Bei AeroShark handelt es sich um eine neue biomimetische Beschichtungstechnologie, die den Treibstoffverbrauch und den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid in der Luftfahrt reduzieren soll. Um die Entwicklung zu simulieren und zertifizieren, nutzt der Anbieter von flugzeugtechnischen Dienstleistungen Lufthansa Technik verschiedene Lösungen von Ansys.
Dazu zählen zum einen Computational Fluid Dynamics (CFD) und High Performance Computing (HPC). Mit ihnen hat Lufthansa Technik zusammen mit BASF die Beschichtungsfolie mit einer fein gerippten Textur entwickelt, die aus kleinen Erhebungen, sogenannten Riblets, besteht. Der Riblet-Effekt imitiert die Placoidschuppen der Haihaut, die den Fischen dabei helfen, durchs Wasser zu gleiten. Denn sie verringern Luftwiderstand sowie Reibung und erhöhen gleichzeitig den Auftrieb. Mittels Ansys CFD lassen sich die turbulenten Strömungsphänomene um die Riblets herum analysieren, um sicherzustellen, dass sie den gleichen Effekt erzeugen.
Boeing-Maschinen mit AeroShark ausgerüstet
Lufthansa Technik nutzte die Tools von Ansys, um kleinere, allgemeinere virtuelle Prototypen von AeroShark zu erstellen und zu validieren, bevor die Prototypen durch aerodynamische Simulationen skaliert und angepasst wurden. Durch die Möglichkeit, das gesamte Flugzeug einschließlich des Flugverhaltens zu simulieren und den Riblet-Effekt durch Turbulenzmodellierung zu verifizieren, konnte der Luftfahrtdienstleister das Risiko physischer Flugtests reduzieren und die Zeit bis zur Zertifizierung stark verkürzen.
AeroShark ist 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 und Lufthansa Cargo eingesetzt. Sobald alle elf Boeing 777F bei Lufthansa Cargo und alle zwölf 777-300ER bei Swiss mit AeroShark umgerüstet sind, sollen sie den CO2-Fußabdruck des Lufthansa-Konzerns um mehr als 25.000 t pro Jahr reduzieren.
„AeroShark 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.“
Ergänzung zu nachhaltigen Antriebssystemen
Bereits 40 Prozent eines Flugzeugs lassen sich durch die simulationsgestützten Tests mit AeroShark bedecken, eine Ausweitung auf weitere Bereiche ist geplant. „Wir sind immer wieder von der Kreativität unserer Kunden überrascht“, sagt Walt Hearn, Senior Vice President of Worldwide Sales and Customer Excellence bei Ansys. „Lufthansa Technik hat mit ihrer bahnbrechenden AeroShark-Beschichtungstechnologie [...] eine ähnliche Reaktion hervorgerufen.“ Da nachhaltigere Antriebssysteme immer noch erforscht und getestet würden, seien Innovationen wie AeroShark „entscheidend für die unmittelbare Reduzierung der CO2-Emissionen in der Luftfahrt“.
Mehr über die Bedeutung von Simulation in der Luftfahrtindustrie können Interessierte auf der Paris Air Show 2023 vom 19. bis zum 25. Juni in Frankreich erfahren, auf der Ansys als Aussteller vertreten ist.
