Diese Arbeit stellt eine Anwendung und Erweiterung evolutionärer Methoden auf die aerodynamische Optimierung dar. Durch die Implementation der natürlichen Anpassungsmethode der Evolution in einen Computeralgorithmus kann diese Methode auch für die Aerodynamik nutzbar gemacht werden. Im Mittelpunkt steht die Geometriedefinition, deren Qualität für die Aerodynamik durch die evolutionären Methoden beurteilt werden kann. Zu diesem Zweck werden die evolutionären Methoden, die genetischen Algorithmen und die evolutionäre Strategie für die notwendigen Optimierungsmaßnahmen verwendet. Die Funktionalität und Wirkungsweise wird ausführlich innerhalb der ersten Kapitel vorgestellt. Den evolutionären Methoden wird eine effiziente Geometriedefinition aerodynamischer Konfigurationen zur Seite gestellt. Diese stützt sich ausschließlich auf analytisch definierte Kurven und Formen. Dadurch kann der Parameterraum klein gehalten und für die evlutionären Optimierungsmethoden nutzbar gemacht werde! n. Bewußt wird hier auf Studien zur Steigerung der evolutionären Konvergenzgeschwindigkeit verzichtet. Der Verlauf der optimierten Geometriparameter entlang einer Paretofront gibt wichtige Hinweise auf die grundsätzlich benötigte Gestaltungfreiheit von Konfigurationen im Bereich optimaler aerodynamischer Effizienz. Somit kann die Arbeit mit genetischen Algorithmen wesentlich zur Erweiterung der praktischen Wissensbasis beitragen. In dieser Arbeit wird eine einzige Zahl, das Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand (L/D), optimiert. Bei Strömungsrechungen mit dem Euler-Verfahren wird nur der reibungsfreie (induzierter und Wellen-) Widerstand berücksichtigt. In verfeinerten Untersuchungen unter Nutzung von Navier-Stokes-Verfahren wird zusätzlich auch der Reibungsanteil des Widerstandes minimiert. Die durchgeführten Untersuchungen beziehen sich auf Profile und Tragflügel für Unter- und Überschallströmungen. In zukünfitgen Arbeiten legt es die aerodynamsiche Wissensbasis nahe, auch den Verlauf der Druckverteilungen entlang von Profilen und Flügelschnitten vorzuschreiben, um günstige Resultate für die Reibungseinflüsse zu erhalten. Diese inverse Komponenten der Optimierung (weitgehende Vorgabe des Resultates der Umströmung und Auffinden einer mit dieser Strömung kompatiblen Geometrie) bildet eine attraktive Erweiterung des Anwendungsbereichs der hier vorgestellten Rechnungen mit genetischen Algorithmen. Die Optimierung mit Hilfe evolutionärer Methoden ist sehr rechenintensiv. Aus diesem Grunde verbreitert sich das Anwendungsspektrum dieser Methoden parallel zu Rechnerentwicklung. Da die Computertechnologie innerhalb kürzester Zeit enorme Fortschritte macht, ist mit einer verstärkten Anwendung auch innerhalb der Strömungsmechnik in absehbarer Zeit zu rechnen.

In dieser Projektarbeit geht es um die Abschätzung von Massen der Hauptbaugruppen großer ziviler Verkehrsflugzeuge (MTOM > 40 t), sowie um die Abschätzung der Betriebsleermasse. Die Projektarbeit analysiert die 2013 im Luftfahrttechnischen Handbuch (LTH) erschienene Massenschätzmethode MA 401 12-01 B von F. Dorbarth und vergleicht diese Methode mit anderen früher veröffentlichten Methoden, die von Fernandes da Moura bereits 2001 analysiert wurden. Für die Analyse werden ausgewählte Flugzeugmuster (A320-200, A330-200, A340-300 und B737-200) und deren tatsächliche Massen der Hauptbaugruppen sowie Betriebsleermassen genutzt. Die Abweichungen zwischen den berechneten und den tatsächlichen Massen werden für jede Methode in Diagrammen veranschaulicht. Es zeigt sich dabei, dass die Massenschätzmethode aus dem Luftfahrttechnischen Handbuch nur geringe Abweichungen im Vergleich zu den tatsächlichen Massen aufweist. Damit werden die eigenen Angaben zur Genauigkeit der LTH-Methode bestätigt. Die Abweichungen sind geringer als bei älteren und generelleren Methoden wie sie von Fernandes da Moura untersucht wurden. Dies entspricht der Erwartung, dass eine neuere Methode, die auf Flugzeuge einer bestimmten Art beschränkt ist, auch genauere Ergebnisse liefert. Insgesamt hat sich die LTH-Methode als übersichtliche und hinreichend genaue Methode zur Massenabschätzung im frühen Flugzeugentwurf erwiesen. Die Abweichungen lagen in der Regel unter 5 % und nur in Ausnahmefällen wurde eine Abweichung von 10 % überschritten.