Simulation des gesamten Flugzeugs senkt Risiko bei Flugerprobung

Nach der Umrüstung aller mit AeroSHARK ausgestatteten Flugzeuge wird sich der CO2-Fußabdruck des Lufthansa-Konzerns um mehr als 25.000 Tonnen pro Jahr verringern.Grafik: Lufthansa Technik

Lufthansa Technik, einer der weltweit führenden Anbieter flugzeugtechnischer Dienstleistungen, nutzt die Simulationslösungen von Ansys für die Entwicklung und Zertifizierung von Aero-Shark. Aero-Shark ist eine biomimetische Beschichtungstechnik, die der Haifischhaut nachempfunden ist und den Treibstoffverbrauch und den Ausstoß von Kohlendioxid (CO₂) deutlich reduziert.

Wie Ansys mitteilt, haben Lufthansa Technik und das Chemieunternehmen BASF mit dem Einsatz der Einsatz der Computational Fluid Dynamics (CFD) und High Performance Computing (HPC)-Technik von Ansys die Beschichtungsfolie mit einer fein gerippten Textur entwickelt, die aus kleinen Erhebungen, so genannten Riblets, besteht. Der Riblet-Effekt imitiert die Placoidschuppen der Haifischhaut, die den Haien helfen, mühelos durch Wasser zu gleiten, indem sie den Widerstand und die Reibung verringern und gleichzeitig den Auftrieb erhöhen. Die Ingenieure verwenden den Angaben zufolge Ansys CFD, um die turbulenten Strömungsphänomene um die Riblets herum zu analysieren, um sicherzustellen, dass sie den gleichen Effekt erzeugen würden.

Lufthansa Technik und das Chemieunternehmen BASF haben die Beschichtungsfolie mit einer fein gerippten Textur entwickelt, die aus kleinen Erhebungen, so genannten Riblets, besteht. Grafik: Lufthansa Technik

Lufthansa Technik habe die Tools von Ansys genutzt, um kleinere, allgemeinere virtuelle Prototypen des Aero-Shark zu erstellen und zu validieren, bevor die Prototypen durch umfassende aerodynamische Simulationen skaliert und angepasst wurden. Aufgrund der Möglichkeit, das gesamte Flugzeug einschließlich des Flugverhaltens zu simulieren und den Riblet-Effekt durch innovative Turbulenzmodellierung zu verifizieren, konnte Lufthansa Technik das Risiko physischer Flugtests reduzieren und die Zeit bis zur Zertifizierung drastisch verkürzen, heißt es weiter.

25000 Tonnen weniger CO2 im Jahr

Aero-Shark ist den Angaben zufolge von der Europäischen Agentur für Flugsicherheit (EASA) und der amerikanischen Federal Aviation Administration (FAA) für zwei Boeing 777-Typen zertifiziert und wird derzeit von Swiss International Air Lines (SWISS) und Lufthansa Cargo eingesetzt. Sobald alle elf Boeing 777F bei Lufthansa Cargo und alle zwölf 777–300ER bei SWISS mit Aero-Shark umgerüstet sind, werden sie den CO₂-Fußabdruck des Lufthansa-Konzerns um mehr als 25.000 Tonnen pro Jahr reduzieren.

Aerodynamik recheneffizient modellieren

„Aero-Shark kann einen wichtigen Beitrag zu einem nachhaltigeren Luftverkehr leisten“, sagt Stefan Kuntzagk, Senior Engineer, Aircraft Performance, CFD und Flight Test bei Lufthansa Technik. „Mit den Simulationslösungen von Ansys können wir das Verhalten von Flugzeugen und die Aerodynamik präzise, robust und recheneffizient modellieren. So können wir unsere von Haien inspirierte Technologie verbessern und erweitern, um ganze Teilflotten klimafreundlicher zu machen, den Treibstoffverbrauch zu senken und die CO2-Emissionen von Verkehrsflugzeugen zu reduzieren.“

Aero-Shark kann einen wichtigen Beitrag zu einem nachhaltigeren Luftverkehr leisten. Grafik: Lufthansa Technik

Aufgrund erfolgreicher simulationsgestützter Tests können bereits 40 % des Flugzeugs mit Aero-Shark abgedeckt werden, eine Ausweitung auf weitere Bereiche des Flugzeugs ist geplant, so Ansys weiter.

„Wir sind immer wieder von der Kreativität unserer Kunden überrascht. Lufthansa Technik hat mit ihrer bahnbrechenden Aero-Shark-Beschichtungstechnologie, die das Potenzial hat, den Treibstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen erheblich zu reduzieren, eine ähnliche Reaktion hervorgerufen“, sagt Walt Hearn, Senior Vice President of Worldwide Sales and Customer Excellence bei Ansys. „Unsere Kunden zeigen immer wieder, was möglich ist, wenn die Simulationslösungen von Ansys mit Einfallsreichtum und Vision kombiniert werden. Da nachhaltigere Antriebssysteme immer noch erforscht und getestet werden, sind Innovationen wie Aero-Shark entscheidend für die unmittelbare Reduzierung der CO2-Emissionen in der Luftfahrt.“