An inverse design method for engine nacelles and wings

摘要

Durch Anwendung eines iterativen Entwurfsverfahrens werden an komplexen Konfigurationen installierte Flügel und Triebwerksgondeln aerodynamisch entworfen. Das Verfahren koppelt ein Strömungsberechnungsverfahren für unstrukturierte Gitter zur Lösung der Euler/ Navier-Stokes Gleichungen mit einem Entwurfsalgorithmus, welcher die transsonische Potentialgleichung über einen inversen Ansatz löst, Die Genauigkeit und Robustheit des Verfahrens wird für verschiedene Nachentwürfe von Triebwerksgondeln und Flügeln untersucht. Weiterhin zeigen Entwürfe von Triebwerksgondeln und Flügeln, dass das Verfahren im Rahmen des aerodynamischen Entwurfs an komplexen Konfigurationen effizient eingesetzt werden kann. Neben dem direkten Entwurf wird demonstriert, dass das Verfahren auch zur Verringerung von aerodynamischen Installationseffekten durch Änderung der Flügel-bzw. Triebwerksgondelkontur bei der Triebwerksintegration erfolgreich angewendet werden kann. Eine allgemeine Entwurfsmethodik für Triebwerksgondeln wird vorgestellt, die es ermöglicht, alle an komplexen Konfigurationen auftretenden aerodynamischen Effekte im Entwurfsprozess zu berücksichtigen.%The application of an iterative design method allows the aerodynamic design of engine nacelles and wings being part of complex aircraft configurations. The method couples a flow solver for the solution of the Euler/Navier-Stokes equations on unstructured grids with a design algorithm which solves the transonic potential equation for small perturbations via an inverse formulation. The accuracy and robustness of the design method is investigated for redesigns of engine nacelles and wings. Several design cases demonstrate the efficient application of the method for the aerodynamic design of installed engine nacelles and wings under influence of complex aircraft configurations. One application shows that the method also can be used to minimize aerodynamic installation effects resulting from the engine integration process by sole nacelle or wing contour shaping. A general design methodology tor engine nacelles is derived which allows to take into account all aerodynamic effects on complex configurations during the design process.