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In this part of the MEGADESIGN project, aeroelastic effects are introduced into the aerodynamic analysis of aircrafts by coupling DLR’s flow solvers TAU and FLOWer to a Timoshenko-beam solver. The emerging aeroelastic solvers and a method for the automatic identification of Timoshenko-beam models for wing-box structures were integrated into a simulation environment enabling the combined optimisation of aerodynamic wing shape and structure.
In the Collaborative Research Center SFB 401 at RWTH Aachen University, the numerical aeroelastic method SOFIA for direct numerical aeroelastic simulation is being progressively developed. Numerical results obtained by applying SOFIA were compared with measured data of static and dynamic aeroelastic wind tunnel tests for an elastic swept wing in subsonic flow.
Die Fahrzeugkarosserie bildet als größte funktionale und organisatorische Systemeinheit ein zentrales Kompetenzfeld der OEMs. Für den Fahrzeughersteller stellt der Karosserierohbau eine hohe Kernkompetenz sowohl in der Produktentwicklung als auch in der Produktion dar. Neue, innovative Karosseriebauweisen, bspw. aufgrund eines neuen Fahrzeugkonzeptes oder neuer Anforderungen, bedeuten für den OEM auch gleichzeitig die intensive Auseinandersetzung mit Kompetenzfokussierung bzw. Wertschöpfungsverlagerungen.
Die Batterie ist eine der absolut zentralen Komponenten des Elektrofahrzeugs. Die serielle Entwicklung und Produktion dieser Batterien und die Verbesserung der Leistungen wird entscheidend für den Erfolg der Elektromobilität sein. Die Batterie ist jedoch nicht das einzige elektrofahrzeugspezifische System, das neu entwickelt, umkonzipiert oder verbessert werden muss. So sind ebenso die Entwicklung der neuen Fahrzeugstruktur sowie des elektrifizierten Antriebsstranges Teil dieses Kapitels. Weiterhin wird ein Blick auf das bedeutende Thema des Thermomanagements geworfen.
Digitalisierung bezeichnet die Nutzung großer Datenmengen, die zu einer umfassenden Vernetzung aller Bereiche der Wirtschaft und Gesellschaft führen wird (BMWi, 2015 und ähnlich Köhler/Wollschläger, 2014: 79). Sie umfasst die Erhebung von analogen Informationen („Big Data“ in einem engen Sinne; z.B. O´Leary, 2013), ihre Speicherung in einem digitaltechnischen System (lokale Speicherung oder „Cloud Computing“ durch die Weiterentwickelung des Internets; z.B. Hashem et al., 2015: 101), die Analyse und Interpretation sowie den Transfer in andere Systeme („Internet der Dinge“ bzw. „Internet of Things“; z.B. Ashton, 2009).
Fahrzeugstruktur
(2023)
Um sowohl Treibhausgas-Emissionen zu verringern als auch Kraftstoffressourcen zu schonen, wird zunehmend an einer Transformation konventionell angetriebener Kraftfahrzeuge hin zu elektrifizierten Antriebskonzepten gearbeitet. Basierend auf herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wurde eine Vielzahl neuer Antriebssysteme mit verschiedenem Elektrifizierungsgrad entwickelt. Mitte der 1990er-Jahre kamen erste Fahrzeuge mit einem Hybridantrieb auf den Markt. Die Kombination aus Verbrennungs- und Elektromotor erlaubt eine Verbrauchsreduktion und Bremsenergierückgewinnung sowie lokal emissionsfreies Fahren.
Das Ziel des INTERREG-Projektes „SHAREuregio“ (FKZ: 34.EFRE-0300134)
ist es, grenzüberschreitende Mobilität in der Euregio Rhein-Maas-Nord zu
ermöglichen und zu fördern. Dazu soll ein elektromobiles Car- und Bikesharing-
System entwickelt und in der Stadt Mönchengladbach, im Kreis Viersen
sowie in den Gemeinden Roermond und Venlo (beide NL) zusammen mit den
Partnern Wirtschaftsförderung Mönchengladbach, Wirtschaftsförderung für den
Kreis Viersen, NEW AG, Goodmoovs (NL), Greenflux (NL) und der FH Aachen
implementiert werden. Zunächst richtet sich das Angebot, bestehend aus 40
Elektroautos und 40 Elektrofahrrädern, an Unternehmen und wird nach einer
Erprobungsphase, mit einer größeren Anzahl an Fahrzeugen, auch für Privatpersonen
verfügbar gemacht werden. Die Fahrzeuge stehen bei den jeweiligen
Anwendungspartnern in Deutschland und den Niederlanden.
Im Rahmen dieses Projektes hat die FH Aachen „FlexSHARE“ entwickelt
– ein methodisches Framework zur innovativen Gestaltung urbaner Sharing-
Angebote. Das Framework ermöglicht es, anhand von messbaren Kenngrößen,
bedarfsgerechte und auf die Region abgestimmte Sharing-Systeme zu entwickeln.
Forschendes Lernen ist dazu geeignet, epistemische Neugier – definiert als Freude an neuen Erkenntnissen - anzuregen und zu befriedigen. Neben der Selbstwirksamkeit zeigt sich die Neugier als relevant für den Studienerfolg. Allerdings ist bisher nicht geklärt, in welcher Beziehung diese beiden Konstrukte zueinanderstehen.
Searching optimal continuous-thrust trajectories is usually a difficult and time-consuming task. The solution quality of traditional optimal-control methods depends strongly on an adequate initial guess because the solution is typically close to the initial guess, which may be far from the (unknown) global optimum. Evolutionary neurocontrol attacks continuous-thrust optimization problems from the perspective of artificial intelligence and machine learning, combining artificial neural networks and evolutionary algorithms. This chapter describes the method and shows some example results for single- and multi-phase continuous-thrust trajectory optimization problems to assess its performance. Evolutionary neurocontrol can explore the trajectory search space more exhaustively than a human expert can do with traditional optimal-control methods. Especially for difficult problems, it usually finds solutions that are closer to the global optimum. Another fundamental advantage is that continuous-thrust trajectories can be optimized without an initial guess and without expert supervision.
A technology reference study for a multiple near-Earth object (NEO) rendezvous mission with solar sailcraft is currently carried out by the authors of this paper. The investigated mission builds on previous concepts, but adopts a strong micro-spacecraft philosophy based on the DLR/ESA Gossamer technology. The main scientific objective of the mission is to explore the diversity of NEOs. After direct interplanetary insertion, the solar sailcraft should—within less than 10 years—rendezvous three NEOs that are not only scientifically interesting, but also from the point of human spaceight and planetary defense. In this paper, the objectives of the study are outlined and a preliminary potential mission profile is presented.
A technology reference study for a solar polar mission is presented. The study uses novel analytical methods to quantify the mission design space including the required sail performance to achieve a given solar polar observation angle within a given timeframe and thus to derive mass allocations for the remaining spacecraft sub-systems, that is excluding the solar sail sub-system. A parametric, bottom-up, system mass budget analysis is then used to establish the required sail technology to deliver a range of science payloads, and to establish where such payloads can be delivered to within a given timeframe. It is found that a solar polar mission requires a solar sail of side-length 100–125 m to deliver a ‘sufficient value’ minimum science payload, and that a 2.5 μm sail film substrate is typically required, however the design is much less sensitive to the boom specific mass.
A technology reference study for a displaced Lagrange point space weather mission is presented. The mission builds on previous concepts, but adopts a strong micro-spacecraft philosophy to deliver a low mass platform and payload which can be accommodated on the DLR/ESA Gossamer-3 technology demonstration mission. A direct escape from Geostationary Transfer Orbit is assumed with the sail deployed after the escape burn. The use of a miniaturized, low mass platform and payload then allows the Gossamer-3 solar sail to potentially double the warning time of space weather events. The mission profile and mass budgets will be presented to achieve these ambitious goals.
Ice melting probes
(2023)
The exploration of icy environments in the solar system, such as the poles of Mars and the icy moons (a.k.a. ocean worlds), is a key aspect for understanding their astrobiological potential as well as for extraterrestrial resource inspection. On these worlds, ice melting probes are considered to be well suited for the robotic clean execution of such missions. In this chapter, we describe ice melting probes and their applications, the physics of ice melting and how the melting behavior can be modeled and simulated numerically, the challenges for ice melting, and the required key technologies to deal with those challenges. We also give an overview of existing ice melting probes and report some results and lessons learned from laboratory and field tests.