlab, etc.), Aussagen von der Einzelsystemebene auf das Gesamtsystem Flugzeug zu treffen.

Modellbasierter Entwurf von Flugzeugsystemen

Eine Teildisziplin des Schwerpunktbereichs Flugzeugentwurf ist die Analyse von modellbasierten Verfahren zur Steigerung der Effizienz von Flugzeugentwurfsprozessen.


Die Entwicklung von Flugzeugsystemen ist geprägt durch steigende Anforderungen an Funktionsweise und Qualität was eine höhere Effektivität und Effizienz der zugrundeliegenden Entwicklungsprozesse bedingt. Durch die inhärente Komplexität luftfahrttechnischer Produkte besteht die Entwicklung aus einer Vielzahl von anspruchsvollen Aktivitäten, die ein koordiniertes Zusammenwirken vieler Spezialisten verschiedener Fachdisziplinen erfordern. Die domänenspezifischen Tätigkeiten im Entwicklungsprozess werden heutzutage meist durch ausgereifte Modellierungswerkzeuge unterstützt, die bereits die effektive Nutzung digitaler Modelle erlauben und damit Zeit- und Kostenvorteile gegenüber realen Modellen generieren. Durch die enorme Vielzahl an Softwarewerkzeugen hat sich eine komplexe und äußerst heterogene IT- Landschaft etabliert, die eine Effizienzsteigerung von Prozessen aufgrund von Kommunikations- und Koordinationsdefiziten bisher stark einschränkt.


Vor diesem Hintergrund diskutiert dieser Forschungsbereich verschiedene Ansätze zur Integration der heterogenen Softwarelandschaft innerhalb der Luftfahrtindustrie unter Berücksichtigung der aktuellen Produkt-, Prozess- und Organisationsstrukturen. Als zentraler Lösungsansatz wird die Erstellung eines Systemmodells propagiert, welches sämtliche im Entwicklungsprozess anfallenden Systeminformationen in einheitlicher und übersichtlicher Form erfasst. Das Systemmodell dient als zentraler Informationsspeicher und erlaubt es den beteiligten Entwicklungsdomänen, Daten über Domänengrenzen hinweg und zwischen Werkzeugen auszutauschen. Darüber hinaus dient das Systemmodell als Grundlage zur Erstellung von fachspezifischen Sichtweisen auf die Systemstruktur sowie zur Parallelisierung und Automatisierung von Entwicklungsabläufen in einer integrierten Entwicklungsumgebung.

SAGITTA

Im Auftrag von CASSIDIAN und in Zusammenarbeit mit diversen Lehrstühlen der TUM, weiteren deutschen Forschungseinrichtungen und der Industrie wird ein Technologiedemonstrator als Nurflügelkonzept mit geringer Streckung entwickelt, dessen Erstflug 2014 stattfinden wird. Der Lehrstuhl für Luftfahrtsysteme ist dabei nicht nur für die Vorauslegung der Gesamtkonfiguration und der Antriebsintegration zuständig, sondern wird die fliegende Plattform auch nutzen, um neuartige Technologien für die Flugsteuerung zu erforschen und im Fluge zu demonstrieren.

Partner Cassidian, TUM AER, TUM FSD, TUM LLB, UniBw, DLR

SAGITTA - Forschungsbereich: Flugsteuerungskonzepte

Nurflügelkonfigurationen mit geringer Streckung und ohne vertikale Leitwerke stellen besondere Anforderungen an das Steuerungskonzept, um die notwendigen Steuermomente erzeugen zu können. Diese sind sowohl für die vollautomatisierte Stabilisierung als auch für die Durchführung der notwendigen Manöver erforderlich. In diesem Kontext wird ein Technologiekonzept entwickelt, das die gewünschte Steuerwirkung ohne bewegte Bauteile, wie z.B. Klappen, erzielt.

SAGITTA - Forschungsbereich: Schubvektorsteuerung

Die Reduktion von bewegten Bauteilen ist auch für Schubvektorisierungskonzepte interessant, um aktiv die Flugsteuerung zu unterstützen. Auf diesem Gebiet werden neue Konzepte untersucht und entwickelt, dessen Technologiereife auf dem fliegenden Demonstrator gezeigt werden soll. Die Integration solcher Systeme in das Antriebssystem eines Flugzeugs ist eine spannende Herausforderung, der sich der Lehrstuhl für Luftfahrtsysteme sowohl theoretisch als auch praktisch im Rahmen des Forschungsprogramms SAGITTA stellen wird.

Leistungsbetrachtung zukünftiger Verkehrsflugzeuge mit variabler hybrid-elektrischer Antriebsarchitektur

In diesem Forschungsvorhaben werden Lösungen entwickelt, welche auf neuartige Weise elektrische und hybride Antriebsarchitekturen, die innerhalb der Allgemeinen Luftfahrt bereits im Einsatz sind, auch auf zukünftige Verkehrsflugzeuge vorteilhaft anwendbar machen.
Ziel ist es, bei unveränderter Leistungsfähigkeit der Flugzeuge, deren Wirtschaftlichkeit zu verbessern sowie gleichfalls deren Umweltauswirkungen bzgl. Lärm- und Emission nennenswert herabzusetzen. Mittels des integrativen Ansatzes des Flugzeugentwurfes soll damit auf innovative Art dazu beigetragen werden, das zukünftige Wachstum im Luftverkehr nachhaltig zu sichern.

Elektrische und hybride Antriebe für unbemannte Fluggeräte

Die Forschung im Bereich der elektrischen und hybriden Antriebe hat drei Beweggründe:

- Senkung der Lärmemission
- Senkung des Energieverbrauchs sowie der Schadstoffemissionen
- Vereinfachung der Handhabung der Fluggeräte

Da elektrische Energiequellen im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen über eine wesentlich geringere Energiedichte verfügen, ist es wichtig, die Fluggeräte so effizient wie möglich zu gestalten um ansprechende Flugleistungen erreichen zu können.
Am Lehrstuhl für Luftfahrtsysteme werden Methoden und Modelle zum Entwurf und zur Optimierung der elektrischen und hybriden Antriebsarten innerhalb des Flugzeugentwurfsprozesses entwickelt.  Die Einbindung in den Entwurf ist von besonderer Wichtigkeit, da Parameter des Antriebs und der Flugzeugkonfiguration sich wechselseitig beeinflussen und ein optimiertes System nur bestimmt werden kann, wenn eine gleichzeitige Betrachtung erfolgt.
Als hybriden Antrieb bezeichnet man die Kombination zweier Antriebsarten. Dabei wird das Ziel verfolgt Antriebsfunktionen aufzuteilen, um so die Komponenten in einem kleineren Betriebsbereich und damit effizienter zu betreiben.
Greifbare Ergebnisse dieser Arbeit finden sich in den, in Zusammenarbeit mit der Industrie, entwickelten Forschungsflugzeugen. Das lehrstuhleigene IMPULLS verfügt über einen für die Missionsanforderungen optimierten elektrischen Antrieb. Weiterhin werden Brennstoffzellenantriebe getestet und ein Flugzeug mit maximaler Reichweite entworfen. Im Projekt DemUEB Phase 3 werden verschiedenartige Hybridantriebe verglichen im Hinblick auf ihr Potential hohe Flugzeiten mit der Fähigkeit zum leisen elektrischen Flug zu verbinden.

Kontakt Dipl.-Ing. Joachim Schömann, Dr.-Ing. Christian Rößler,


Forschungsbereich Analyse und Bewertung von Flugzeugkonzepten

Kapazitätsbetrachtungen am Flughafen

Erstellung einer Methodik zur Abbildung des Einflusses von Flugzeugparametern auf den Flugverkehr am Flughafen und die Quantifizierung der resultierenden Flughafenkapazität.

Systematische Ableitung der operationellen Umfeldparameter für die Konzeptbewertung

Methoden zur operationellen Bewertung von Flugzeugkonzepten (hinsichtlich Kapazität, Lärm, DOC,…) erfordern Inputparameter zur Beschreibung des Bewertungsumfeldes, beispielsweise den Verkehrsmix. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird versucht, auf globaler Ebene repräsentative Umfeldparameter für den aktuellen Zeitpunkt abzuleiten (z.B. repräsentative Ausprägungen flughafen- oder fluglinienbezogener Parameter). Darüber hinaus soll mit Hilfe der Szenariotechnik eine Aussage über die zukünftige Entwicklung der repräsentativen Umfeldparameter getroffen werden.

Bewertung lärmreduzierender Maßnahmen

Ein zunehmendes Luftverkehrswachstum verursacht unter sonst konstanten Bedingungen erhöhte Lärmimmissionen im Umfeld von Flughäfen. Zusätzlich wird die Belastung durch Fluglärm durch eine in Folge der Urbanisierung zumeist deutlich anwachsenden Bevölkerungsanzahl im Umfeld großer Flughäfen intensiviert. Neue Lösungen im Bereich des Fluglärmmanagements und lärmreduzierender Maßnahmen sind folglich dringend gefragt und daher Forschungsgegenstand des Lehrstuhls für Luftfahrtsysteme. Der Lehrstuhl untersuchte in einer Studie für das Luftamt Südbayern eine Vielzahl unterschiedlichster lärmreduzierender Maßnahmen. In den Arbeiten wurden restriktive Maßnahmen, ökonomische Instrumente sowie betriebliche Maßnahmen für Anflüge, Abflüge und Bodenoperationen detailliert analysiert und bewertet.

Kontakt Felix Will

Modellierung von Fluglärmimmissionen im Umfeld von Flughäfen

Fluglärmmessungen können an diskreten Punkten exakte Einblicke in die aktuelle Lärmimmission an einem Flughafen ermöglichen. Soll ein nichtdiskretes, umfassendes Bild der Fluglärmsituation eines gesamten Flughafenumfeldes erzeugt werden, sind Computersimulationen ein geeignetes Hilfsmittel. Der Lehrstuhl für Luftfahrtsysteme modelliert den Flughafenbetrieb unter akustischen Betrachtungen zur Berechnung von Fluglärmkonturen. Dazu werden fortschrittliche Modelle verwendet, die unter Information der Lärmemission einzelner Flugzeugtypen, des Flugplans sowie der geometrischen Infrastruktur eines Flughafens äquivalente Dauerschallpegel und Betroffenheitszahlen ableiten können.

Kontakt Dipl.-Ing. Felix Will

Future Airport Noise Exposure

Das Zusammenspiel an Flughäfen, welches zukünftige Fluglärmsituationen determiniert, ist ein hochkomplexes. Der Lehrstuhl für Luftfahrtsysteme entwickelt Methoden und Simulationsfähigkeiten, mit Hilfe derer Einflüsse auf zukünftige Lärmimmissionen an Flughäfen umfassend analysiert werden können. Unter dem Aspekt der Technologiebewertung kann somit beispielsweise der Einfluss von Lärmreduktionen zukünftiger Flugzeugtypen auf Flughafenebene unter Berücksichtigung zukünftigen Luftverkehrswachstums, der Außerdienststellung von Flugzeugen sowie des zukünftigen Indienststellungsverhaltens quantifiziert und bewertet werden.

Kontakt Felix Will