Kompetenzzentren

Zentrum für Digitalisierung und Elektrifizierung von Luftfahrtsystemen

Zentrum für Digitalisierung und Elektrifizierung von Luftfahrtsystemen (ZDEL)

Das Zentrum Digitalisierung und Elektrifizierung von Luftfahrtsystemen (ZDEL) adressiert den zentralen aktuellen Forschungs- und Entwicklungsbedarf in der Luft- und Raumfahrttechnik. Sowohl die Digitalisierung als auch die Elektrifizierung müssen im Forschungs- und Innovationskontext auf alle Themen und Technologiebereiche angewandt werden, um zukünftige Produkte der Luft- und Raumfahrttechnik erfolgreich entstehen zu lassen.

In allen Bereichen der Entwicklung, so auch in der Luft- und Raumfahrt, liegt der Schwerpunkt aktuell auf digitalen Lösungen. Eine große Herausforderung an die Branche ist es daher, solche digitalen Lösungen in die Forschung und Entwicklung einzubinden und sich dieser wachsenden Komplexität der Aufgaben zu stellen.

Wesentlich für die Luft- und Raumfahrt ist es zudem, fossile durch elektrische Antriebe ganz oder teilweise zu ersetzen und damit ihren Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Ergänzt durch Konzepte der Hybridisierung, die Nutzung von Brennstoffzellen und die Nutzung von Synergiepotenzialen mit elektrischen Bordsystemen.

Die Schwerpunkte des Zentrums Digitalisierung und Elektrifizierung von Luftfahrtsystemen (ZDEL):

Betriebsverhalten von Luftfahrtgetrieben
Digitalisierung und Elektrifizierung von Luftfahrtantrieben
Digitalisierung im Bereich der Kabinensysteme
Flugphysikalische Themenstellungen

Das Zentrum Digitalisierung und Elektrifizierung von Luftfahrtsystemen (ZDEL) erstellt Forschungs- und Innovationsarbeiten zu

Disziplinübergreifenden Entwicklungsfähigkeiten mit numerischen Mitteln
Interdisziplinären Systems-Engineering-Ansätzen (über den Lebenszyklus hinweg)
Nutzung von Digitalisierungspotenzialen bei Luftfahrtsystemen (Kabinensysteme)
Konzepten elektrischer, hybrider Antriebe, Antriebskomponenten - Berücksichtigung neuralgischer Randbedingungen im Betriebskontext

Betriebsverhalten von Luftfahrtgetrieben

Ein Schwerpunkt im Bereich Luftfahrtantriebsstrang ist ein Forschungsvorhaben in Kooperation mit der TU Wien und einem dualen Industriepartner mit dem Ziel, die Zusammenhänge des Betriebs von modernen Luftfahrtgetrieben zu erforschen und daraus eine digitale Systematik zu entwickeln die es erlaubt, durch Prüfstandsversuche das Verhalten des Getriebes im realen Betrieb vorherzusagen. Gesamtziel ist es, durch die Entwicklung einer numerischen Systematik bereits frühzeitig Aussagen zum Verhalten der Antriebselemente machen zu können, um so aufwändige Versuche zu ersetzen.

Digitalisierung und Elektrifizierung von Luftfahrtantrieben

Ebenfalls im Schwerpunkt Luftfahrtantriebsstrang angesiedelt ist das Themengebiet Digitalisierung und Elektrifizierung von Luftfahrtantrieben. Innerhalb dieses Forschungszweigs werden anwendungsbezogene Forschungsfragen beispielsweise für Urban Air Mobility Vehicle oder elektrische Hubschrauber-Heckrotoren, inkl. Sensorik und intelligenter Auswertung bearbeitet. Ziel ist die Lösung neuralgischer Probleme, die dem Einstieg in die Entwicklungsphase solcher Systeme im Wege stehen.

Digitalisierung im Bereich der Kabinensysteme

Die Entwicklung einer „intelligenten“ Flugzeugkabine ist die technische Umsetzung von Passagieranforderungen an Zuverlässigkeit sowie Komfort und liefert damit einen wesentlichen Baustein zur sicheren und passagierfreundlichen Luftfahrt. Bei der Digitalisierung entlang der Wertschöpfungskette nimmt die Flugzeugkabine eine besondere Rolle ein, da diese eine Schnittstelle zwischen den Passagieren als Abnehmer neuer Dienstleistungen einerseits und wesentlichen Betriebsprozessen der Fluggesellschaften andererseits darstellt. Die Digitalisierung in Form von elektronischer Steuerung und Erfassung von System- und Subsystemzuständen in der Kabine ist die Basis dafür, Wartungs- und Instandhaltungsprozesse als Teil eines durchgängigen Systems Engineering-Prozesses zu gestalten.

Ein Schwerpunkt der DHBW liegt im Bereich Systems Engineering mit dem Fokus auf Anforderungen und Schnittstellen von Luftfahrzeugen und Subsystemen inklusive technischer und wirtschaftlicher Wechselwirkungen. Der Paradigmenwechsel von derzeit fester zu zukünftig bedarfsorientierter Wartung wird durch den Einsatz von Data Analytics und Verfahren des maschinellen Lernens unterstützt.

Flugphysikalische Themenstellungen

Hier werden unter anderem moderne numerische Methoden auf die Behandlung von Luftfahrzeugen für die Ermittlung von Bauteillasten oder der Analyse von Flugsicherheit und Flugeigenschaften angewandt. So können komplexe physikalische Zusammenhänge der praktischen Behandlung bei der Auslegung und dem Betrieb der Luftfahrzeuge zugänglich gemacht werden. Konsequenzen, die sich unter anderem aus der Betriebscharakteristik elektrifizierter Antriebskomponenten ergeben, müssen auf flugphysikalische Interaktionen hin untersucht werden. Daneben besteht eine Herausforderung darin, antriebs- und missionsspezifische Flugeigenschaftskriterien zu entwickeln und zu validieren, so dass diese sowohl für die Bewertung, als auch für den Entwurf neuer Luftfahrzeuge angewandt werden können und damit durch die Verbesserung der Flugeigenschaften die Missionseffizienz und die Flugsicherheit erhöhen.