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ICE GENESIS - Entwicklung der nächsten Generation von 3D-Simulationswerkzeugen für Vereisung

Das Hauptziel des ICE GENESIS-Projekts besteht darin, der europäischen Luftfahrtindustrie eine validierte neue Generation von 3D-Vereisungs-Engineering-Werkzeugen (numerische Simulation und Testmöglichkeiten) zur Verfügung zu stellen, die App C, O und Schnee-Bedingungen berücksichtigen und eine sichere, effiziente und kostengünstige Konstruktion und Zertifizierung zukünftiger Flugzeuge und Drehflügler ermöglichen.

Kurzbeschreibung

Motivation

Der Tätigkeitsbereich von ICE GENESIS passt perfekt zur strategischen Forschungs- und Innovationsagenda von ACARE; hier werden Fortschritte beim Verständnis, bei der Modellierung, der Erkennung, der Vermeidung von Vereisung und der Minderung von Leistungseinbußen während des Fluges als notwendig erachtet, um eine harmonisierte Zertifizierung mit weniger Flugversuchen zu ermöglichen.

Ziele

  • Verbesserung und Validierung bestehender numerischer 3D-Werkzeuge zur Vorhersage von Eisansammlungen unter App C, App O und Schneebedingungen.
  • Modernisierung und Kalibrierung von Vereisungswindkanälen zur Reproduktion von Supercooled Large Droplets (SLD) und Schnee
  • Beurteilung des Potenzials aktueller Vereisungswindkanäle zur Darstellung von SLD bei FZRA-Bedingungen (gefrierender Regen).
  • Aufbau einer groß angelegten experimentellen Datenbank über repräsentative 3D-Konfigurationen, die als solide Referenz ("Ground Truth") für die zukünftige Validierung numerischer Werkzeuge verwendet werden soll.

Inhalt

ICE GENESIS konzentriert sich auf das Verständnis und die 3D-Modellierung von Vereisungsphänomenen an Luftfahrzeugen. Verbesserungen können erreicht werden:

  • bei CS25/29/E App C-Bedingungen durch einen Übergang von 2D zu genaueren und weniger konservativen 3D-Vorhersagen;
  • bei CS25/E App O-Bedingungen durch die Bereitstellung validierter numerischer Werkzeuge und kalibrierte Windkanäle zur Simulation der FZDZ-Bedingungen (gefrierender Nieselregen); 
  • bei Schnee durch die Entwicklung von numerischen Werkzeugen der ersten Generation und großformatigen Testeinrichtungen.

Diese Reihe neuer Engineering-Tools wird die Zertifizierung von disruptiven Konfigurationen gegenüber den neuen Regulierungen ermöglichen und auch die Zertifizierung klassischer Produkte erleichtern, indem sie eine einfachere und schnellere Berechnung komplexer Fälle ermöglicht. Darüber hinaus werden die entwickelten numerischen Werkzeuge den Weg für einen zukünftigen vollständig digitalisierten Zertifizierungsansatz ebnen.

Methodik

Der erste Schritt des Projekts besteht in der Erstellung der Spezifikationen und Testpläne. Gleichzeitig werden die Instrumente ausgewählt und bei Bedarf verbessert, um die Schnee-, Boden- und Flugtests zu unterstützen, die Kalibrierung der Testeinrichtungen zu erleichtern und hochentwickelte Messmittel für die repräsentativen Großversuche bereitzustellen.

Während eines Großteils des Projekts werden Boden- und Flugtests unter Schneebedingungen durchgeführt, um die für die Testeinrichtungen und die numerischen Werkzeuge zu berücksichtigende Niederschlagsphysik besser charakterisieren zu können. Parallel dazu werden die Testanlagen für die App O FZDZ (gefrieredner Nieselregen) und die Schneeverhältnisse verbessert.

Testmodelle werden spezifiziert und hergestellt oder angepasst. Sobald die Mock-ups zur Verfügung stehen, die verbesserten Testeinrichtungen einsatzbereit sind und das 3D-Scansystem entwickelt wurde, können die groß angelegten repräsentativen Experimente (Klime-Wind-Kanal-Tests) beginnen. Das Ergebnis wird eine experimentelle Datenbank sein, die allen Partnern für die weitere nuemrische Entwicklung zur Verfügung steht.

Erwartete Ergebnisse

  • Automatisierung und Weiterentwicklung/Validierung numerischer, für App C-Bedingungen verwendete 3D-Tools, um deren Nutzung in einem industriellen Kontext zu ermöglichen, Toleranzen sowie Entwicklungszeit und -aufwand für zukünftige Produkte zu reduzieren.
  • Entwicklung von nummerischen und Testmöglichkeiten unter App O FZDZ Bedingungen, um den Herausforderungen im Zusammenhang mit der Entwicklung der Regulierung zu begegnen und die notwendigen Mittel zur Einhaltung der Vorschriften bereitzustellen, damit zukünftige Produkte zertifiziert werden können.
  • Bewertung des Potenzials aktueller Vereisungswindkanäle zur Simulation der App O FZRA (gefrierender Nieselregen).
  • Entwicklung von nummerischen und Testmöglichkeiten unter Schneebedingungen zur Unterstützung der Auslegung der Anlage  
  • Entwicklung einer repräsentativen experimentellen Datenbank mit klassischen Vereisungsbedingungen (App C), SLD Vereisungsbedingungen (App O) und Schneebedingungen.

Projektbeteiligte

Förderprogramm: H2020-EU.3.4.