Strukturauslegung und -analyse des Airframes eines hybridelektrischen STOL-Leichtflugzeugs, durchgeführt im Rahmen des Wettbewerbs RAeS Innovative Light Aircraft Design (ILAD) 2025/26. Aufbauend auf dem Konzeptentwurf STOLVOLT FIRESPIKE umfasst die Arbeit die Strukturauslegung in 3DExperience, aerodynamische Lastanalyse in XFLR5 und FEM-Nachweise in Abaqus — mit Fokus auf Leichtbau in Composite-Bauweise.
Ziele
- Detailliertes Strukturlayout des Airframes auf Basis des bestehenden Konzeptentwurfs entwickeln
- Aerodynamische Lasten mit XFLR5 analysieren und strukturelle Bemessungslasten ableiten
- Wichtige Strukturbauteile in 3DExperience auslegen und dimensionieren
- Strukturelle Integrität mittels Finite-Elemente-Analyse in Abaqus nachweisen
- Massenbudget erstellen und die Struktur auf minimales Gewicht optimieren
- Am RAeS ILAD 2025/26 Wettbewerb teilnehmen
Methodik
Aerodynamische Lastanalyse
Die auf das Flugzeug wirkenden aerodynamischen Kräfte werden mit XFLR5 analysiert, einem Werkzeug zur aerodynamischen Analyse von Profilen, Flügeln und vollständigen Flugzeugkonfigurationen. Auftriebsverteilungen, Lastvielfache und kritische Lastfälle werden für die Strukturbemessung hergeleitet.
Strukturdesign
Die Airframe-Struktur wird in 3DExperience, der Dassault Systèmes Plattform, für CAD-Modellierung und Strukturauslegung entworfen. Das Design umfasst die primäre Tragstruktur inklusive Rumpfspanten, Flügelholmen, Rippen und Beplankung — mit Fokus auf Composite-Materialien zur Erfüllung der Leichtbauziele.
Finite-Elemente-Analyse
Die Strukturanalyse wird in Abaqus durchgeführt, einem leistungsfähigen FEM-Solver für Composite-Strukturen und komplexe Lastszenarien. Kritische Bauteile werden unter den abgeleiteten Bemessungslastfällen analysiert, um Spannungen, Verformungen und Sicherheitsmargen nachzuweisen.
RAeS-Wettbewerb
Der RAeS Innovative Light Aircraft Design Wettbewerb fordert Universitätsteams auf, ein tragfähiges Konzept für ein innovatives Leichtflugzeug zu entwickeln. Der FIRESPIKE-Entwurf ist ein hybridelektrisches STOL-Design, das Kurzstartfähigkeit mit nennenswerter Reichweite verbindet und auf den entstehenden Markt für regionale Punkt-zu-Punkt-Luftfahrt abzielt.
Der Wettbewerb umfasst einen vollständigen schriftlichen Bericht sowie eine formale Präsentation vor einer Jury aus Industrieexperten der Royal Aeronautical Society.
Ergebnisse
Ergebnisse werden nach Abschluss der Arbeit (Juli 2026) ergänzt.