Die Online-Kurseinheit Collaborative Aircraft Design bietet eine Einführung in den Flugzeugdesignprozess. Sie bietet einen Überblick über die Besonderheiten des Entwurfsprozesses und konzentriert sich insbesondere auf die Herausforderungen in den frühen Produktionsphasen. Die Lerneinheit erklärt, wie Entscheidungen über die Modellierung von Flugzeugen getroffen werden, veranschaulicht die Verwendung der TUM ADEBO Design Toolbox und befasst sich mit arbeitsteiligen Prozessen in der Flugzeugentwicklung. - Dozent: Professor Mirko Hornung (Technische Universität München & Bauhaus Luftfahrt).

Die wachsende Komplexität von Avioniksystemen und die damit verbundene hohe Anzahl von Punkt-zu-Punkt-Datenverbindungen haben zur Einführung digitaler Netzwerke in der Luft- und Raumfahrt geführt. Diese dienen dazu, die in Flugzeugen/Raumfahrzeugen installierten Systemkomponenten miteinander zu verbinden und Subsysteme in ein übergeordnetes System zu integrieren, was eine effiziente Kommunikation an Bord ermöglicht. Aufgrund ihrer Schlüsselrolle unterliegen solche Netzwerke besonderen Anforderungen. Neben der Bandbreite sind daher auch Ausfallsicherheit und Interferenz von großer Bedeutung. Der Vortrag geht auf allgemeine Anforderungen, Topologien und Signalübertragungsarten ein und erläutert die derzeit verwendeten Bussysteme wie ARINC429, Mil-Std-1553 und AFDX. - Vortragender: Dr.-Ing. Peter Stütz (Universität der Bundeswehr München).

Flugzeugsysteme umfassen eine Vielzahl von physikalischen Domänen. Hydraulische, pneumatische und elektrische Systeme arbeiten alle auf engstem Raum unter extremen Umweltbedingungen. Die globale Optimierung eines Flugzeugs einschließlich aller seiner Systeme erfordert daher einen harmonisierten Modellierungsansatz, damit alle Systeme auf einer gemeinsamen Plattform simuliert und bewertet werden können. Modelica bietet einen offenen und kostenlosen Standard für die Mehrdomänenmodellierung physikalischer Systeme. Einzelne Komponenten werden mit Hilfe von differential-algebraischen Gleichungen modelliert, während große komplexe Systeme mit objektorientierten Methoden zusammengesetzt werden können. In diesem Vortrag werden die zugrundeliegenden Prinzipien solcher Modellierungssprachen erläutert und wie sie für Flugzeugsysteme angewendet werden können. Die daraus resultierenden Multi-Domain-Modelle ermöglichen digitale Darstellungen von Flugzeugsystemen, die dann zur Optimierung des Flugzeugdesigns verwendet werden können. Moderne Energiemanagementmethoden können die Systemleistung verbessern, während modellbasierte Fehleranalysemethoden dazu beitragen, Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. - Vortragender: Dr. Dirk Zimmer (DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt).

Digitale Modelle für das Verhalten von (flexiblen) Luft- und Raumfahrtsystemen sind oft von hoher Ordnung und müssen reduziert werden, wenn sie in Kombination mit Modellen aus ergänzenden Disziplinen verwendet werden oder wenn viele parametrische Iterationsschritte erforderlich sind, wie z.B. bei der Designoptimierung. Typische Beispiele sind Probleme der Interaktion zwischen Steuerung und Struktur, wie z.B. die Schwingungsdämpfung von Satelliten-Solaranlagen und die Aeroelastizität und dynamische Lastminderung von Flugzeugen. In diesem Modul werden Methoden diskutiert, um ein Modell reduzierter Ordnung (ROM) aus einem Modell höherer Ordnung zu erstellen. Um mehrfache Wiederholungen von oft kostspieligen Reduktionsprozessen in Fällen zu vermeiden, in denen Modellparameter variiert werden, z.B. für die Systemoptimierung, sollten für diese ROMs Modellparameter festgelegt werden, um sogenannte P-ROMs zu erhalten. Die Auswirkungen der veränderten Parameter können dann auf der Ebene des zuvor erstellten ROMs erfasst werden, indem diese einfach über die neuen relevanten Parameter aktualisiert werden. Die entsprechenden Methoden werden auch als 'Hard Computing'-Methoden bezeichnet, da sie auf einem mathematischen Ansatz beruhen, der einen relativ gut strukturierten Satz von ursprünglichen Gleichungssystemen voller Ordnung erfordert. Diese Methoden können auf eine Vielzahl von Problemen in der Luft- und Raumfahrt angewandt werden, wie z.B. die Vibrationskontrolle für Satelliten in der Umlaufbahn und die dynamische aero-elastische Lastminderung für Flugzeuge. Möglichkeiten zur Verringerung des Rechenaufwands bei der Verwendung von P-ROMS, z.B. bei Optimierungsaufgaben für Raumfahrtstrukturen, werden ebenfalls diskutiert. - Vortragender: Professor Horst Baier (Technische Universität München).