eVTOL-Konstruktion und -Simulation

Da die Weltbevölkerung in den Städten weiter wächst, wird das Problem der Verkehrsüberlastung in den kommenden Jahren immer dringlicher. Die städtische Luftmobilität verspricht, ein integraler Bestandteil der Zukunft des Verkehrs zu werden. Elektrische Senkrechtstarter (Electric Vertical Take-Off and Landing, eVTOL) sind emissionsarm, sicher und leise und bieten eine effiziente und umweltbewusste Lösung für dieses Problem.

Mehrere Unternehmen haben mit der Entwicklung verschiedener Lösungen begonnen. Mit der Markteinführung der ersten Produkte und der zunehmenden Reife der Zertifizierung beginnen sich die kommerziellen Möglichkeiten in diesem Segment zu verwirklichen und der Wettbewerb um eine breite Akzeptanz läutet eine neue Ära der städtischen Luftmobilität ein.

Der eVTOL-Markt bringt in allen Engineering-Phasen – von den Anforderungen über die architektonische und konzeptionelle Bewertung, Systemmodellierung, Engineering und Testing bis hin zur Zertifizierung – eine Reihe von Herausforderungen mit sich. Je nach Zielmarkt für jedes Angebot kann das Ausmaß dieses Meilensteins beträchtlich sein. Es besteht jedoch ein offensichtlicher Druck, mit innovativen Produkten als Erster auf den Markt zu kommen.

Dassault Systèmes verfügt über mehr als 40 Jahre Erfahrung in der Luft- und Raumfahrttechnik und bietet spezialisierte Lösungen, um eVTOL-Hersteller auf diesem Weg zu unterstützen – von der Erfassung aller Anforderungsquellen bis hin zur Validierung und Verifizierung für die Zertifizierung. Diese Lösungen für eVTOL-Konstruktion- und -Simulation erfassen alle Aspekte des Geschäftsbetriebs in einer einzigen Umgebung, der 3DEXPERIENCE Plattform.

In den nächsten Abschnitten behandeln wir folgende Themen:

• Wie der MODSIM-Ansatz durch die Zusammenführung von CAD und Simulation zu einer besseren Entscheidungsfindung in der vorläufigen Designphase beiträgt.
• Wie SIMULIA Fluids Solver Werkzeuge für die Konstruktion, Bewertung und Optimierung der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften bereitstellen.
• Wie die äußerst wichtige Entwicklung der Batterietechnologie von einer Reihe von Lösungen für die Chemie-Modellierung, die Batteriezellenentwicklung sowie die Entwicklung von Batteriemodulen und -packs profitiert.
• Und schließlich, wie bestimmte Zertifizierungsszenarien simuliert und Simulationen Tests ersetzen können. Die strukturellen und elektromagnetischen Funktionen ermöglichen die Validierung von Modellen für Vogelschlag- und Blitzschlag-Szenarien, um die Funktionsfähigkeit unter realen Bedingungen und die Zertifizierbarkeit sicherzustellen.

Um in dieser aufstrebenden Branche an der Spitze zu bleiben, benötigen eVTOL-Hersteller neue Werkzeuge und Methoden, um den Designprozess zu optimieren und zu beschleunigen. Ein wichtiger Aspekt ist die Effizienz und Konnektivität solcher Engineering-Tools, mit denen Teams zusammenarbeiten, Konstruktionsalternativen schnell untersuchen und ihre Machbarkeit bereits in frühen Entwicklungsphasen überprüfen können. Die 3DEXPERIENCE Plattform unterstützt Konstrukteure in der vorläufigen Designphase durch hochwertige parametrische CAD-Funktionen, interdisziplinäre Modellierung und Simulation sowie führende Optimierungstechnologien, die alle in einer einzigen, benutzerfreundlichen Umgebung eng miteinander integriert sind.

Damit eVTOLs weit verbreitet eingesetzt werden können, muss ihre Geräuschbelastung mit dem städtischen Hintergrundlärm verschmelzen, der für ein Flugzeug ein relativ niedriger Pegel ist. Daher müssen in der Designphase von Anfang an die Geräuschentwicklung und die Geräuschbelastung der Umgebung berücksichtigt werden. Sowohl Breitband- als auch Tonlärm müssen berücksichtigt und die verschiedenen Lärmentstehungsmechanismen untersucht werden. Die Art der Flugübergänge von eVTOLs stellt ebenfalls eine Herausforderung dar, wenn es darum geht, den durch die Wechselwirkung zwischen Blattspitzen und Wirbeln verursachten Lärm zu minimieren. Mit SIMULIA PowerFLOW können Sie dank transienter Strömungssimulation all diese Phänomene bereits in der vorläufigen Designphase vorhersagen.