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Die Untersuchung von Flugzeugkonfigurationen ist durch die Interaktion verschiedener Disziplinen eine multidisziplinäre Aufgabe. Diese Aufgabe ist, insbesondere bei der Optimierung des Konzeptes unter Verwendung komplexer Berechnungsmodelle, nur mit Hilfe eines Entwurfsprogramms effizient durchführbar. Am Institut für Flugzeugbau und Leichtbau ist das multidisziplinäre Entwurfsverfahren PrADO entwickelt worden, dessen Reife und Umfang die Berücksichtigung aller relevanten Teildisziplinen in einem geschlossenen Prozess ermöglicht.
Eine wichtige Entwurfsvariable ist die Flugzeugmasse, die maßgeblich durch die Strukturmasse bestimmt wird. Die derzeit verwendeten Verfahren zur Berechnung der Strukturmasse in PrADO basieren auf globalen Finite Elemente Modellen, die in ihrem Aufbau einer üblichen Flugzeugstrukturbauweise entsprechen. Wird die Entwurfsaufgabe jedoch auf unkonventionelle Flugzeugkonfigurationen erweitert, so ist trotz des physikalisch richtigen Vorgehens nicht mehr gewährleistet, dass eine für diesen Flugzeugtyp ideale Lösung gewählt wird. Die objektive Bewertung der gesamten Flugzeugkonfiguration ist durch diese Annahme gefährdet.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Erweiterung der Strukturmassenberechnung um Verfahren, die eine Optimierung der Strukturbauweise und der -bauteildimensionen ermöglichen. Im Hinblick auf die Massenabschätzung wird die Bewertung von unkonventionellen Konfigurationen, wie zum Beispiel Blended Wing Body Flugzeugen, durch die Berücksichtigung optimaler und alternativer Strukturen verbessert.Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine verfeinerte Diskretisierung der Struktur notwendig, die jedoch aus Gründen der Effizienz nicht auf die gesamte Flugzeugstruktur angewendet werden kann. In einem mehrstufigen Verfahren wird daher die Optimierung an Detailmodellen durchgeführt, deren Randbedingungen einem globalen Finite Elemente Modell entstammen. Die optimalen Lösungen werden mittels äquivalenter Steifigkeit und Dichte in das globale Finite Elemente Modell zurückgeführt.
