Modulbeschreibung
Modul: Ausgewählte Themen der Flugzeug-Systemtechnik
Lehrveranstaltungen:
Titel | Typ | SWS | Zeitraum |
---|---|---|---|
Ermüdung und Schadenstoleranz | Vorlesung | 2 | Wintersemester |
Leichtbau mit Faserverbundwerkstoffen - Strukturmechanik | Vorlesung | 2 | Wintersemester |
Leichtbaupraktikum | Projekt-/problembasierte Lehrveranstaltung | 3 | Sommersemester |
Luftsicherheit | Vorlesung | 2 | Wintersemester |
Luftsicherheit | Gruppenübung | 1 | Wintersemester |
Mechanismen, Systeme und Verfahren der Werkstoffprüfung | Vorlesung | 2 | Sommersemester |
Strahltriebwerke | Vorlesung | 2 | Wintersemester |
Systemsimulation | Vorlesung | 2 | Wintersemester |
Systemsimulation | Hörsaalübung | 1 | Wintersemester |
Werkstoffprüfung | Vorlesung | 2 | Wintersemester |
Zuverlässigkeit in der Maschinendynamik | Vorlesung | 2 | Sommersemester |
Zuverlässigkeit in der Maschinendynamik | Gruppenübung | 1 | Sommersemester |
Zuverlässigkeit von Avionik-Baugruppen | Vorlesung | 2 | Sommersemester |
Zuverlässigkeit von Avionik-Baugruppen | Gruppenübung | 1 | Sommersemester |
Zuverlässigkeit von Flugzeugsystemen | Vorlesung | 2 | Wintersemester |
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