Flykonstruksjon

Flykonstruksjon er en gren av maskinteknikk , trafikkingeniør . Det inkluderer design, konstruksjon og testing av fly og i noen tilfeller vedlikehold av dem . Temaet flybygging dekker også konstruksjon av luftskip , helikoptre , etc.

Industriell flykonstruksjon

Store fly er for det meste bygget i de dominerende luftverftene til Boeing eller Airbus . For mellomstore og små seriemaskiner for kommersiell bruk er det andre produsenter (Canadair, Bombardier, Ilyushin eller tidligere BAE Systems samt produsenter av sports- og forretningsmaskiner). Alle disse luftverftene, samt deres leverandører, krever godkjenning som JA- eller JB-operasjon i samsvar med internasjonale forskrifter (FAR / JAR).

Store fly

De store trafikkmaskinene består hovedsakelig av aluminium og i økende grad av fibermaterialer. Først og fremst produseres kroppsdeler, som senere gjøres til flykropper. Niteknikken er fremdeles den vanligste tilkoblingsteknikken, hvorved naglen må ha en viss temperatur når den settes inn. Hvis tiden mellom fjerning fra klimakammeret og installasjonen er overskredet, kastes disse som skrap. Det ferdige skallet kalles et "grønt fly" på grunn av fargen på grunningen, selv om grønne fly som er klare til å selge selges som sluttutstyr (f.eks. Lufthansa Technik i Hamburg konverterer grønne 737-er til forretningsfly).

Før et fly kan gå i serieproduksjon og få godkjenning, kreves forskjellige destruktive og ikke-destruktive tester (testflygninger), samt mange beregninger, analyser og simuleringer.

Testene som skal utføres er spesifisert i ATP (Acceptance Test Procedure) og registrert i ATR (Acceptance Test Report).

Hver komponentprøve må også bestå kvalifiseringstester (ofte destruktiv testing).

Etter fullført kvalifisering er det deretter typegodkjenning.

Klassifisering av fly

De flyene bygge IWS (coll., Faktisk fly konstruksjon ) omhandler bygging, konstruksjon og design av fly av ulike slag.

Oppdriftsprinsipp

Vanligvis deles fly opprinnelig i henhold til deres oppdriftsprinsipp. Det er to grunnleggende kategorier:

Høyde

For å skille mellom romfart og romfart brukes vanligvis maksimal høyde over bakken som klassifiseringskriterium. Mens romskip kan bevege seg utenfor atmosfæren, kalles fly som beveger seg i atmosfæren fly . Siden atmosfæren ikke har en streng høydegrense, brukes vanligvis en fiktiv grense på 100 km.

Konstruktive klassifiseringskriterier

Konstruktive klassifiseringskriterier, for eksempel: B.:

  • Kjøre:
    • uten kraftdrift : fly i denne kategorien har ikke egen stasjon (f.eks. bundet ballong , seilfly )
    • med kraftdrift : fly i denne kategorien har sin egen stasjon (varm luft, propell, jet)
    • Hybrider : kan flyttes med eller uten strømdrift (f.eks. Motorglidere )
  • Vingetype:
    • Roterende vingefly : er motordrevne fly som genererer løft gjennom reaksjonen fra en eller flere roterende rotorer med luften (f.eks. Helikopter , gyroplane )
    • Svingplan : også ornitopters , genererer løft ved å svinge vingene, analogt med fugleflukt
    • Fly med faste vinger: få løftet fra faste vinger (f.eks. Seilfly , drevne fly )

Ytterligere klassifiseringskriterier

Disse kan være:

Det er også ytterligere klassifiseringskriterier for fly, f.eks. B. etter vekt, formål eller type bruk. Disse kan variere fra land til land, og i tillegg til flytypen, påvirker de også områdene sertifisering, merking og beskatning (se spesielt klassifiseringen av fly i det tyske LuftVG etter flyklasser ).

Strukturell utforming av fly

Fly bør være utformet for deres formål så langt som mulig, og skal også være trygge og økonomiske. I tillegg står nyttelast og rekkevidde høyt på listen over designere.

Byggegrupper i flykonstruksjon

Fly er delt inn i tre hovedkonstruksjonsgrupper og tilhørende konstruksjonsgrupper.

  • Flyramme
Flyrammen inkluderer støttestrukturen, dvs. vingene eller en propell (helikopter, gyrocopter ). Videre tilhører flykroppen og halenheten, for å stabilisere flyegenskapene, kontrollenheten og landingsutstyret (noen ganger også landingsutstyret i tilfelle et helikopter) flyrammen. Når det gjelder helikoptre, er det også mekaniske sammenstillinger og rotorbladene.
  • Kraftverk
    • Motor
    • Motorinstallasjon
    • Propellanlegg og funksjonelle systemer
  • utstyr
Utstyrsgruppen inneholder primært instrumentering av fly, dvs. høydemåler , lufthastighetsindikator , radio , kompass osv. Videre kan fly også utstyres med annet sikkerhets- eller driftsutstyr. Disse inkluderer for eksempel utstøtingsseter eller totale redningssystemer, eller, i tilfelle nødhelikopterutstyr, kabelvinsjer eller spesielle måleinstrumenter.

Byggemetoder

Det grunnleggende prinsippet i alle konstruksjonsmetoder er konstruksjonen til konstruksjonen: Skroget består av rammer , strengere og en kledning, som for det meste består av planking. Overflatene består av et bjelke som holder overflaten sammen på tverraksen. På bjelken er det ribber i form av en profil , som gir og stabiliserer overflaten. Fire konstruksjonsmetoder har hersket siden flykonstruksjonen startet. Disse kalles:

Trekonstruksjon

Med trekonstruksjonen er flyet laget av tre. Byggingen av skroget består av langsgående stropper , ribber og kryssfinér bordkledning . Trefly blir fortsatt bygget i serie, for eksempel den italienske Pioneer 300 (se også Asso V ) eller den franske Robin DR 400 . Hovedsakelig ble imidlertid seilfly bygget av tre (for eksempel Schleicher Ka 6 ). Selv med denne typen konstruksjon ble flyoverflater delvis dekket med stoff.

For å spare så mye aluminium som mulig ble flyet med den største vingespennet noensinne (97,51 m), den store flybåten Hughes H-4, bygget av tre i 1942–1947 i USA. De Havilland DH.98 Mosquito, som ble bygget i stort antall fra 1940 til 1950, var også laget av kryssfiner .

Blandet konstruksjon

Den blandede konstruksjonen kombinerer trekonstruksjonen med en metallrørkonstruksjon. Metallrørkonstruksjonen dannet for det meste skroget, som deretter ble dekket. Overflatene var for det meste laget av tre. Komposittkonstruksjonen brukes bare sjelden i serie i disse dager. Fly i komposittkonstruksjon: K 8 , Piper PA-18 eller nåværende modeller: SF 25 “Falke” -skive , M&D flykonstruksjon “ Samburo ”, Zlín “Savage”.

Metallkonstruksjon

Metallfly er laget av metall. Overflatene deres er ikke tildekket, men plankert gjennom med metallplater og naglet. (Eksempel: La L-13 , Cessna 172 ).

Fiberkompositt plastkonstruksjon

Fiberkompositt-plastkonstruksjonen er konstruksjonsmetoden som for tiden brukes til fly. Med denne typen konstruksjon er flyet laget av syntetisk harpiks forsterket med glass eller karbonfibre . Nesten alle komponenter er laget av dette materialet. (Eksempel GRP: glassfløy Libelle , Grob G 115. Eksempel CFRP: Schempp-Hirth Ventus )

Byggemetoder

Det skilles mellom tre konstruksjonsmetoder. Disse beskriver levetiden eller utmattelsesstyrken til hovedkonstruksjonsgruppene og også reaksjonen fra forsamlingene i tilfelle ulykker. Den prøver å nå alle destinasjoner samtidig avhengig av formålet med flyet. Avhengig av formålet med flyet, kan ett mål være i forgrunnen: Når det gjelder opplæring av fly, vil dette være den feilsikre filosofien, slik at flyet i stor grad tilgir piloten selv grove kontrollfeil og forblir i en stabil flyposisjon. Når det gjelder aerobatiske fly, blir dette punktet imidlertid satt i bakgrunnen for å gjøre flyet så manøvrerbart som mulig.

Aktuelle forskningstemaer

Strukturell utvikling

Anvendelse av FE-metoden ( endelige elementer ) i flystrukturutvikling og optimalisering, utvikling av nye konstruksjonsmetoder ved bruk av nye materialer, spenning og etterspenning.

Flykontroll, navigering

Videreutvikling av autopilot , vibrasjoner, demping og oppheng, våkne virvler , moderne integrerte instrumenter, integrert navigering , kommunikasjon mellom menneske og maskin.

Motorutvikling

Økt ytelse gjennom mer effektive kjøleteknologier i turbinen, utvikling av nye propell- / viftekonsepter (f.eks. Kanalert propell)

Fly og økonomi

Komponenter av den totale kostnaden

Den følgende teksten forklarer fordelingen av de totale kostnadene for store kommersielle fly fra flyselskapets perspektiv.

De totale kostnadene består av overheadkostnadene og de individuelle kostnadene . Mens direkte driftskostnader (DOC) kan tildeles et bestemt fly direkte, kan dette ikke gjøres med de indirekte driftskostnadene (IOC) (f.eks. Salgskostnader). For å kunne gjøre de totale kostnadene for kommersielle fly sammenlignbare, brukes hovedsakelig bare DOC, som kan deles videre, f.eks. B. ved å skille mellom komponenter med variabel og fast kostnad. De variable kostnadene avhenger av graden av flybruk (f.eks. Drivstoffkostnader). Faste kostnadskomponenter blir derimot sett på som uavhengige av bruken av enheten (f.eks. Forsikringskostnader). Driftskostnadsberegningen er basert på at flyet avskrives over en periode på 12-14 år. Forutsatt konstante årlige avskrivningsbeløp, kan et kostnadsscenario utarbeides for en driftsperiode.

Totale kostnader oppstår fra:

  • Finansiering eller avskrivning (fast)
  • Forsikring (fast)
  • Mannskap (fikse)
  • Vedlikehold (variabelt)
  • Drivstoff og forsyninger, dvs. driftskostnader (variabel)
  • Gebyrer eller gebyrer (variabel)

Som regel tar ikke DOC-beregningen hensyn til kostnadene for lasting om bord. Hvis du forholder den årlige DOC til antall flyreiser, får du gjennomsnittlige kostnader per flytur (turkostnader) . Hvis du fortsetter å dele på gjennomsnittlig lengde på distribusjonsruten, får du kostnadene per kilometer. Etter å ha delt på nytt med antall passasjerer, får du enhetskostnadene DOC / SKO (SKO - Seat Kilometers Offered) . Enhetskostnadene reduseres betydelig med økende flyavstand.

vedlikehold

Det er flere planlagte vedlikeholdshendelser for sivile fly :

  • Reisesjekk: før hver flytur (tar omtrent 30 minutter)
  • Servicekontroll: ukentlig (tar omtrent 20 timer)
  • A-sjekk: hver 250. flytid (ca. hver 4. uke)
  • B-sjekk: hver 900. flytid (ca. hver 3. måned)
  • C-Check: hver 3.000 flytid (ca. hver 12. måned)
  • IL-sjekk: første intervall hver 12500 flytimer (ca. hvert 5. år)
  • D-sjekk: Første intervall hver 25 000 flytimer (ca. hvert 9. år)

Detaljene er bare eksempler; det er flytyper som produsenten ikke definerer en D-Check i det hele tatt (f.eks. Dassault Falcon 900 EX).

Gjør-det-selv-fly

I de fleste land er det mulig og også tillatt å bygge et personbærende fly selv; disse flyene blir deretter merket "eksperimentelle". Tre typer har blitt etablert:

  • Bygging av et settplan
  • Bygg i henhold til en kjøpt tegning
  • Intern utvikling av et fly

Bygge etter sett er den vanligste metoden. Fordel: Konstruksjonene er generelt allerede prøvd og testet, med mer eller mindre prefabrikkerte komponenter kan et fly bygges i en håndterbar tidsramme, vanligvis mellom 500 og 2000 timer. Kitprodusenten har overtatt materialanskaffelsen. Kostnaden for et settfly er mellom 50 og 80% av prisen for en ferdig modell.

Når du bygger etter en tegning, kjøper du en plan fra en designer, som du deretter bruker til å bygge flyet. Imidlertid må alle komponenter produseres eller anskaffes internt. Avhengig av konstruksjon er tiden som kreves 1000–5000 timer, noen ganger enda lenger. For mange typer fly er det bare tegninger og ingen sett tilgjengelig.

Det er også mulig å utvikle et fly internt. For en nybegynner er dette imidlertid ikke den vanlige måten å komme i gang med flybygging. I teorien er det mulig å bygge et hvilket som helst objekt som et fly hvis det kan demonstreres at konstruksjonen flyr pålitelig og trygt.

Å bygge et fly selv er bare mulig for privatpersoner. Serieproduksjon er ikke tillatt. Det kreves et typesertifikat for dette. Etter ferdigstillelse kan flyet kun brukes til hobbyformål; kommersiell bruk er forbudt.

I Tyskland gjøres det selv- fly vanligvis av Oskar Ursinus Association . Denne foreningen støtter byggherren i tekniske og juridiske forhold. Selv med Akaflieg er flyene til og med bygget.

Se også

litteratur

  • Ulrich Krüger: Historien om metallflykonstruksjon. DVS-Verl., Düsseldorf 2008, ISBN 978-3-87155-981-5 .
  • John P. Fielding: Introduksjon til flydesign. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2008, ISBN 978-0-521-65722-8 .
  • Thomas C. Corke: Design av fly. Pearson Education, Upper Saddle River 2003, ISBN 0-13-089234-3 .
  • Lloyd R. Jenkinson, et al.: Luftfartøydesignprosjekter for ingeniørstudenter. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Reston 2003, ISBN 1-56347-619-3 .
  • Anthony M. Springer, et al.: Luftfartsdesign - fly, romfartøy og kunsten å fly moderne. Merrell, London 2003, ISBN 1-85894-207-1 .
  • Bernd Chudoba: Stabilitet og kontroll av konvensjonelle og ukonvensjonelle flykonfigurasjoner - en generisk tilnærming. Libri, Norderstedt 2001, ISBN 3-8311-2982-7 .
  • Daniel P. Raymer: Flydesign - en konseptuell tilnærming. American Inst. Of Aeronautics and Astronautics, Reston 1999, ISBN 1-56347-281-3 .
  • Mark Davies: Standardhåndboken for luft- og astronautiske ingeniører. McGraw-Hill, New York 2003, ISBN 978-0-07-136229-0 .
  • A. Fecker: Technik im Flugzeugbau , Motorbuch Verlag, Stuttgart 2014, ISBN 978-3-613-03657-4

weblenker

Wiktionary: flykonstruksjon  - forklaringer av betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser