Handbuch der Luftfahrzeugtechnik

Handbuch der Luftfahrzeugtechnik von Horst,  Peter, Rossow,  Cord-Christian, Wolf,  Klaus
Das komplett vierfarbig gedruckte Handbuch bietet Studierenden, Ingenieuren und Wissenschaftlern sowie ambitionierten Luftfahrtinteressierten detaillierte Einblicke in die faszinierende Technik der Luftfahrzeuge. Ausgehend von den Grundlagen, werden in den Hauptkapiteln - Einführung (Historie, Einteilung der Luftfahrzeuge)- Aerodynamik (u. a. Strömungsmechanik, Konfigurationsaerodynamik, Transportflugzeuge, Kampfflugzeuge, Hubschrauber, Flügelentwurf, Hochauftrieb, Heck- und Leitwerksaerodynamik, Aeroakustik, Numerische Methoden, Versuchstechnik)- Flugmechanik (u. a. Flugleistungen, Stabilität, Steuerung, Flugdynamik)- Luftfahrzeugstrukturen (u. a. Luftfahrtwerkstoffe, Strukturtheorie, Konstruktionsphilosophien, Bauweisen, Strukturdynamik, Adaptive Strukturen, Strukturversuche)- Antriebe (u. a. Propeller- und Turbopropantriebe, Strahltriebwerke, Triebwerkssysteme)- Flugführung (u. a. Koordinatensysteme, Flugzustandserfassung, Sensoren, Navigationssysteme, Systemarchitekturen, Navigationsverfahren, Landesysteme)- Luftfahrzeugsysteme (u. a. Klimaanlagen, Bordstromversorgung, Ausrüstung, Feuerschutz, Kraftstoffsystem, Hydraulikversorgung, Eis- und Regenschutz, Fahrwerk, Beleuchtung, Sauerstoffanlage, Pneumatikversorgung, Wasser-/Abwasseranlage, Hilfstriebwerk)vor allem die Abläufe und Methoden für die Entwicklung, den Bau und den Betrieb von Luftfahrzeugen beschrieben.
Aktualisiert: 2023-05-31
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Handbuch der Luftfahrzeugtechnik

Handbuch der Luftfahrzeugtechnik von Horst,  Peter, Rossow,  Cord-Christian, Wolf,  Klaus
Das komplett vierfarbig gedruckte Handbuch bietet Studierenden, Ingenieuren und Wissenschaftlern sowie ambitionierten Luftfahrtinteressierten detaillierte Einblicke in die faszinierende Technik der Luftfahrzeuge. Ausgehend von den Grundlagen, werden in den Hauptkapiteln - Einführung (Historie, Einteilung der Luftfahrzeuge)- Aerodynamik (u. a. Strömungsmechanik, Konfigurationsaerodynamik, Transportflugzeuge, Kampfflugzeuge, Hubschrauber, Flügelentwurf, Hochauftrieb, Heck- und Leitwerksaerodynamik, Aeroakustik, Numerische Methoden, Versuchstechnik)- Flugmechanik (u. a. Flugleistungen, Stabilität, Steuerung, Flugdynamik)- Luftfahrzeugstrukturen (u. a. Luftfahrtwerkstoffe, Strukturtheorie, Konstruktionsphilosophien, Bauweisen, Strukturdynamik, Adaptive Strukturen, Strukturversuche)- Antriebe (u. a. Propeller- und Turbopropantriebe, Strahltriebwerke, Triebwerkssysteme)- Flugführung (u. a. Koordinatensysteme, Flugzustandserfassung, Sensoren, Navigationssysteme, Systemarchitekturen, Navigationsverfahren, Landesysteme)- Luftfahrzeugsysteme (u. a. Klimaanlagen, Bordstromversorgung, Ausrüstung, Feuerschutz, Kraftstoffsystem, Hydraulikversorgung, Eis- und Regenschutz, Fahrwerk, Beleuchtung, Sauerstoffanlage, Pneumatikversorgung, Wasser-/Abwasseranlage, Hilfstriebwerk)vor allem die Abläufe und Methoden für die Entwicklung, den Bau und den Betrieb von Luftfahrzeugen beschrieben.
Aktualisiert: 2023-05-31
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Nichtlineare Auslegung abgestrebter Transportflugzeugflügel

Nichtlineare Auslegung abgestrebter Transportflugzeugflügel von Schmidt,  Hauke
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Methode zur strukturmechanischen Vorauslegung balkenbasierter Flügelmodelle unter Berücksichtigung geometrisch nichtlinearer Verformungen umgesetzt und der Einfluss negativer Normalkraftkomponenten untersucht. Dies erlaubt einen erheblich beschleunigten Entwurfsprozess, da zeitaufwendige Iterationen zwischen Strukturparametern und Beurteilung des aeroelastischen Verhaltens anhand von CFD-CSM Simulationen vermieden werden. Dabei ist die Modellierung der geometrisch nichtlinearen Verformung in der Auslegung von besonderem Interesse.
Aktualisiert: 2022-12-19
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Einfluss aeroakustischer Rotor-Stator-Wechselwirkungen auf fremderregte Schaufelschwingungen in einem 2,5-stufigen Axialverdichter

Einfluss aeroakustischer Rotor-Stator-Wechselwirkungen auf fremderregte Schaufelschwingungen in einem 2,5-stufigen Axialverdichter von Terstegen,  Marius
In dieser Arbeit wird der Einfluss aeroakustischer Rotor-Stator-Wechselwirkungen auf die Anregung fremderregter Schaufelschwingungen untersucht. Es wird sich auf in Resonanz angeregte Schwingungen bei der Schaufelwechselfrequenz des stromab liegenden Stators konzentriert. Versuchsgegenstand ist ein hoch subsonischer 2,5-stufiger Triebwerkshochdruckverdichter. Die Analysen werden anhand experimenteller und numerischer Daten durchgeführt. Die numerische Bestimmung der Schaufelschwingspannungen erfolgt anhand entkoppelter strukturdynamischer und aerodynamischer Simulationen in Kombination mit der Energiemethode. Für die numerische Strömungsberechnung werden sowohl das lineare (LinearTRACE) als auch das nichtlineare (TRACE Harmonic Balance) Frequenzbereichsverfahren des Strömungslösers TRACE verwendet. Es hat sich gezeigt, dass die gemessenen Schaufelschwingspannungen höherer Modenordnungen durch LinearTRACE um bis zu 99% unterschätzt werden. Im Gegensatz zu LinearTRACE können akustische Moden aus instationären Rotor-Stator-Wechselwirkungen automatisch innerhalb der Methode TRACE Harmonic Balance berücksichtigt werden. Zur Validierung ihrer Vorhersagegüte werden die Ergebnisse experimenteller und numerischer Azimutalmodenanalysen verglichen. Die Modenzerlegungen wurden auf Basis eines aus der Compressed Sensing Theorie stammenden Orthogonal Matching Pursuit Ansatzes durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass die dominanten Azimutalmodenordnungen durch TRACE Harmonic Balance in Übereinstimmung mit dem Experiment vorhergesagt werden. Die Berücksichtigung der durch instationäre Rotor-Stator-Wechselwirkungen angeregten Azimutalmodenordnungen führt zu einer signifikanten Verbesserung der Schwingspannungsvorhersage. Die Berechnungen weichen im Mittel um 21% vom Experiment ab. Damit wird in dieser Arbeit nachgewiesen, dass aeroakustische Rotor-Stator-Wechselwirkungen ein wichtiger und für die numerische Schwingspannungsvorhersagen zu berücksichtigender Einflussfaktor sind.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Validierung der numerischen Vorhersage fremderregter Schaufelschwingungen an einem Axialverdichter

Validierung der numerischen Vorhersage fremderregter Schaufelschwingungen an einem Axialverdichter von Sanders,  Christoph Jürgen
In dieser Arbeit wird die Entwicklung eines optimierten numerischen CFD Setups für die Vorhersage der maximalen erzwungenen Schaufelschwingspannungen in einem 2,5-stufigen Axialverdichter vorgestellt. Die numerischen Untersuchungen werden dazu anhand von experimentell gewonnenen Daten validiert und es werden sowohl die Schwingspannungen selbst als auch die anregenden aerodynamischen Kräfte analysiert. Im Fokus steht die Anregung der Rotorschaufeln zweier Bliske durch die Statorgitter stromauf und stromab.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Zum aerodynamischen und aeroelastischen Verhalten des Axialverdichters an der Stallgrenze

Zum aerodynamischen und aeroelastischen Verhalten des Axialverdichters an der Stallgrenze von Möller,  Daniel
Der Verdichter spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung neuer Flugtriebwerke. Aufgrund hoher aerodynamischer Belastung, starken Sekundärströmungen und hoher Schwingungsanfälligkeit steigt die Schwierigkeit Verdichter zu entwickeln, welche eine hohe aerodynamische Stabilität und niedrige Schaufelschwingungen aufweisen. Insbesondere für den Bereich nahe der Stallgrenze sind die wesentlichen aerodynamischen und aeroelastischen Effekte nicht ausreichend verstanden und Gegenstand aktueller Forschung. Aus diesem Grund wird das aerodynamische und aeroelastische Verhalten eines triebwerksnahen Transonikverdichters in der vorliegenden Arbeit numerisch untersucht. Die Simulationen ermöglichen eine detaillierte Strömungsanalyse bei Stalleintritt und beim Auftreten von asynchronen Schaufelschwingungen (NSV) an Betriebspunkten nahe der Stallgrenze. Beim Stalleintritt treten an der Rotorspitze Fluktuationen der Scherschicht zwischen der eintretenden Hauptströmung und einem, von der Spaltströmung verursachten, Blockagebiet in der Passage auf. Durch die Scherschichtfluktuation bilden sich Wirbelstrukturen, sowie Hoch- und Tiefdruckgebiete, welche im Rotor-Relativsystem entgegen der Drehrichtung umlaufen. Die Scherschichtfluktuationen können ebenfalls bereits vor Stallbeginn, an aerodynamisch stabilen Betriebspunkten, auftreten. In diesem Fall ist eine Anregung von NSV im Rotor möglich. Anhand von Parametervariationen wird in dieser Arbeit gezeigt, welche Faktoren die Entstehung von Scherschichtfluktuationen im Rotor begünstigen und wie die Anregung von NSV durch die Scherschichtfluktuationen erfolgt. Diese Erkenntnisse können in der Auslegung moderner Verdichterstufen Anwendung finden.
Aktualisiert: 2020-01-27
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Strukturdynamik

Strukturdynamik von Freymann,  Raymond
Der Autor behandelt in dem Lehrbuch das dynamische Verhalten von elastischen strukturellen Systemen und verbindet die theoretischen Grundlagen mit realen Anwendungen. Ausgehend von Ein- und Mehrmassen-Schwingungssystemen werden Finite-Elemente-Techniken, strukturelle Optimierungsverfahren, aeroelastische Anwendungen und aktiv geregelte Systeme behandelt. Dabei fungiert die Strukturdynamik als Bindeglied zwischen den Themengebieten. Das Buch ist so aufgebaut, dass Leser von Kapitel zu Kapitel an immer anspruchsvollerer Themen herangeführt werden.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Handbuch der Luftfahrzeugtechnik

Handbuch der Luftfahrzeugtechnik von Horst,  Peter, Rossow,  Cord-Christian, Wolf,  Klaus
Das komplett vierfarbig gedruckte Handbuch bietet Studierenden, Ingenieuren und Wissenschaftlern sowie ambitionierten Luftfahrtinteressierten detaillierte Einblicke in die faszinierende Technik der Luftfahrzeuge. Ausgehend von den Grundlagen, werden in den Hauptkapiteln - Einführung (Historie, Einteilung der Luftfahrzeuge)- Aerodynamik (u. a. Strömungsmechanik, Konfigurationsaerodynamik, Transportflugzeuge, Kampfflugzeuge, Hubschrauber, Flügelentwurf, Hochauftrieb, Heck- und Leitwerksaerodynamik, Aeroakustik, Numerische Methoden, Versuchstechnik)- Flugmechanik (u. a. Flugleistungen, Stabilität, Steuerung, Flugdynamik)- Luftfahrzeugstrukturen (u. a. Luftfahrtwerkstoffe, Strukturtheorie, Konstruktionsphilosophien, Bauweisen, Strukturdynamik, Adaptive Strukturen, Strukturversuche)- Antriebe (u. a. Propeller- und Turbopropantriebe, Strahltriebwerke, Triebwerkssysteme)- Flugführung (u. a. Koordinatensysteme, Flugzustandserfassung, Sensoren, Navigationssysteme, Systemarchitekturen, Navigationsverfahren, Landesysteme)- Luftfahrzeugsysteme (u. a. Klimaanlagen, Bordstromversorgung, Ausrüstung, Feuerschutz, Kraftstoffsystem, Hydraulikversorgung, Eis- und Regenschutz, Fahrwerk, Beleuchtung, Sauerstoffanlage, Pneumatikversorgung, Wasser-/Abwasseranlage, Hilfstriebwerk)vor allem die Abläufe und Methoden für die Entwicklung, den Bau und den Betrieb von Luftfahrzeugen beschrieben.
Aktualisiert: 2020-01-01
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Aerodynamische Stabilisierung transsonischer Axialverdichter

Aerodynamische Stabilisierung transsonischer Axialverdichter von Brandstetter,  Christoph
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Einflussnahme auf das aerodynamische Verhalten eines Verdichterrotors für Luftfahrtantriebe oder Gasturbinen durch passive Strukturen in der Gehäusewand. Vielversprechende Vertreter von Gehäusestrukturierungen wurden experimentell untersucht, um das grundlegende Verständnis der Wirkungsweise zu erweitern. Durch verschiedene instationäre Messverfahren konnten Strömungsmuster im kritischen Rotorbereich aufgelöst werden. Es kann gezeigt werden, dass durch den Einsatz umfangsdiskreter Strukturen, die Fluid aus dem stromab liegenden Teil des Rotors entnehmen und stromauf injizieren, signifikanter Einfluss auf die Wirbelsysteme im Blattspitzenbereich genommen wird. Zudem wird ersichtlich, dass verschiedene Gestaltungsformen von Gehäusestrukturen eine vergleichbare globale Auswirkung auf die Verdichterstufe bewirken, diese jedoch auf unterschiedlichen Wirkprinzipien beruht. Im Vergleich zur Referenzkonfiguration mit glatter Gehäusewand kann die Unterdrückung des Spaltwirbelzusammenbruchs an der Stabilitätsgrenze beobachtet werden. Die Messungen wurden am transsonischen Verdichterprüfstand des Fachgebiets Gasturbinen, Luft-und Raumfahrtantriebe der Technischen Universität Darmstadt durchgeführt. Als Versuchsträger dient eine Verdichterstufe mit Vorleitrad, die repräsentativ für eine Frontstufe eines modernen Hochdruckverdichters ist.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Nichtlineare Ersatzmodellierung in transsonischer instationärer Aeroelastik

Nichtlineare Ersatzmodellierung in transsonischer instationärer Aeroelastik von Lindhorst,  Klemens
Die Berücksichtigung der aeroelastischen Eigenschaften einer Flugzeugkonfiguration ist eine wichtige Fragestellung in der Auslegung moderner Verkehrsflugzeuge. Hierbei stellt die Berechnung der Strömung eine besondere Herausforderung dar. Zur Lösung des Strömungsproblems innerhalb aeroelastischer Analysen werden bereits vielfach potentialtheoretische, lineare Verfahren eingesetzt. Diese Verfahren liefern zuverlässige Ergebnisse im subsonischen Flugbereich. Im transsonischen Bereich hingegen, in welchem die Reisefluggeschwindigkeiten der meisten modernen Flugzeuge liegen, treten verstärkt nichtlineare aerodynamische Effekte auf. Diese Effekte werden durch die linearen Verfahren nicht abgebildet, weshalb diese Methoden nur begrenzt eingesetzt werden können. Hochwertigere numerische Lösungsverfahren können nichtlineare Effekte zwar abbilden, benötigen jedoch einen erheblichen Aufwand an Rechenzeit und -ressourcen, weshalb diese Verfahren nicht in großem Umfang eingesetzt werden. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit ein Ansatz entwickelt, welcher die Erstellung eines Ersatzmodells auf der Basis einer begrenzten Zahl an aufwändigen, numerischen Strömungsanalysen ermöglicht. Dieses Ersatzmodell ist darauf ausgelegt, die für aeroelastische Analysen relevanten Strömungsgrößen in vergleichbarer Qualität wie das numerische Verfahren vorherzusagen und dabei lediglich einen Bruchteil der Rechenzeit und -ressourcen zu benötigen. Zudem soll das Ersatzmodell auf hochdimensionale nichtlineare Felder anwendbar sein, damit auch der Einsatz bei komplexeren dreidimensionalen Problemen ermöglicht wird. Die Praxistauglichkeit des entwickelten Ansatzes wird in dieser Arbeit an drei verschiedenen aeroelastischen Modellen demonstriert. Hierbei wird zunächst das zweidimensionale NLR7301-Profil mit zwei Bewegungsfreiheitsgraden untersucht, welches signifikante nichtlineare aerodynamische Eigenschaften besitzt. Anschließend wird als einfacher dreidimensionaler Fall der AGARD445.6-Flügel betrachtet, bei welchem mit dem Ersatzmodell eine Flatteruntersuchung im transsonischen Bereich durchgeführt wird. Schließlich wird der Ersatzmodellansatz auf die realitätsnahe dreidimensionale HIRENASD-Konfiguration angewendet, welche als ein Fall industrieller Größenordnung betrachtet wird. Es wird die Robustheit und Stabilität des Ansatzes anhand der Variationen des Strukturmodells als auch des Anstellwinkels gezeigt. Als Ausblick für weiterführende Entwicklungen wird die Böenvorhersage mittels des Ersatzmodells untersucht. Der entwickelte Ansatz stellt sich in den Testfällen als ein effektives, ergänzendes Hilfsmittel bei hochwertigen numerischen aeroelastischen Untersuchungen heraus.
Aktualisiert: 2020-05-11
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Strukturdynamik

Strukturdynamik von Freymann,  Raymond
Der Autor behandelt in dem Lehrbuch das dynamische Verhalten von elastischen strukturellen Systemen und verbindet die theoretischen Grundlagen mit realen Anwendungen. Ausgehend von Ein- und Mehrmassen-Schwingungssystemen werden Finite-Elemente-Techniken, strukturelle Optimierungsverfahren, aeroelastische Anwendungen und aktiv geregelte Systeme behandelt. Dabei fungiert die Strukturdynamik als Bindeglied zwischen den Themengebieten. Das Buch ist so aufgebaut, dass Leser von Kapitel zu Kapitel an immer anspruchsvollerer Themen herangeführt werden.
Aktualisiert: 2023-04-04
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