Novel Techniques in Maintenance, Repair, and Overhaul
Proceedings of the International Symposium on Aviation Technology, MRO, and Operations 2022
- 2024
- Buch
- Herausgegeben von
- T. Hikmet Karakoc
- Ivan A. Kostić
- Aleksandar Grbović
- Jelena Svorcan
- Alper Dalkiran
- Ali Haydar Ercan
- Ognjen M. Peković
- Buchreihe
- Sustainable Aviation
- Verlag
- Springer Nature Switzerland
Über dieses Buch
Über dieses Buch
The International Symposium on Aircraft Technology, MRO, and Operations (ISATECH) is a multi-disciplinary symposium presenting research on current aerospace issues. The conference provides a platform offering insights on the latest trends in aircraft technology, maintenance, repair, overhaul, and operations that offer innovative solutions to the aviation industry's challenges. Coverage includes the operational and MRO needs of hybrid, electric, all-electric, and fuel cell air vehicles adapted to new technology standards. ISATECH allows researchers, scientists, engineers, practitioners, policymakers, and students to exchange information, present new technologies and developments, and discuss future direction, strategies, and priorities.
Inhaltsverzeichnis
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Frontmatter
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Influence of Thickness Ratio on the Aerodynamic Characteristics of a Family of Hybrid Semielliptical Dolphin Airfoils
Zorana Z. Dančuo, Ivan A. Kostić, Olivera P. Kostić, Aleksandar Č. Bengin, Goran S. VorotovićDieses Kapitel befasst sich mit den aerodynamischen Eigenschaften einer einzigartigen Familie von Tragflächen, die von der Form schwimmender Delfine inspiriert sind. Diese nach bionischen Prinzipien entwickelten semielliptischen Hybrid-Tragflächen aus Delfinen weisen eine verbesserte Leistung im Vergleich zu herkömmlichen NACA-Tragflächen auf. Die Studie konzentriert sich auf den Einfluss des Dickenverhältnisses auf die aerodynamische Effizienz, wobei zur Validierung der Entwürfe die Berechnung der Strömungsdynamik (Computational Fluid Dynamics, CFD) herangezogen wird. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass spezifische Modifikationen, insbesondere das semielliptische Design, das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand verbessern und den Luftwiderstandskoeffizienten verringern, was diese Tragflächen für die allgemeine Luftfahrt vielversprechend macht. Die Forschung unterstreicht den innovativen Ansatz des bio-inspirierten Designs bei der Optimierung der Profilformen, der zu Fortschritten bei der aerodynamischen Leistung beiträgt.KI-Generiert
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AbstractThe authors of this paper have recently been involved in the development of a novel family of semielliptical hybrid Dolphin airfoils for general aviation applications. The previous work has shown noticeable improvements in aerodynamic characteristics of the modified hybrid Dolphin 2415 airfoil. In this paper, the same method has been applied to the airfoils of different thickness ratios. All numerical calculations were performed using RANS equations with the k−ω SST turbulence model. A comparison between a series of four-digit NACA 24xx, the original Dolphin, and the novel hybrid semielliptical Dolphin airfoils was made. Results have shown that in the range of thickness ratios above 15% and under 12%, the semielliptical hybrid Dolphin airfoils have shown a slight decrease in some aerodynamic characteristics compared to their NACA counterparts. This led to the conclusion that the semielliptical modification approach of the airfoil in its nose domain shows the best results within the 12–15% range of thicknesses, which is an important clue for further research of the hybrid Dolphin airfoils. -
The Effect of T6 Heat Treatment on AlSi12 Alloy
Fatih BozkurtDas Kapitel befasst sich mit den Auswirkungen der Wärmebehandlung von T6 auf die Legierung AlSi12, ein Material, das für seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften und seine breiten Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Branchen bekannt ist. Die Studie konzentriert sich auf die Umwandlung der Mikrostruktur der Legierung von einer gröberen in eine feinere, gleichmäßigere Verteilung der Siliziumpartikel innerhalb der Aluminiummatrix. Diese Umwandlung erhöht die Zugfestigkeit und Härte der Legierung erheblich, wobei die Zugfestigkeit um 47% und die Härte um 36% zunimmt. Die Forschung liefert eine detaillierte Untersuchung des Wärmebehandlungsprozesses und seines Einflusses auf die mechanischen Eigenschaften der Legierung und bietet wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung der Leistung der AlSi12-Legierung in hochfesten Anwendungen.KI-Generiert
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AbstractAl-Si alloys are widely preferred in aerospace, defense, automobile, and general engineering industries. Major alloying element is silicon, and it is main reason for achieving good mechanical properties. AlSi12 is the most studied and preferred alloy in the literature. The impact of the T6 heat treatment process is investigated on the microstructure and mechanical properties of AlSi12 alloy. According to the obtained results, the improvement of mechanical properties of AlSi12 alloy is attributed to morphological transformation in the microstructure. -
Outline the Possible Application of Artificial Intelligence in the Aircraft MRO Process Development
Sally Ichou, Árpád Veress, Dániel RohácsDas Kapitel untersucht das transformative Potenzial künstlicher Intelligenz in den Prozessen der Flugzeugwartung, -reparatur und -überholung (MRO). Er beginnt mit der Diskussion über die Entwicklung der Luftfahrt und die zunehmende Bedeutung der Technologie, insbesondere der KI, für den Fortschritt der Industrie. In dem Dokument wird untersucht, wie künstliche Intelligenz menschliche Fehler beheben kann, die eine erhebliche Bedrohung für die Sicherheit und Effizienz von MRO-Verfahren darstellen. Es stellt verschiedene Arten von KI vor, wie wissensbasierte Systeme, fallbasiertes Reasoning, Fuzzy Logic, Bilderkennung und neuronale Netzwerke, und erläutert ihre potenziellen Anwendungen bei Wartungsaufgaben. Das Kapitel unterstreicht auch die Notwendigkeit von Hybridsystemen, die mehrere KI-Typen kombinieren, um Wartungsaktivitäten zu optimieren. Durch die Darstellung von Beispielen aus der realen Welt und zukünftigen Entwicklungen unterstreicht der Text die entscheidende Rolle, die KI bei der Gestaltung der Zukunft der Luftfahrtinstandhaltung spielen wird, und macht ihn zu einem Pflichtlektüre für Fachleute, die in diesem sich rasch entwickelnden Bereich an der Spitze bleiben wollen.KI-Generiert
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AbstractAircraft maintenance development is connected directly to aircraft technology, and today, in a field characterized by being fast-growing and innovative, technology has become a crucial asset for operation and process optimization. The maintenance industry must adapt to the continuous aircraft changes, which can also be well visible in the technology roadmap of aircraft development. The air transportation sector is aiming to reach higher safety levels, which can only be achieved by minimizing the risk of human-based errors. Additionally, the stakeholders expect cost reduction and higher market share. With the start of the Industry 4.0 revolution, new possibilities for data analysis, evaluation, and decision-making algorithms are being explored and investigated. It is well observed that Artificial Intelligence (AI) is present in most of the research work conducted in this field. AI can influence the daily workflow for companies working in the field of Maintenance, Repair, and Overhaul (MRO) as well as the machine-human synergy and cooperation. Hence, the present paper aims to introduce and discuss the possibilities of AI application in aircraft maintenance, its contribution, and its influence on the industry. -
A Computational Study of the Heat Transfer Coefficient for Lithium-Ion Battery Temperature
Ugur MoraliIn diesem Kapitel wird das thermische Verhalten von Lithium-Ionen-Batterien unter unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten anhand des NTGK-Modells zur Simulation von Batterietemperaturen untersucht. Die Studie zeigt, dass höhere Wärmeübertragungskoeffizienten zu gleichmäßigeren Temperaturverteilungen und niedrigeren Maximaltemperaturen führen, was die entscheidende Rolle der Wärmeübertragung im Wärmemanagement der Batterie unterstreicht. Die Forschung zeigt auch, dass eine sorgfältige Überwachung der Wärmeübertragungskoeffizienten für die Entwicklung robuster Batteriewärmemanagementsysteme unverzichtbar ist.KI-Generiert
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AbstractIn this study, the thermal behavior of a prismatic lithium-ion battery was examined by considering both the maximum battery temperature and the minimum battery temperature. The battery temperatures were obtained by implementing the NTGK modeling. A commercially available computational fluid dynamics software, ANSYS Fluent, was used to model the battery thermal profile. The highest maximum battery temperature was obtained for the battery with the lowest heat transfer coefficient while the lowest maximum battery temperature was observed for the battery with the highest heat transfer coefficient. The results showed that the battery temperature could be controlled by the heat transfer coefficient. The results also indicated that if a temperature difference of 1 K was acceptable, the heat transfer coefficient of 20 W m−2 K−1 was sufficient for the battery. The heat transfer coefficient should be adjusted to its optimum value for a battery thermal management system. This study can be used to select suitable heat transfer coefficients for battery thermal management systems. -
Wind Tunnel Measurement of Pitch-Damping Derivative Using Forced Oscillation Technique
Marija SamardžićDas Kapitel befasst sich mit der Windkanalmessung von Pitch-Dämpfungsderivaten mittels erzwungener Oszillation. Zunächst werden die grundlegenden Prinzipien hinter den Experimenten im Windkanal und die erzwungene Oszillationstechnik erläutert, die häufig zur Bestimmung von Stabilitätsderivaten verwendet wird. Der Schwerpunkt liegt auf der Messung des Pitch-Dämpfungsderivats im Windkanal T-38, bei dem die Technik darin besteht, einem Modell eine kleine Amplitudenschwingung zuzuordnen und die daraus resultierende aerodynamische Dämpfung zu messen. Der Tonabstand / Gierapparat T-38, der sich durch seine hohe Belastbarkeit und strukturelle Steifigkeit auszeichnet, wird bei diesen Experimenten als Schlüsselinstrument hervorgehoben. In diesem Kapitel werden auch experimentelle Daten aus dem Basic Finner Model (BFM) vorgestellt und mit Daten aus anderen Windkanälen und der Strömungsdynamik verglichen, was die hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit der T-38-Windkanalmessungen verdeutlicht. Dieser Vergleich unterstreicht die Effektivität komplexer dynamischer Experimente in Windkanälen, in denen Wind weht.KI-Generiert
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AbstractThe main task of dynamic experiments in wind tunnels is to obtain model-scale stability information of an aircraft at realistic Reynolds and Mach numbers. The forced oscillation technique is the most widely used wind tunnel technique for stability derivatives measurements. The oscillatory motion is induced to a model in one (the primary) degree of freedom. The aerodynamic reaction measured in the primary degree of freedom determines direct damping derivatives. Stability derivatives are obtained from in-phase and out-of-phase components of the measured aerodynamic reactions. This paper describes the determination of the pitch-damping derivative in the T-38 wind tunnel. The T-38 pitch/yaw apparatus is a full-model forced oscillation apparatus with primary angular oscillation around the wind tunnel model transversal axis. The model is forced to oscillate at constant amplitude. Test results obtained in the T-38 wind tunnel are compared with published experimental data of one of the world’s leading wind tunnels: Arnold Engineering Development Center-von Karman (AEDC, USA). -
Optical Velocity Measurement and Fluid Flow Visualization Techniques
Đorđe S. ČantrakDas Kapitel vertieft sich in die Feinheiten turbulenter Strömungen und betont die Bedeutung von Strömungsvisualisierung und optischen Messtechniken. Es stellt die Laser-Doppler-Velocimetrie (LDV) und die Particle Image Velocimetry (PIV) als wichtige Werkzeuge zum Verständnis komplexer Wirbelströme vor. Die Autoren stellen Versuchsanordnungen und Ergebnisse vor, die die Dynamik turbulenter wirbelnder Strömungen hinter Axialventilatoren und in hydraulischen Systemen beleuchten. Das Kapitel diskutiert auch die Überschneidungen und Unterschiede zwischen LDV- und PIV-Ergebnissen und zeigt die Effektivität dieser Techniken bei der Erfassung von Geschwindigkeitsverteilungen und Turbulenzcharakteristika auf. Das Kapitel unterstreicht die Bedeutung gut vorbereiteter Experimente und das Potenzial, teure Laser durch LED-Beleuchtung zu ersetzen, was es zu einer wertvollen Ressource für Fachleute macht, die ihr Verständnis der Messung und Visualisierung von Flüssigkeitsströmen verbessern wollen.KI-Generiert
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AbstractNumerous fluid flow phenomena intrigue researchers worldwide. Flow visualization usually precedes experimental research and gives insight into flow structures. It can be used to show how the fluid flows around the model, in a jet, in closed systems, in turbomachinery, etc. In numerous cases, geometries are very complex, and some chemical reactions occur, but they are not treated here. Smoke, tufts, paints, sewing thread, smoke, and tuft probes are employed together with illumination systems, like LED lamps or lasers. With the laser development, a new era of fluid flow velocity measurement techniques started. Soon after the laser invention, a laser Doppler velocimetry (LDV) was developed and applied in fluid mechanics. Nonintrusive era of fluid flow investigation has started. Various laser models, from continuum, and diode ones to impulse are widely used. Three-component systems, even five beams probes, are employed today in complex research. In-plane, stereoscopic, multi-plane stereoscopic, time-resolved, micro, holographic, scanning, tomographic, and thermographic particle image velocimetry (PIV) have been used. In this case, besides illumination devices, contemporary applications employ fast cameras nowadays. Research of the turbulent swirling flow in pipe, behind the axial fan impeller, with the help of the LDV and PIV systems, as well as some results on wing tip vortex research in wind tunnel tests, are presented. -
Numerical Investigation of Impinging Synthetic Jets on the Flow Field and Heat Transfer at Low Orifice-to-Plate Distances
Eda Ergur, Tamer CalisirDas Kapitel stellt eine umfassende numerische Untersuchung der Auswirkungen niedriger Blende-zu-Platte-Entfernungen auf Wärmeübertragung und Strömungsfeld bei synthetischem Strahlimpingement dar. Unter Verwendung des FloEFD-CFD-Codes simuliert die Studie einen begrenzten, kreisförmigen synthetischen Strahl, der auf eine flache Platte trifft, wobei der Schwerpunkt auf Entfernungen von Öffnung zu Platte von weniger als einer liegt. Die Forschung validiert die numerischen Ergebnisse mit experimentellen Daten, die eine entsprechende Übereinstimmung zeigen. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen die Zunahme des Wärmetransfers mit der Anregungsfrequenz und der Einfluss der Distanz zwischen den Öffnungen auf Temperaturverteilung und Geschwindigkeitsvektoren. Die Studie beleuchtet die möglichen Anwendungen in der Elektronikkühlung und in der Luftfahrt, wo hohe Temperaturen in kleinen Hohlräumen entscheidend sind. Das Kapitel schließt mit Vorschlägen für zukünftige Forschungsrichtungen, wie die Untersuchung unterschiedlicher Blendengeometrien und Mehrfachöffnungen.KI-Generiert
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AbstractA numerical study has been performed in order to investigate synthetic jet impingement on a flat plate for orifice-to-plate distances (H/d) of less than one. The aim was to show the effect of low H/d on heat transfer and flow field for a single circular orifice. Investigations have been done for frequencies of f = 250 Hz and 500 Hz, and 0.10 ≤ H/d ≤ 0.75. The results showed that at the stagnation region, the highest heat transfer values could be obtained for H/d = 0.75. On the other hand, more uniform temperature distributions have been observed for H/d = 0.10. Overall, this study provides guidance for the design of synthetic jet impingement cooling in small spaces with high thermal power densities. -
Comparison of Flow Characteristics of Wake Regions of Single and Lined up in a Row Torpedo-Like Geometries at Uniform Flow Conditions
Ezgi Akbudak, Ertuğrul Şekeroğlu, Bülent Yanıktepe, Ömer Kenan, Muammer Özgören, Besir SahinDas Kapitel geht dem Vergleich der Strömungseigenschaften in den Nachwehen einzelner und aufgereihter torpedoartiger Geometrien unter einheitlichen Strömungsbedingungen nach. Mithilfe fortschrittlicher PIV-Methoden analysiert die Studie akribisch Momentangeschwindigkeitsvektorfelder, zeitgemittelte Straffungstopologien und Vortizitätskonturen. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehört die Beobachtung erhöhter Wirbelstrukturen und Strömungsabstände aufgrund hydrodynamischer Wechselwirkungen zwischen den Geometrien. Die Forschungsergebnisse heben den signifikanten Einfluss der Geometrie-Interaktion auf die Strömungskinetik und die Verzögerung der Strömungsabscheidungen hervor und liefern wertvolle Einsichten in die Optimierung von Unterwasserfahrzeugkonstruktionen.KI-Generiert
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AbstractIn this study, the comparison of the flow characteristics in the wake of two identical torpedo-like geometries having an elliptical nose and conical stern lined up in a row with a single model for a length-diameter ratio L/D = 5 was investigated using the Particle Image Velocimetry (PIV), method in a closed-loop open water channel. The Reynolds number calculated based on the characteristic length (L = 200 mm) of the model is Re = 20x103. The experiments were carried out under uniform flow conditions. The uniform flow velocity is 100 mm/s. The space between the two models is denoted by G. The dimensionless space ratio between the models is taken as G/L = 0.15. In comparisons, instantaneous velocity field (V), time-averaged streamline topologies <Ψ>, pointwise variations of streamwise velocity component <u/Uꝏ>, cross-streamwise velocity contours <v/Uꝏ>, velocity fluctuations in cross-streamwise <vrms/U∞> and instantaneous vorticity contours wL/U∞ were found to be different significantly from the single-torpedo-like geometry. It has been observed that the flow separations in the torpedo-like geometry wake region at G/L = 0.15 are delayed and move toward the end of the geometry stern section. In addition, it has been observed that the rotational flow regions areas covered by the contours get smaller and approach the geometry. -
Accounting for the Effects of Experimental Setting in Propeller Flow Computation
Jelena Svorcan, Kan Wang, Aleksandar KovačevićDas Kapitel untersucht die Auswirkungen experimenteller Einstellungen auf die Berechnung des Propellerflusses und konzentriert sich dabei auf einen kleinen Propeller, der für Drohnen entwickelt wurde. Es vergleicht RANS- und WMLES-Methoden und hebt die erheblichen Verbesserungen bei der Genauigkeit hervor, wenn experimentelle Anordnungen in CFD-Simulationen präzise modelliert werden. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die Einbeziehung experimenteller Störungen die Schuberzeugung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Strombedarfs verbessern kann. Die Studie bietet zudem detaillierte Einblicke in die qualitativen Unterschiede zwischen RANS- und WMLES-Modellen, insbesondere in Bezug auf Wakestrukturen und induzierte Geschwindigkeitsfelder. Durch den Einsatz eines beweglichen Maschenansatzes und die Lösung instabiler, turbulenter Bewegungen erzielen die Autoren hochpräzise Ergebnisse und reduzieren die Diskrepanzen zwischen berechneten und gemessenen Schubkräften auf weniger als 3%. Dieser Ansatz wird für zukünftige Computerstudien empfohlen, um zuverlässige und korrekte Ergebnisse zu gewährleisten.KI-Generiert
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AbstractVarious computational approaches differing in complexity and accuracy can be used to simulate flows around rotating lifting surfaces. Here, the flow field around a hovering propeller is estimated by two disparate methods, Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations vs. wall-modelled large eddy simulation (WMLES), and compared to experimental data. In both cases, the computed thrust is somewhat lower than the measured value, mostly because the measuring equipment, located behind the propeller, disrupted the wake, thus changing the aerodynamic loads over the blades. However, the effect of the computational grids and approaches to resolving the rotational motion and turbulence are not negligible. They can be quantified in a particular case of a small-scale propeller operating at nominal angular frequency. For that reason, different computational domains, grids and numerical set-ups are tried and compared. It is observed that by careful geometric modelling, fine meshes, LES and inclusion of actual experimental set-up, a much-improved correspondence between the two sets of data can be achieved. -
Development and Construction of a Radio-Controlled Aircraft with Distributed Electric Propulsion: Persian Sky-O
S. Ahmad Fazelzadeh, Abbas Mazidi, Mohammad TashakorianDas Kapitel behandelt die historische Entwicklung des Distributed Electric Propulsion (DEP) in Flugzeugen, von seiner frühen Einführung in den 1940er Jahren bis hin zu modernen Anwendungen wie der X-57 Maxwell und dem Lilium Jet. Es hebt die Vorteile von DEP hervor, darunter verbesserte Effizienz, geringere Wartung und höhere Flugsicherheit. Das Projekt Persian Sky-O wird als Fallstudie vorgestellt, in der Konstruktion, Bau und Test eines ferngesteuerten Flugzeugs mit DEP-Technologie detailliert beschrieben werden. Das Kapitel untersucht auch die Herausforderungen und Vorteile der Integration mehrerer Elektromotoren und Propeller entlang des Flügels sowie das Potenzial für geringere Geräusche und Luftwiderstände. Boden- und Flugtests werden beschrieben, die die Leistungsfähigkeit und Manövrierfähigkeit des persischen Sky-O-Flugzeugs demonstrieren. Das Kapitel schließt mit den potenziellen Auswirkungen von DEP auf zukünftige Luftfahrttechnologien, was es zu einer wertvollen Ressource für Fachleute macht, die sich für die neuesten Entwicklungen im Bereich der Luftfahrtantriebssysteme interessieren.KI-Generiert
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AbstractIn this paper, the design and construction of a radio-controlled airplane that is propelled using distributed electric propulsion (DEP) is studied. The airplane, named Persian Sky-O, is a part of the Persian Sky program, whose focus is on the design, development, and construction of all-electric civil aircraft using high-efficiency, innovative technologies. Persian Sky-O includes six propellers installed along the wings and powered by high-efficiency electric motors. An existing model airplane using some modifications is considered as the base of the project. The ground and flight tests are performed, and a testbed is developed which can be used for any model airplane in a proper size. The development of Persian Sky-O can help the study of distributed electric propulsion in real conditions with more safety and lower cost. -
Improve Aircraft Pilots’ Training Using Structural Failure Incidents: A Serious Game Approach
Ioanna K. Lekea, Dimitrios G. Stamatelos, Stefanos GiannopoulosDieses Kapitel stellt einen innovativen pädagogischen Ansatz zur Verbesserung der Ausbildung von Flugzeugpiloten vor, indem ernsthafte Spiele eingesetzt werden, um Vorfälle von Strukturversagen zu simulieren. Durch die Kombination von theoretischem Wissen mit praktischen Fähigkeiten soll die Fähigkeit der Piloten verbessert werden, kritische Situationen zu verhindern und sich von ihnen zu erholen. Das Kapitel behandelt die Bedeutung des Verständnisses von Flugunfällen und die Notwendigkeit eines vielschichtigen Ansatzes für Sicherheitstrainings. Es präsentiert die Entwicklung einer seriösen Spieleplattform, die auf realen Flugkatastrophen basiert und die Vorteile von Gamification bei der Steigerung des Lernengagements und der Kompetenzentwicklung hervorhebt. Die Plattform, die sich derzeit in einer Demophase befindet, ist benutzerfreundlich und aus der Ferne zugänglich und bietet ein umfassendes Bildungserlebnis, das Fallstudien, interaktive Formulare und Quizfragen umfasst. Das Kapitel schließt mit Plänen für die weitere Entwicklung und Evaluierung der Plattform und betont ihr Potenzial, sowohl die akademische Ausbildung als auch die Flugausbildung zu verbessern.KI-Generiert
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AbstractProblem-based learning (PBL), as well as serious games and simulations, allow students to understand and associate theory discussed in class with its applications in real-life incidents. This paper supports the view that successful air disaster management during flight needs a proactive, multifaceted educational approach with a combination of theoretical knowledge, simulation, and actual flying training. Using simulations and games in education increases students’ motivation and engagement, improves their skills, and optimizes their learning, but also enhances their critical thinking and decision-making. To this end, we propose the development and use of a digital, interactive educational platform that can bridge academic education and flight training using case study analysis for in-flight risk management. An added bonus of our digital platform is that the trainees can also access it remotely and use the educational material anytime and, in any place, even if they are away from their training squadron. -
Neural Control of Space Trajectories with Pseudolinear Models
Pedro M. C. Belizário, K. Bousson, Filipe SenraDieses Kapitel befasst sich mit der Anwendung neuronaler Netzwerke zur Steuerung der Flugbahnen von Raumfahrzeugen während Rendezvous-Missionen. Es führt ein pseudolineares Modell ein, um der nichtlinearen Dynamik der Bewegung von Raumfahrzeugen anzunähern, was das Design eines robusten neuronalen Controllers ermöglicht. Die Autoren vergleichen diesen Ansatz mit linearen und nichtlinearen Kontrollmethoden und heben die Vorteile neuronaler Netzwerke hinsichtlich Recheneffizienz und Robustheit hervor. Das Kapitel stellt den H ∞ -Controller vor, mit dem Trainingsdaten für das neuronale Netzwerk generiert werden, und diskutiert die Herausforderungen und Lösungen im Zusammenhang mit der Überanpassung. Die Ergebnisse zeigen die Effektivität des neuronalen Controllers bei der Stabilisierung des relativen Positionsvektors des Raumfahrzeugs, wodurch das gewünschte Rendezvous-Ergebnis erzielt wird. Das Kapitel schließt mit Vorschlägen für zukünftige Arbeiten, einschließlich der Validierung des Modells mit zusätzlichen Störungen.KI-Generiert
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AbstractThis paper describes an approach to neural control of a satellite trajectory. A pseudolinear model is created to generate the necessary training data for the neural network. This model uses an H∞ to stabilize the relative motion of a satellite concerning another satellite. The purpose of this paper is to show the feasibility of such an approach and to better understand the benefits of using a previously trained neural network to control a satellite. -
H-Infinity Control of Orbital Trajectories with Stochastic Models
Luís G. Andrade, K. BoussonDieses Kapitel geht dem entscheidenden Problem des Orbitaltransfers nach, das für Missionen wie Reparatur, Rettung und Satellitenvernetzung unverzichtbar ist. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie sich auf die robuste H ² -Kontrolle nicht-koplanarer Orbitaltransfers konzentriert und stochastische Modelle verwendet, um externe Störungen zu berücksichtigen. Die Studie verwendet die Tschauner-Hempel-Gleichungen, um die dynamische Bewegung von Raumfahrzeugen zu definieren, und wendet Lamberts Problem auf die Bestimmung der Übertragungsbahn an. Der H ∞ -Controller wurde entwickelt, um die Auswirkungen von Störungen zu minimieren und einen sicheren und effizienten Orbitaltransfer zu gewährleisten. Das Kapitel enthält eine numerische Simulation, die die Wirksamkeit der Kontrollstrategie auch bei externen Störungen demonstriert. Diese Arbeit liefert wertvolle Erkenntnisse zur Verbesserung der Robustheit von Manövern von Raumfahrzeugen und ist daher für Spezialisten auf diesem Gebiet eine entscheidende Lektüre.KI-Generiert
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AbstractThis paper describes the formulation and numerical investigation of the robust H∞ control problem for the orbital transfer of a spacecraft between two non-coplanar orbits subject to parameter uncertainties and external disturbance. The dynamic model of relative motion illustrated by Tschauner-Hempel (T-H) equations is used to define the orbital transfer model. An illustrative example is provided to show the effectiveness of the proposed control design method. -
Numerical Analysis of Narrow-Body Fuselage Upper Panel Redesign
Daniela Dukic, Aleksandar Grbović, Mirko Dinulović, Gordana Kastratović, Nenad VidanovićDas Kapitel befasst sich mit der numerischen Analyse der Rumpfrekonstruktion von Schmalkörper-Flugzeugen, wobei der Schwerpunkt auf der Oberseite der B737-Modelle und der NG-Modelle im Vergleich zum A320 liegt. Es bewertet die Verteilung von Stress und Belastung, die Toleranz von Ermüdungsschäden und die Auswirkungen bestimmter Konstruktionselemente wie Waffelverdoppler und Schoßverbindungen. Die Analyse zeigt signifikante Leistungsunterschiede, wobei die Scherenverbindungslösung des A320 die schwimmende Verbindung des B737 übertrifft. Die Studie legt auch Verbesserungspotenziale zur Abmilderung identifizierter Probleme nahe und bietet wertvolle Erkenntnisse für die zukünftige Rumpfkonstruktion.KI-Generiert
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AbstractAs a consequence of a huge risk that development of a new structural solution inevitably brings (which is additionally emphasized by the compelling need of the profits increase), the importance of striving for the best technical solution is now quite diminished. As a result, instead of pursuing for the new and more advanced structures, today we aspire for partial redesign of the old models, which proved to be reliable in the past. Yet, this may be the right way if it involves keeping those options that still do not have a better alternative, instead of chasing innovation at any cost, but can become very dangerous if the mentioned approach is so abused that it settles to the application of alterations in which even basic principles are not followed, that we all know has happened within ‘the Max affair’. However, when it comes to the concept of redesign, between the two mentioned extremes, there is a whole range of different approaches, of which we will analyse the one we have observed within Boeing’s structural solutions and would simply define it as a mitigation of a bad design in the case where, according to our opinion, the whole solution should be completely rejected. -
Structural and Flow Analysis of Launch Vehicle for CubeSats
Alper Şanlı, Tuncay Yunus ErkeçDas Kapitel "Structural and Flow Analysis of Launch Vehicle for CubeSats" befasst sich mit der komplizierten Konstruktion und Leistung einer speziell auf CubeSat zugeschnittenen Trägerrakete. Es beginnt mit einer Einführung in den historischen Kontext und die Bedeutung der Weltraumforschung, insbesondere der Verwendung von CubeSats für verschiedene Missionen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Mission und Architektur der Trägerrakete, die einen 3U CubeSat in die Stratosphäre transportieren soll. Die zweistufige Struktur des Fahrzeugs, die Antriebssysteme und die aerodynamischen Merkmale wie der konische Nasenkegel und die keilförmigen Flossen sind bis ins kleinste Detail detailliert. Das Kapitel hebt auch die Struktur- und Strömungsanalysen hervor, die unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt wurden, um die Integrität und Stabilität des Fahrzeugs während des Fluges zu gewährleisten. Wichtige Kennzahlen wie Höchstgeschwindigkeit, Beschleunigung und Höhe werden diskutiert. Die Analyse zeigt, dass das Fahrzeug extremen Bedingungen mit einer maximalen äquivalenten Belastung von 128,95 MPa und einer maximalen Verformung von 1.1843 mm standhält. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Eignung des Fahrzeugs für den Einsatz von CubeSat und skizziert zukünftige Pläne für die Entwicklung einer Trägerrakete, die die Kármán-Linie erreichen kann.KI-Generiert
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AbstractSpace has always been a matter of curiosity for humanity. With the development of satellite technologies, the number of CubeSats has increased. Accessibility to space has become easier with CubeSat technology. CubeSats are provided with access to space with launch vehicles. This study examined the structural and flow analyses of the previously designed launch vehicle. The main task of the launch vehicle is to bring the CubeSat placed in the CubeSat orbital deployer into the stratosphere layer of the atmosphere. CubeSat will be used for educational purposes. Information about the launch vehicle and the CubeSat to be placed is given. Structural analysis and flow analysis were carried out, taking into account atmospheric conditions. For the structural analysis, total deformation, equivalent stress, and maximum and principal stresses analysis under the effect of maximum acceleration that the launch vehicle will encounter were examined. For flow analysis, a wind turbine model with the launch vehicle was created. Flow path, flow velocity values, and dynamic pressure analyses on the launch vehicle were examined. In this study, the structural and flow analyses of the launch vehicle, which will take the CubeSat to be used for educational purposes up to the stratosphere layer of the atmosphere, were examined, and its suitability for the task was discussed. -
Development of a Model of the TCAS Autonomous Diagnostic System Using Non-contact Current Sensors
I. A. Isgandarov, T. R. AliyevDas Kapitel befasst sich mit der Entwicklung eines Modells für das autonome Diagnosesystem TCAS mit berührungslosen Stromsensoren. Er beginnt damit, die Bedeutung und die Grenzen des TCAS-Systems hervorzuheben, insbesondere seine Anfälligkeit für Fehlalarme. Die Studie schlägt ein autonomes Überwachungssystem vor, das Rogowski-Spulen und Hall-Sensoren zur Erkennung von Betriebsströmen in kritischen Komponenten einsetzt. Die Methodik beinhaltet die Optimierung der Sensorplatzierung um Prozessor- und Transponderkabel, selbst in koaxialen Konfigurationen mit signifikanter Dämpfung. Zusätzlich untersucht die Studie das Design von TCAS-Systemantennen, einschließlich direktionaler und unidirektionaler Typen, um potenzielle Sensorstandorte zu identifizieren. Durch Analyse der Antennenparameter und Berücksichtigung alternativer Sensoren wie thermoelektrischer Sensoren zielt die Forschung darauf ab, die Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Systems zu verbessern. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Bedeutung der Überwachung wichtiger Ströme, wie etwa der in Sendeantennen, um Fehlalarme effektiv zu erkennen. Der in diesem Kapitel vorgestellte innovative Ansatz bietet eine umfassende Lösung für das anhaltende Problem der TCAS-Fehlalarme und verspricht substanzielle Verbesserungen der Flugsicherheit.KI-Generiert
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AbstractIn the work, the problem associated with a false alarm of the TCAS system is investigated when there is not a single conflicting aircraft in the system’s coverage area. The article analyzes the existing problem and ways to solve it using non-contact current sensors for autonomous diagnostics of the TCAS system. As a solution to the problem, a model of autonomous diagnostics with non-contact current sensors is proposed. As a result, it is shown that autonomous diagnostics of the TCAS system can be implemented using a Hall sensor and a Rogowski coil, which allow non-contact monitoring of operating currents, which makes it possible to detect and eliminate false alarms of the system. -
Testing and Integration of a Hydrogen Fuel Cell in a Hybrid-Electric Propulsion Rig for UAV
João Farinha, Luís Miguel Silva, Jay Matlock, Frederico Afonso, Afzal SulemanDas Kapitel befasst sich mit der Integration und Erprobung einer Wasserstoff-Brennstoffzelle innerhalb einer hybrid-elektrischen Antriebsanlage für unbemannte Luftfahrzeuge (Unmanned Aerial Vehicles, UAVs). Er beginnt damit, die Notwendigkeit grünerer Luftverkehrslösungen aufgrund von Umweltbedenken und Regulierungsdruck hervorzuheben. Der Versuchsaufbau umfasst ein Proton Exchange Membrane Brennstoffzellensystem und einen parallelen Hybridantriebsprüfstand. Das Testverfahren umfasst das Erhitzen der Brennstoffzelle auf ihre Betriebstemperatur und die Durchführung von Drosselklappenfegern, um die Leistung zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Spannungskapazitäten der Brennstoffzelle für den angeschlossenen Motor zwar unterdimensioniert sind, sie aber die von der anderen Seite des Prüfstandes entnommene Leistung effektiv reduziert. Das Kapitel schließt mit der Betonung des Potenzials von Wasserstoffbrennstoffzellen bei der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und skizziert zukünftige Arbeiten zur Integration von Flugzeugen.KI-Generiert
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AbstractA parallel architecture hybrid-electric propulsion system for unmanned aerial vehicles has been proposed based on a hydrogen fuel cell. The system was tested in hybrid mode, to evaluate the performance of the fuel cell to power one of the motors and to demonstrate the combination of two power sources in a parallel hybrid layout.
- Titel
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Ivan A. Kostić
Aleksandar Grbović
Jelena Svorcan
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- Copyright-Jahr
- 2024
- Verlag
- Springer Nature Switzerland
- Electronic ISBN
- 978-3-031-42041-2
- Print ISBN
- 978-3-031-42040-5
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-031-42041-2
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