Modulbeschreibung

Modul: Ausgewählte Themen der Flugzeug-Systemtechnik

Lehrveranstaltungen:

TitelTypSWSZeitraum
Ermüdung und SchadenstoleranzVorlesung2Wintersemester
Leichtbau mit Faserverbundwerkstoffen - StrukturmechanikVorlesung2Wintersemester
LeichtbaupraktikumProjekt-/problembasierte Lehrveranstaltung3Sommersemester
LuftsicherheitVorlesung2Wintersemester
LuftsicherheitGruppenübung1Wintersemester
Mechanismen, Systeme und Verfahren der WerkstoffprüfungVorlesung2Sommersemester
StrahltriebwerkeVorlesung2Wintersemester
SystemsimulationVorlesung2Wintersemester
SystemsimulationHörsaalübung1Wintersemester
WerkstoffprüfungVorlesung2Wintersemester
Zuverlässigkeit in der MaschinendynamikVorlesung2Sommersemester
Zuverlässigkeit in der MaschinendynamikGruppenübung1Sommersemester
Zuverlässigkeit von Avionik-BaugruppenVorlesung2Sommersemester
Zuverlässigkeit von Avionik-BaugruppenGruppenübung1Sommersemester
Zuverlässigkeit von FlugzeugsystemenVorlesung2Wintersemester

Modulverantwortlich:

Prof. Frank Thielecke

Zulassungsvoraussetzungen:

Keine

Empfohlene Vorkenntnisse:

Grundlegende Kenntnisse in:

  • Mathematik
  • Mechanik
  • Thermodynamik
  • Elektrotechnik
  • Hydraulik
  • Regelungstechnik

Modulziele / angestrebte Lernergebnisse:

Fachkompetenz

Wissen
  • Die Studierenden sind in der Lage, ausgewählte Spezialgebiete der Systemtechnik, des Lufttransportsystems und der Werkstoffwissenschaften zu verorten.
  • Die Studierenden können in ausgewählten Teilbereichen grundlegende Modelle und Verfahren erklären.
  • Die Studierenden können forschungsbezogenes und technologisches Wissen miteinander in Beziehung setzen.
Fertigkeiten

Die Studierenden können in ausgewählten ingenieurtechnischen Teilbereichen grundlegende Methoden anwenden.

Personale Kompetenzen

Selbstständigkeit

Studierende können selbstständig auswählen, welche Kenntnisse und Fähigkeiten sie durch die Wahl der geeigneten Fächer vertiefen.

Leistungspunkte Modul:

6 LP

Arbeitsaufwand in Stunden:

Eigenstudium: 124, Präsenzstudium: 56


Lehrveranstaltung: Ermüdung und Schadenstoleranz (Vorlesung)

Dozent:

Martin Flamm

Sprache:

Englisch

Zeitraum:

Wintersemester

Inhalt:

Design Prinzipien, Betriebsfestigkeit, Rissentstehung und Risswachstum, Schädigungsberechnung, Zählverfahren, Verfahren zur Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit, Einflussfaktoren auf das Ermüdungsverhalten

Literatur:

Jaap Schijve, Fatigue of Structures and Materials. Kluver Academic Puplisher, Dordrecht, 2001 E. Haibach. Betriebsfestigkeit Verfahren und Daten zur Bauteilberechnung. VDI-Verlag, Düsseldorf, 1989

Studienleistung:

Mündliche Prüfung

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

3 LP


Lehrveranstaltung: Leichtbau mit Faserverbundwerkstoffen - Strukturmechanik (Vorlesung)

Dozent:

Benedikt Kriegesmann

Sprache:

Deutsch

Zeitraum:

Wintersemester

Inhalt:

Grundlagen der Elastizitätstheorie anisotroper Körper

Verschiebungen, Verzerrungen und Spannungen; Gleichgewicht; Kinematik; Verallgemeinertes Hookesches Gesetz

Verhalten einer Laminat-Einzelschicht

Materialgesetz der Einzelschicht; Anisotropie und Koppeleffekte; Materialsymmetrien; Ingenieurkonstanten; Ebener Spannungszustand; Transformationsregeln

Grundlagen der Mikromechanik der Einzelschicht

Repräsentative Einheitszelle; Ermittlung effektiver Materialkonstanten; Effektive Steifigkeiten der Laminateinzelschicht

Klassische Laminattheorie

Bezeichnungen und Laminat-Code; Kinematik und Verschiebungsfeld; Verzerrungen und Spannungen; Spannungsresultanten; Konstitutive Gleichungen und Koppeleffekte; Spezielle Laminate und deren Verhalten; Effektive Laminat-Eigenschaften

Festigkeit von Laminaten

Grundlegendes Konzept; Phänomenologische Versagenskriterien: Maximalkriterien, Tsai-Hill, Tsai-Wu, Puck, Hashin

Biegung von Laminaten

Differentialgleichungen; Randbedingungen; Naviersche Lösungen; Lévysche Lösungen

Spannungskonzentrations-Probleme

Randeffekte; Spannungskonzentrationen an Löchern, Rissen, Delaminationen; Aspekte der Versagensbewertung

Stabilität dünnwandiger Laminat-Strukturen

Beulen anisotroper Platten und Schalen; Einfluss des Lastfalles; Einfluss der Randbedingungen; Exakte transzendente Lösungen und deren Behandlung; Beulen ausgesteifter Laminate; Mindeststeifigkeiten; Lokales Beulen von Trägerprofilen

Hausübung (Ausarbeitung erforderlich)

Bewertung eines dünnwandigen Composite-Laminat-Trägers unter verschiedenen Auslegungskriterien

Literatur:

  • Schürmann, H., „Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden“, Springer, Berlin, aktuelle Auflage.
  • Wiedemann, J., „Leichtbau Band 1: Elemente“, Springer, Berlin, Heidelberg, , aktuelle Auflage.
  • Reddy, J.N., „Mechanics of Composite Laminated Plates and Shells”, CRC Publishing, Boca Raton et al., current edition.
  • Jones, R.M., „Mechanics of Composite Materials“, Scripta Book Co., Washington, current edition.
  • Timoshenko, S.P., Gere, J.M., „Theory of elastic stability“, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, current edition.
  • Turvey, G.J., Marshall, I.H., „Buckling and postbuckling of composite plates“, Chapman and Hall, London, current edition.
  • Herakovich, C.T., „Mechanics of fibrous composites“, John Wiley and Sons, Inc., New York, current edition.
  • Mittelstedt, C., Becker, W., „Strukturmechanik ebener Laminate”, aktuelle Auflage.

Studienleistung:

Mündliche Prüfung

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

3 LP


Lehrveranstaltung: Leichtbaupraktikum (Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung)

Dozent:

Dieter Krause

Sprache:

Deutsch & Englisch

Zeitraum:

Sommersemester

Inhalt:

Entwicklung eines Faserverbund-Sandwichbauteils

  • Einarbeiten in die Themengebiete Faserkunststoffverbunde (FKV) und Leichtbau
  • Konstruktion und Auslegung eines FKV-Sandwich-Bauteils unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM)
  • Ermitteln von Werkstoffdaten an Materialproben
  • Eigenhändiger Bau der FKV-Struktur im Labor
  • Test der entwickelten Bauteile
  • Präsentation des Konzepts
  • Selbstorganisiertes Arbeiten in Teams

Literatur:

  • Schürmann, H., „Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden“, Springer, Berlin, 2005.
  • Puck, A., „Festigkeitsanalsyse von Faser-Matrix-Laminaten“, Hanser, München, Wien, 1996.
  • R&G, „Handbuch Faserverbundwerkstoffe“, Waldenbuch, 2009.
  • VDI 2014 „Entwicklung von Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbund“
  • Ehrenstein, G. W., „Faserverbundkunststoffe“, Hanser, München, 2006.
  • Klein, B., „Leichtbau-Konstruktion", Vieweg & Sohn, Braunschweig, 1989.
  • Wiedemann, J., „Leichtbau Band 1: Elemente“, Springer, Berlin, Heidelberg, 1986.
  • Wiedemann, J., „Leichtbau Band 2: Konstruktion“, Springer, Berlin, Heidelberg, 1986.
  • Backmann, B.F., „Composite Structures, Design, Safety and Innovation”, Oxford (UK), Elsevier, 2005.
  • Krause, D., „Leichtbau”,  In: Handbuch Konstruktion, Hrsg.: Rieg, F., Steinhilper, R., München, Carl Hanser Verlag, 2012.
  • Schulte, K., Fiedler, B., „Structure and Properties of Composite Materials”, Hamburg, TUHH - TuTech Innovation GmbH, 2005.

Studienleistung:

Mündliche Prüfung

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

3 LP


Lehrveranstaltung: Luftsicherheit (Vorlesung)

Dozent:

Ralf God

Sprache:

Deutsch

Zeitraum:

Wintersemester

Inhalt:

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist der Erwerb von Kenntnissen zu Aufgaben und Maßnahmen zum Schutz vor Angriffen auf die Sicherheit des zivilen Lufttransportsystems. Die Aufgaben und Maßnahmen werden im Kontext der drei Systemteile Mensch, Technik und Organisation herausgearbeitet.

Die Vorlesung vermittelt die Grundlagen der Luftsicherheit. Die Luftsicherheit ist eine notwendige Voraussetzung für einen wirtschaftlich erfolgreichen Luftverkehr. Das Risikomanagement für das Gesamtsystem gelingt nur mit einem integrierten Ansatz, welcher Mensch, Technik und Organisation berücksichtigt:
• Historische Entwicklung
• Die besondere Rolle des Luftverkehrs
• Motive und Angriffsvektoren
• Faktor Mensch
• Bedrohungen und Risiko
• Verordnungen, Regulierungen und Gesetze
• Organisation und Vollzug der Luftsicherheitsaufgaben 
• Passagier- und Gepäckkontrollen
• Frachtkontrollen und  sichere Lieferkette 
• Sicherungstechnologien

Literatur:

- Skript zur Vorlesung
- Giemulla, E.M., Rothe B.R. (Hrsg.): Handbuch Luftsicherheit. Universitätsverlag TU Berlin, 2011
- Thomas, A.R. (Ed.): Aviation Security Management. Praeger Security International, 2008

Studienleistung:

Klausur

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

2 LP


Lehrveranstaltung: Luftsicherheit (Gruppenübung)

Dozent:

Ralf God

Sprache:

Deutsch

Zeitraum:

Wintersemester

Inhalt:

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist der Erwerb von Kenntnissen zu Aufgaben und Maßnahmen zum Schutz vor Angriffen auf die Sicherheit des zivilen Lufttransportsystems. Die Aufgaben und Maßnahmen werden im Kontext der drei Systemteile Mensch, Technik und Organisation herausgearbeitet.

Die Vorlesung vermittelt die Grundlagen der Luftsicherheit. Die Luftsicherheit ist eine notwendige Voraussetzung für einen wirtschaftlich erfolgreichen Luftverkehr. Das Risikomanagement für das Gesamtsystem gelingt nur mit einem integrierten Ansatz, welcher Mensch, Technik und Organisation berücksichtigt:
• Historische Entwicklung
• Die besondere Rolle des Luftverkehrs
• Motive und Angriffsvektoren
• Faktor Mensch
• Bedrohungen und Risiko
• Verordnungen, Regulierungen und Gesetze
• Organisation und Vollzug der Luftsicherheitsaufgaben 
• Passagier- und Gepäckkontrollen
• Frachtkontrollen und  sichere Lieferkette 
• Sicherungstechnologien

Literatur:

- Skript zur Vorlesung

- Giemulla, E.M., Rothe B.R. (Hrsg.): Handbuch Luftsicherheit. Universitätsverlag TU Berlin, 2011

- Thomas, A.R. (Ed.): Aviation Security Management. Praeger Security International, 2008

Studienleistung:

Klausur

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

1 LP


Lehrveranstaltung: Mechanismen, Systeme und Verfahren der Werkstoffprüfung (Vorlesung)

Dozent:

Jan Oke Peters

Sprache:

Deutsch

Zeitraum:

Sommersemester

Inhalt:

Vermittlung grundlegender und spezieller Prüfverfahren zur sicheren Beurteilung von Werkstoffen; sowie die Befähigung, für ein Bauteil-/Werkstoffproblem ein geeignetes Prüfprogramm auszuwählen und die Ergebnisse bzgl. Bauteil-/Werkstoffbeschaffenheit zu analysieren und zu diskutieren

  • Spannungs-Dehnungs-Zusammenhänge
  • DMS-Messtechnik
  • Viskoelastisches Verhalten
  • Zugversuch (Verfestigung, Einschnürung, Dehnrate)
  • Druckversuch, Biegeversuch, Torsionsversuch
  • Rissausbreitung bei statischer Belastung (J-Integral)                                
  • Rissausbreitung bei zyklischer Belastung (Mikro- und Makrorissausbreitung)
  • Einfluss von Kerben
  • Kriechversuch (Physikalischer Kriechversuch, Spannungs- und Temperatureinfluss, Larson-Miller-Parameter)
  • Verschleißuntersuchung
  • Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung in der Triebwerksüberholung

Literatur:

  • E. Macherauch: Praktikum in Werkstoffkunde, Vieweg
  • G. E. Dieter: Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill            
  • R. Bürgel: Lehr- und Übungsbuch Festigkeitslehre, Vieweg                        
  • R. Bürgel: Werkstoffe sícher beurteilen und richtig einsetzen, Vieweg

Studienleistung:

Klausur

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

2 LP


Lehrveranstaltung: Strahltriebwerke (Vorlesung)

Dozent:

Burkhard Andrich

Sprache:

Deutsch

Zeitraum:

Wintersemester

Inhalt:

  • Kreisprozess der Gasturbine
  • Thermodynamik der Komponenten
  • Flügel-, Gitter-, Stufenauslegung
  • Betriebsverhalten der Komponenten
  • Kriterien der Auslegung von Strahltriebwerken
  • Entwicklungstrends von Gasturbinen und Strahltriebwerken
  • Wartung von Strahltriebwerken

Literatur:

  • Bräunling: Flugzeugtriebwerke
  • Engmann: Technologie des Fliegens
  • Kerrebrock: Aircraft Engines and Gas Turbines

Studienleistung:

Mündliche Prüfung

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

3 LP


Lehrveranstaltung: Systemsimulation

Dozent:

Stefan Wischhusen

Sprache:

Deutsch

Zeitraum:

Wintersemester

Inhalt:

Alle TeilnehmerInnen müssen ein Notebook mitbringen, um OpenModelica zu installieren und dieses Programm in der Lehrveranstaltung zu nutzen. 

  • Einführung in die physikalische Modellierung
  • Frage der Modellierung und der Grenzen der Modellierung
  • Frage der Zeitkonstanten, Steifigkeit, Stabilität, Schrittweitenwahl
  • Begriffe der objektorientierten Programmierung
  • Differenzialgleichungen einfacher Systeme
  • Einführung in Modelica
  • Einführung in das Simulationswerkzeug
  • Beispiel: Wärmeleitung
  • Systembeispiel

Literatur:

[1]    Modelica Association: "Modelica Language Specification - Version 3.3", Linköping,  Sweden, 2012                                                                                                               
[2]    M. Tiller:  “Modelica by Example", http://book.xogeny.com, 2014.
[3]    M. Otter, H. Elmqvist, et al.: "Objektorientierte Modellierung Physikalischer Systeme",  at- Automatisierungstechnik (german), Teil 1 - 17, Oldenbourg Verlag, 1999 - 2000.
[4]  P. Fritzson: "Principles of Object-Oriented Modeling and Simulation with Modelica 3.3", Wiley-IEEE Press, New York, 2015.
[5]    P. Fritzson: “Introduction to Modeling and Simulation of Technical and Physical  Systems with Modelica”, Wiley, New York, 2011.

Studienleistung:

Mündliche Prüfung

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

4 LP


Lehrveranstaltung: Werkstoffprüfung (Vorlesung)

Dozent:

Jan Oke Peters

Sprache:

Deutsch

Zeitraum:

Wintersemester

Inhalt:

Vorstellung und Vermittlung grundlegender Kenntnisse und Methoden der mechanischen als auch zerstörungsfreien Prüfung von Werkstoffen.

  • Untersuchungsmethodik bei mechanischen Werkstoffproblemen
  • Bestimmung elastischer Konstanten
  • Zugversuch
  • Schwingversuch (Versuche mit konstanter Spannung, Dehnung oder plastischer Dehnung, Zeitschwingfestigkeit, Dauerschwingfestigkeit, Mittelspannungseinfluss)
  • Rissausbreitung bei statischer Belastung (Spannungsintensitätsfaktor, Bruchzähigkeit)
  • Kriechversuch und Zeitstandfestigkeit
  • Härtemessung
  • Kerbschlagbiegeversuch
  • Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Literatur:

E. Macherauch: Praktikum in Werkstoffkunde, Vieweg
G. E. Dieter: Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill

Studienleistung:

Klausur

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

2 LP


Lehrveranstaltung: Zuverlässigkeit in der Maschinendynamik

Dozent:

Uwe Weltin

Sprache:

Englisch

Zeitraum:

Sommersemester

Inhalt:

Methoden zur Berechnung und Erprobung der Zuverlässigkeit von Systemen der Maschinendynamik

  • Modellbildung
  • Systemidentifikation
  • Simulation
  • Messdatenaufbereitung
  • Schädigungsberechnung
  • Versuchsplanung und Versuchsdurchführung

Literatur:

Bertsche, B.: Reliability in Automotive and Mechanical Engineering. Springer, 2008. ISBN: 978-3-540-33969-4

Inman, Daniel J.: Engineering Vibration. Prentice Hall, 3rd Ed., 2007. ISBN-13: 978-0132281737

Dresig, H., Holzweißig, F.: Maschinendynamik, Springer Verlag, 9. Auflage, 2009. ISBN 3540876936.

VDA (Hg.): Zuverlässigkeitssicherung bei Automobilherstellern und Lieferanten. Band 3 Teil 2, 3. überarbeitete Auflage, 2004. ISSN 0943-9412

Studienleistung:

Klausur

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

4 LP


Lehrveranstaltung: Zuverlässigkeit von Avionik-Baugruppen (Vorlesung)

Sprache:

Deutsch

Zeitraum:

Sommersemester

Inhalt:

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist der Erwerb von Kenntnissen zur Entwicklung, zur Aufbau- und Verbindungstechnik und zur Herstellung von elektronischen Baugruppen für sicherheitskritische Anwendungen. Auf Bauteil-, Baugruppen- und Systemebene wird gezeigt, wie bei im Flugzeug einzusetzender Elektronik die spezifizierten Sicherheitsziele erreicht werden können. Aktuelle Herausforderungen, wie z.B. Bauteilverfügbarkeit, Bauteilfälschungen und der Einsatz von components off-the-shelf (COTS) werden diskutiert:
• Überblick zur Rolle von Elektronik in der Luftfahrt
• Systemebenen: Vom Silizium zum mechatronischen Systemen
• Halbleiterbauelemente, Baugruppen, Systeme 
• Aufgaben der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT)
• Systemintegration in der Elektronik: Anforderungen an die AVT
• Methoden und Techniken der AVT
• Fehlerbilder bei Baugruppen und Vermeidung von Fehlern
• Zuverlässigkeitsanalyse bei Baugruppen
• Zuverlässigkeit von Avionik
• COTS, ROTS, MOTS und das F3I-Konzept
• Zukünftige Herausforderungen der Elektronik

Literatur:

- Skript zur Vorlesung

Hanke, H.-J.: Baugruppentechnologie der Elektronik. Leiterplatten. Verlag Technik, 1994

Scheel, W.: Baugruppentechnologie der Elektronik.

Montage. Verlag Technik, 1999

Studienleistung:

Klausur

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

2 LP


Lehrveranstaltung: Zuverlässigkeit von Avionik-Baugruppen (Gruppenübung)

Sprache:

Deutsch

Zeitraum:

Sommersemester

Inhalt:

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist der Erwerb von Kenntnissen zur Entwicklung, zur Aufbau- und Verbindungstechnik und zur Herstellung von elektronischen Baugruppen für sicherheitskritische Anwendungen. Auf Bauteil-, Baugruppen- und Systemebene wird gezeigt, wie bei im Flugzeug einzusetzender Elektronik die spezifizierten Sicherheitsziele erreicht werden können. Aktuelle Herausforderungen, wie z.B. Bauteilverfügbarkeit, Bauteilfälschungen und der Einsatz von components off-the-shelf (COTS) werden diskutiert:
• Überblick zur Rolle von Elektronik in der Luftfahrt
• Systemebenen: Vom Silizium zum mechatronischen Systemen
• Halbleiterbauelemente, Baugruppen, Systeme 
• Aufgaben der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT)
• Systemintegration in der Elektronik: Anforderungen an die AVT
• Methoden und Techniken der AVT
• Fehlerbilder bei Baugruppen und Vermeidung von Fehlern
• Zuverlässigkeitsanalyse bei Baugruppen
• Zuverlässigkeit von Avionik
• COTS, ROTS, MOTS und das F3I-Konzept
• Zukünftige Herausforderungen der Elektronik

Literatur:

- Skript zur Vorlesung

Hanke, H.-J.: Baugruppentechnologie der Elektronik. Leiterplatten. Verlag Technik, 1994

Scheel, W.: Baugruppentechnologie der Elektronik.

Montage. Verlag Technik, 1999

Studienleistung:

Klausur

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

1 LP


Lehrveranstaltung: Zuverlässigkeit von Flugzeugsystemen (Vorlesung)

Dozenten:

Andreas Vahl, Uwe Wieczorek

Sprache:

Deutsch

Zeitraum:

Wintersemester

Inhalt:

  • Grundlegende Methoden der Zuverlässigkeit und Sicherheit (Regelwerke, Nachweisforderungen)
  • Grundlagen zur Analyse der Zuverlässigkeitsanalyse (FMEA, Fehlerbaum, Funktions- und Gefahrenanalyse)
  • Zuverlässigkeitsanalyse von elektrischen und mechanischen Systemen

Literatur:

  • CS 25.1309
  • SAE ARP 4754
  • SAE ARP 4761

Studienleistung:

Klausur

Leistungspunkte Lehrveranstaltung:

3 LP