Der genauen Abschätzung der Primärstrukturmasse kommt im Flugzeugvorentwurf eine hohe Bedeutung zu. In dieser Arbeit werden Methoden für ein Massenprognosewerkzeug vorgestellt, das in unterschiedlichen Projektphasen innerhalb des frühen Flugzeugentwicklungsprozesses eingesetzt werden kann. Dazu werden in Catia-V5 parametrischassoziative Geometrie- und Finite-Elemente-Modelle aufgebaut und mit der Idealisierung von Leichtbauschalen durch ABD-Steifigkeitsmatrizen kombiniert. Die Modelle stellen Zonen bereit, denen verschiedene Bauweisenkonzepte zugewiesen werden können. In das Werkzeug sind verschiedene Strukturauslegungsverfahren implementiert, um für unterschiedliche Projektphasen geeignet zu sein. Für ein Seitenleitwerk werden zwei Studien durchgeführt. Die erste Studie repräsentiert einen typischen Anwendungsfall einer sehr frühen Phase des Flugzeugvorentwurfs. In dieser Studie werden verschiedene Seitenleitwerkskonfigurationen untersucht und die Delta-Massen zu einer Basiskonfiguration berechnet. Die zweite Studie ist typisch für spätere Projektphasen. Hier werden Delta-Massen für unterschiedliche Strukturkonzepte unter Berücksichtigung fertigungsgerechter Randbedingungen ermittelt. Mit dem Werkzeug können beide Anwendungsfälle erfolgreich bearbeitet werden. Es zeigt sich, dass das Werkzeug für die Massenprognose der Primärstruktur in unterschiedlichen Phasen des Vorentwurfs geeignet ist.

    Accurate estimation of primary structure mass is crucial to aircraft pre-design activities. A method is presented that employs parametric-associative geometry and finite element models created in Catia-V5. The method is used in a tool for the different phases of the aircraft pre-design process. The idealization of lightweight shells by ABD-stiffness matrices is combined with parametric-associative models to provide zones to which different design concepts may be assigned. In order to support different project phases several sizing algorithms are integrated in the tool. For a vertical tail plane two studies are conducted to prove the methods suitability in realistic use case scenarios. The first study represents a typical use case at an early project stage during the aircraft pre-design. In this study different planform configurations are analysed and their delta-masses to a baseline configuration are computed. The second study represents a use case typical of a later project phase. In this study delta-masses for different structural concepts are calculated also taking into account manufacturing constraints. The two studies are conducted successfully, proving the suitability of the tool for estimation of primary structure mass in different phases of aircraft pre-design.


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    Title :

    Massenprognose der Primärstruktur mittels Finite-Elemente Methoden in frühen Phasen der Flugzeugentwicklung


    Contributors:


    Publication date :

    2010


    Size :

    108 Seiten, 37 Bilder, 11 Tabellen, 68 Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German