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Novel Techniques in Maintenance, Repair, and Overhaul

Proceedings of the International Symposium on Aviation Technology, MRO, and Operations 2022

  • 2024
  • Buch

Über dieses Buch

Das International Symposium on Aircraft Technology, MRO, and Operations (ISATECH) ist ein multidisziplinäres Symposium, das die Forschung zu aktuellen Fragen der Luft- und Raumfahrt präsentiert. Die Konferenz bietet Einblicke in die neuesten Trends in Flugzeugtechnologie, Wartung, Reparatur, Überholung und Betrieb, die innovative Lösungen für die Herausforderungen der Luftfahrtindustrie bieten. Die Abdeckung umfasst den Betriebs- und MRO-Bedarf von Hybrid-, Elektro-, Vollelektrik- und Brennstoffzellenfahrzeugen, die an neue Technologiestandards angepasst sind. ISATECH ermöglicht es Forschern, Wissenschaftlern, Ingenieuren, Praktikern, politischen Entscheidungsträgern und Studenten, Informationen auszutauschen, neue Technologien und Entwicklungen vorzustellen und zukünftige Richtung, Strategien und Prioritäten zu diskutieren.

Inhaltsverzeichnis

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  1. Frontmatter

  2. 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. Vorotović
    Dieses 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.
  3. The Effect of T6 Heat Treatment on AlSi12 Alloy

    Fatih Bozkurt
    Das 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.
  4. Outline the Possible Application of Artificial Intelligence in the Aircraft MRO Process Development

    Sally Ichou, Árpád Veress, Dániel Rohács
    Das 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.
  5. A Computational Study of the Heat Transfer Coefficient for Lithium-Ion Battery Temperature

    Ugur Morali
    In 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.
  6. Wind Tunnel Measurement of Pitch-Damping Derivative Using Forced Oscillation Technique

    Marija Samardžić
    Das 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.
  7. Optical Velocity Measurement and Fluid Flow Visualization Techniques

    Đorđe S. Čantrak
    Das 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.
  8. Numerical Investigation of Impinging Synthetic Jets on the Flow Field and Heat Transfer at Low Orifice-to-Plate Distances

    Eda Ergur, Tamer Calisir
    Das 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.
  9. 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 Sahin
    Das 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.
  10. Accounting for the Effects of Experimental Setting in Propeller Flow Computation

    Jelena Svorcan, Kan Wang, Aleksandar Kovačević
    Das 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.
  11. Development and Construction of a Radio-Controlled Aircraft with Distributed Electric Propulsion: Persian Sky-O

    S. Ahmad Fazelzadeh, Abbas Mazidi, Mohammad Tashakorian
    Das 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.
  12. Improve Aircraft Pilots’ Training Using Structural Failure Incidents: A Serious Game Approach

    Ioanna K. Lekea, Dimitrios G. Stamatelos, Stefanos Giannopoulos
    Dieses 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.
  13. Neural Control of Space Trajectories with Pseudolinear Models

    Pedro M. C. Belizário, K. Bousson, Filipe Senra
    Dieses 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.
  14. H-Infinity Control of Orbital Trajectories with Stochastic Models

    Luís G. Andrade, K. Bousson
    Dieses 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.
  15. Numerical Analysis of Narrow-Body Fuselage Upper Panel Redesign

    Daniela Dukic, Aleksandar Grbović, Mirko Dinulović, Gordana Kastratović, Nenad Vidanović
    Das 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.
  16. Structural and Flow Analysis of Launch Vehicle for CubeSats

    Alper Şanlı, Tuncay Yunus Erkeç
    Das 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.
  17. Development of a Model of the TCAS Autonomous Diagnostic System Using Non-contact Current Sensors

    I. A. Isgandarov, T. R. Aliyev
    Das 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.
  18. 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 Suleman
    Das 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.
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Titel
Novel Techniques in Maintenance, Repair, and Overhaul
Herausgegeben von
T. Hikmet Karakoc
Ivan A. Kostić
Aleksandar Grbović
Jelena Svorcan
Alper Dalkiran
Ali Haydar Ercan
Ognjen M. Peković
Copyright-Jahr
2024
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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