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Flugzeugbau 1 > (4) Masse & Struktur > Flashcards

(4) Masse & Struktur Flashcards

1
Q

Was beinhaltet das EW (Empty weight)

A

Strukturgewicht

+Antrieb

+Grundausrüstung

+Toleranz

+feste Einsatzausrüstung

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2
Q

Was beinhaltet das OEW (operating empty weight, Rüstmasse)

A

EW

+bewegliche Ausrüstung

+Crew

+Service-Ausrüstung

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3
Q

Was beinhaltet das [M]ZFW ([Maximum] Zero fuel weight)?

A

OEW

+[maximale] Nutzlast

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4
Q

Was beinhaltet das [M]TOW ([maximal] takeoff weight)?

A

MZFW

+Treibstoff (TOW)

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5
Q

[M]LW ([maximum] landing weight)

A

MLW

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6
Q

Massen im Flugzeugentwurf

A
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7
Q

Nenne die Stufen der Massenanalyse

A
  • Stufen 1-3: Vorentwurfsphase
  • Stufen 4-6: während der eigentlichen Entwicklung
  • die Stufen 5 und 6 werden auch in der Serienfertigung weiter angewendet
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8
Q
  1. Stufe der Massenanalyse
A

Überschlägige Massenermittlung mit Hilfe von Einheitsmassen und/oder prozentualen Massenanteilen bezogen auf Bemessungsmassen

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9
Q
  1. Stufe der Massenanalyse
A

Berechnung nach Näherungsformeln auf Basis statistischer Daten

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10
Q
  1. Stufe der Massenanalyse
A

Verwendung analytischer Berechnungsverfahren unter Berücksichtigung der Bauteilbelastungen sowie der zulässigen Verformungen

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11
Q
  1. Stufe der Massenanalyse
A

Berechnung anhand von Vorentwurfstdaten:

  • Berücksichtigung von Herstellerangaben von Ausrüstungsgegenständen
  • Gewicht von Kabeln, Rohren, usw wird anhand von Schemaplänen abgeschätzt
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12
Q
  1. Stufe der Massenanalyse
A

Berechnung anhand von Fertigungszeichnungen

  • letzte Stufe der theoretischen Massenanalyse
  • Werte werden mit den Werten aus Stufe 6 (wiegen) verglichen
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13
Q
  1. Stufe der Massenanalyse
A

Wiegen des fertigen Flugzeugs:

  • das Flugzeug muss gereinigt sein, kein Werkzeug an Bord, Betriebsflüssigkeiten müssen eingefüllt sein
  • Wägung in geschlossener Halle um Windeinflüsse zu verhindern
  • das Flugzeug muss im Rahmen der Toleranz nivelliert sein
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14
Q

Was ist der Massezuwachsfaktor

A

Der Massezuwachsfaktor ist der Faktor, um den sich die gesamte Abflugmasse eines Flugzeuges erhöht, wenn das Leergewicht erhöht wird Die Bestimmung des MZF ist ein interaktiver Prozess, der u.a. Bei der Technologiebewertung eine wichtige Rolle spielt Zivile Luftfahrt: 1,5

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15
Q

Möglichkeiten zur Gewichtsreduzierung während der Konstruktion:

A
  • Toleranzen bei Blechdicken und Frästeilen
  • Funktionskombination an Bauteilen
  • Verringerung der Komplexität eines Bauteils
  • Klebeverbindungen statt Nietverbindungen
  • bei Biegebeanspruchung Sandwichmaterialien bevorzugen
  • nicht nutzbare Flüssigkeitsmengen gering halten
  • Krafteinleitung immer über den kürzesten Weg führen
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16
Q

Möglichkeiten zur Gewichtsminimierung im Flugbetrieb:

A
  • nur die benötigte Kraftstoffmenge mitführen
  • auch nur die voraussichtlich benötigte Menge an Wasser mitführen
  • leichtes Besteck, Geschirr und Gläser achten
  • anstelle von Luftfrachtcontainern: Gepäck lose in den Frachtraum laden (Bulk Carco)
17
Q

Vorteile historischer Bauweisen:

A
  • robust -Verwendung einfacher Materialien
  • Verarbeitung ohne Spezialwerkzeug
  • insgesamt geringe Kosten
  • geringes Gewicht im vgl. zu anderen Konzepten
18
Q

Nachteile historischer Bauweisen:

A
  • sehr schlechte Raumnutzung durch Verstrebungen im Innenraum
  • geringe aerodynamische Güte
  • Geschwindigkeit durch die Außenhülle aus Stoff oder Wellblech begrenzt
  • zusätzlicher Luftwiderstand durch Verstrebungen
  • aufwendige Montage
19
Q

Einholmflügel: Vor- und Nachteile

A

Vorteile:

  • Wartungsfreundlich
  • einfach in der Herstellung
  • geringes Gewicht

Nachteile:

  • eingeschränkte Tragkraft
  • je nach verwendetem Hauttyp eingeschränkte Festigkeit, dadurch eingeschränkte Höchstgeschwindigkeit
  • keine glatte Außenhaut
  • eingeschränkte Torsionsteifigkeit
  • wenig freies Volumen im Flügel
20
Q

Flügel Verkehrsflugzeug: Vor- und Nachteile:

A

Vorteile:

  • hohe Tragkraft bei moderatem Gewicht
  • Treibsroffgewicht im Flügel mindert das aus der Auftriebsverteilung resultierende Biegemoment um die Flügelwurzel ab

Nachteile:

  • schlechte Zugänglichkeit des Kastens zur Korrosionskontrolle oder Tankreinigung
  • Reparaturen sind sehr aufwendig
21
Q

Bauweise mit Stringern und Spanten:

A
22
Q

Bauweise mit Stringern und Spanten: Vorteile

A

Vorteile:

  • dünne Haut
  • die Haut wird gegen den Innendruck gestützt
  • großer nutzbarer Innenraum
  • der Raum zwischen den Spanten kann zur Wärme- & Lärmisolierung genutzt werden
  • die Versteifungen verteilen angreifende Lasten

Nachteile:

  • aus stabilitätsgründen wäre die Verwendung torsionssteifer (geschlossener) Profile für die Stringer/Spanten optimal. Aufgrund der Temperaturschwankungen und der Luftfeuchtigkeit im Flugzeug wären diese Profile jedoch sehr korrosionsanfällig
  • viele Verbindungselemente (Niete) notwendig
23
Q

Halbschalenbauweise

A
24
Q

Halbschalenbauweise: Vor- und Nachteile

A

Vorteile:

  • sehr hohe Festigkeit
  • Fertigung segmentiere an verschiedenen Standorten möglich
  • die Segmente können auch aus Faserverbundmaterial am Stück gefertigt werden
  • gewünschte aerodynamische Formen lassen sich sehr gut herstellen
  • in der Fertigung günstiger als Vollschalen

Nachteile:

  • durch die Überlappungen und die nötigen Verbindungselemente schwerer als eine Vollschale
25
Q

Vorteile von CFK

A
  • geringes Gewicht (ca. -13%)
  • Höhere Steifigkeit (ca. +30%)
  • Ermüdungsfestigkeit –> kein Dauerbruch
  • genaues Auslegen gegen bestimmte Lasten und Lastrichtungen möglich, d.h. keine Ueberdimensionierung
  • flexiblere Formgebunb der Bauteile, dadurch weniger Einzelteile
  • unempfindlich gegen Lastwechsel, d.h. torsionssteife (geschlossene) Profile möglich –> kompaktere Bauweisen
  • Temperaturausdehnungskoeffizient liegt in der Nähe von Titan (günstig für Mischbauweise, z.B. Laminarflügel mit Absaugnase)
26
Q

Nachteile von CFK

A
  • aufwendige und teure Produktion
  • Bruchverhalten: CFK bricht und splittert bei Ueberlastung
  • Beschädigung im Inneren der mehrschichtigen Struktur sind nicht von aussen zu erkennen
  • zur Konstruktion sind völlig neue Herangehensweisen notwendig
  • schlechte elektrische Leitfähigkeit
  • geringe Wärmeleitfähigkeit (–> Enteisung)
  • Eigenschwingungen liegen bei CFK wesentlich höher als bei Metall
  • Entsorgungsproblematik
27
Q

Welche Parameter haben den grössten Einfluss auf die Flügelmasse?

A
  • Den stärksten Einfluss auf die Flügelmasse hat die Flügelfläche
  • Entscheidend sind ausserdem das Gesamtgewicht, das auszuhaltende Lastvielfache, Flügelstreckung
  • Flügelmasse ist umgekeht proportional zur Flügeldicke
  • Kleineren Einfluss auf die Flügelmasse haben die Grösse der Steuerflächen und die Flügelspreizung
28
Q

6 stufige Massenanalyse in 6 Stichworten

A
  1. empirisch/statistisch
  2. semiempirisch
  3. analytisch
  4. anhand von Vorentwurfsdaten
  5. anhand von Fertigungszeichnungen
  6. wiegen
29
Q

Was ist der Massezuwachsfaktor?

A

Faktor um den sich das Gesamtgewicht vergrössert, wenn die Leermasse um 1 kg erhöht wird.

Flugzeugbau 1 (15 decks)

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