Strukturintegrität und Aircraft Repairs
"Die Materialermüdung, insbesondere Bruchmechanik und Testkonzepte dazu, ist ein wichtiges Forschungsgebiet zur Sicherstellung der Lebensdauer der Struktur eines Flugzeuges."
Prof. Dr. Michel Guillaume, Leiter Zentrum für Aviatik
Der Themenschwerpunkt
Die Strukturintegrität spielt vor allem in der Umsetzung von modernen Fertigungsverfahren und im Einsatz von Hybrid Strukturen eine wichtige Rolle. Sie beeinflusst die Auslegung neuer Flugzeuge massgeblich, da sie über die gesamte Einsatzdauer des Flugzeuges sichergestellt werden muss. Das Aerodynamik-Team verfügt über Fachwissen in den Bereichen aerodynamische Analyse, Konstruktion, Messungen und Tests, Computational Fluid Dynamics (CFD), Flugtesttechniken und Zertifizierung von Flugzeugen hinsichtlich Flugleistung und Flugeigenschaften.
Im Rahmen von Projekten, welche häufig mit Bachelor- oder MSE Master-Arbeiten gekoppelt sind, werden folgende Themen vertieft bearbeitet:
- Erarbeitung von Maintenance und Inspektionskonzepten zur Sicherstellung der Strukturintegrität
- Belastungsberechnungen für Fatigue Lastfälle und Fluid Struktur Koppelungen
- Analyse von Rissen aus Betriebsschäden, Erarbeitung von zusätzlichen Inspektionen und Reparaturen
- Durchführung von Structural Risk Assessments zur Erreichung der ökonomischen Lebensdauer
- Analyse der Strukturintegrität (Identifikation von Fracture und Maintenance Critical Parts)
- Structural Risk Assessment / Entwicklung von Supplemental Structural Inspection Document für Ageing Airplanes
- Ermüdungsanalyse der Hawker Hunter MK58/68 leading edge spigot structure
- Analyse der Strukturintegrität der Venom DH112 im zivilen Einsatz
- Entwicklung eines Inspektionskonzeptes für die Vampire DH110 und DH115 für den zivilen Einsatz
Dabei kommen verschiedene Methoden und Verfahren zur Anwendung wie beispielsweise:
- Belastungsberechnungen mit Tools wie FLOW5, ANSYS CFX oder FLUENT
- Struktur Analyse mittels FEM
- Crack Initiationen Berechnungen mitttels CITime
- Crack Growth Berechnungen mittels AFGROW
Es besteht ausserdem eine intensive Zusammenarbeit mit dem Flieger- und Fahrzeugmuseum Altenrhein (FFA Museum - Fliegermuseum Fahrzeugmuseum Altenrhein) und der Jet Prop Heritage in Altenrhein, um die Strukturintegrität der ehemaligen Jets der Schweizer Luftwaffe zu gewährleisten.
Dienstleistungen
- Beratung in den Bereichen aerodynamische Auslegung und Entwicklung von Flugzeugen
- Planung, Durchführung und Auswertung von Windkanalversuchen in verschiedenen aerodynamischen Bereichen, u.a. Flugzeuge, Propeller, Windkraftanlagen und Fahrzeuge
- Planung, Durchführung und Auswertung von Flugversuchen: Messung von Flugleistungen, Bewertung von Flugeigenschaften und Zertifizierungstests
- Experimentelle und numerische Charakterisierung von Windkraftanlagen
Laboreinrichtungen
Dem Themenschwerpunkt stehen für Dienstleistungen, für Forschung & Entwicklung und für die Lehre folgende Laboreinrichtungen zur Verfügung:
- MEMS Equipment: Das MEMS Equipment wird für Messungen von Beschleunigungen und Dehnungen an Strukturbauteilen verwendet. Wir verfügen über einen Mini-Datenlogger MSR 160 für DMS Messungen (Gewicht 80g) und einen Mini-Datenlogger MSR 165 für Schock- und Vibrationsmessungen (3-Achsen-Beschleunigungssensor inkl. Atmosphärendruck, Gewicht 69g)
- Windkanal ALFA: Dank seiner modernen Messsysteme und der hervorragenden Strömungsqualität ist es mit dem ALFA-Windkanal möglich, zuverlässige aerodynamische Messungen durchzuführen.
Projektbeispiele
- RECREATE: Ein revolutionäres Konzept für einen effizienten Langstreckenflug. EU-FP7-Projekt in Zusammenarbeit mit mehreren europäischen Universitäten und Forschungszentren.
- Hybridkühlung eines Hochleistungs-Elektroantriebes für Motorflugzeuge
- Entwicklung von Winglets für das Segelflugzeug DG300
- Forschung zur Verringerung des Luftwiderstands durch Riblets
- Windkanaltests und Optimierung der Rotorblätter für die Wepfer-Windkraftanlage
- Konzept für statischen Strukturtest an einem Helikopter
- Ermüdungsabklärungen zur Erstellung von Supplemental Structural Inspection Documents SSID für Ageing Airplanes
- Erarbeitung von Triebwerkreparaturen an nicht rotierenden Motoren der Typen CFM56 und PW4000
- Beratung für Dimensionierung von Strukturbauteilen unter wechselnder Beanspruchung
- Durchführung von einfachen Messungen (Dehnungen) an Bauteilen mit MEMS Sensoren