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Multidisziplinärer Datenfluss im Entwicklungsprozess des

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1. cccccssscseccessees 27 2 1 1 Projektorsansation sense ale teu temeusetieet 28 2 12 Projektphaseninder Euftlahtt nee een 31 2 123 Moderne Produktdatenmanagement Systeme in der Luftfahrt u 33 2 1 4 Eirmenspezitische Verfahren ua lu R 35 yas Vis Problematik der heutigen Produktentwicklung ss 000002200sseennnnensseeneeeneennnn 36 2 2 Projektdokumentation Systemdokumente und deren Abhangigkeiten ssseee 37 2 2 2 Ben rdiiche Auna e nen rue 39 2 22 Wesentliche Systemdokumente und deren Abh ngiskeiten nn 40 3 DIE ZEITGLEICHE FLUGZEUGENTWICKLUNG UNTERST TZT DURCH DEN PARAMETRISIERTEN FLUGZEUGENTW RF 222022200000000an0nnan0nnnnunnnnunnnnunnnnunnnnennnn 50 3 1 Die Idee der nahezu zeitgleichen Flugzeugentwicklung cccccccssssssssccccccccssssssees 50 EN Aufteilung einer Projektaufgabe f r die Systementwicklung nn 53 3 Steuernde Dokumente der parallelen Entwicklung 222200000sBssnneeeeeeeeen 57 3 2 Philosophie des parametrisierten FlugzeugentwurfS sssscccccccssssscccccoccssssceeecoosssssseeo 58 32l CAD Modellierung mit CA DUAN Dy a 59 2 Interaktive Schnittstelle zwischen CAD und Flugphysik 000ssssseeeseeeeeeenen 61 BP Nutzung des Produktdatenmanagement Systems mit digitaler Unterschrift 62 4 DIE VIRTUELLE FLUGSYSTEMENTWICKLUNG UND FERTIGUNG AM
2. Halle Ae Pegasus lt Konfigurationen Qualifikation Wekzeuge Rebell Fertigungsprozesse Abbildung 19 Definition der vier Arbeitsbereiche 1 Arbeitsbereich Level 1 In einer kleinen Entwurfsgruppe startet d e Definition des Flugger tes die Bestimmung der Flugmission sowie die Berechnung der dabei auftretenden Belastungen und Verformungen des Flugger tes S e entspricht dem Aufgabenspektrum der Konzeptphase aus Abschnitt 2 1 2 Der parametrisierte Aufbau einer Fl chengeometrie als Grundger st Master Line entsprechend ATA Chapter 06 ist Voraussetzung f r eine wissensbasierte Steuerung durch eine eigens geschaffene Schnittstelle Dies st Aufgabe des Programms Pegasus Rebell PR welches n Abschnitt 4 2 detailliert beschrieben wird Entspricht die Fl chengeometrie den Anforderungen welche ein Unternehmen an eine Neuentwicklung stellt so k nnen entsprechende Geometrieparameter durch eine semantische Feature Technologie die einen R ckschluss auf Gewicht Gr e Leistung sowie diverse weitere Flugparameter zul sst gebildet werden Wird dieser Geometrie aerodynamischen Eigenschaften zugewiesen so l sst sich ein R ckschluss auf die Flugmission des Flugzeuges bilden Seite 51 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Zus tzlich wird in CATIA V5 ein Netz finiter Elemente mit all seinen Randbedingungen hinterlegt werden d e u eren Lasten welche durch die Flug
3. Start Steigflug ee Wachstumsgrenze 1 il ve i Vanantenentwickiung Anfig Landung oe f F E a Rumpflange Vanantenentwickiung Abflugmasse kg OD Basismuster Varianten und Derivate Beirisbsissrnasse Abllugmasse 0 6 Boeing 8737 300 Basis 4 Boeing B737 400 Boeing B737 500 tats chliche Werte gt Airbus A300 Airbus A310 Boeing B767 200 Basis Bosing B767 300 gt DC10 tatsachliche Werte berechnete Werte Betriebsleermasse kg Betriebsleermasse kg 120000 140000 160000 180000 200000 220000 240000 260000 280000 45000 50000 55000 60000 65000 Abflugmasse kg Abflugmasse kg Abbildung 10 Vergleich theoretischer und praktischer Familiendaten Quelle Kraus k 12 Seite 22 Stand der Technik FASTR FASTR Flexible Sizing To Requirements s 2 ist eine analytische Skalierungsmethode die sich auf die Daten vorhandener Flugger te st tzt Hiermit k nnen z B Flugzeugfamilien in ihrer Gr e skaliert werden und Aussagen ber die Effizienz des skalierten Flugk rpers in Hinblick auf eine ge nderte Flugmission getroffen werden so dass eine bessere Grundlage zur Entscheidung f r bestimmte Baugruppen und Systeme entsteht In Abbildung 11 ist die Skalierung eines A400M beispielhaft anhand ge nderter Flugmissionsdaten aufgezeigt CAD Daten werden durch das von Schieck erarbeitete Programm ebenfalls nicht generiert nderungen relativ zum skal
4. 6 Om ru ajk prj i j ocecocccec anpa Ka Abbildung 76 Zeichnungserstellung und Aktualisierung F r die weiteren hier aufgef hrten Entw rfe 6C03 und 6C04 wurde ebenfalls lediglich ein Tag f r die Modifikation der Struktur aufgewendet Zu Ende des Projekts wurden die Master Line wie auch die Hilfsgeometrien aus Testgr nden nochmals komplett berarbeitet Es sollte untersucht werden ob sich die Variabilit t der Master Line wesentlich steigern lie ohne dabei gro e Wiederholschleifen oder gar Neukonstruktionen hervorzurufen So wurde z B der Antrieb des Typs 7D f r den Entwurf gr erer Flugzeuge stark flexibilisiert oder f r den Fl gel eine negative Pfeilung in einem Arbeitsaufwand von einigen Wochen durch nderung der Master Line und der betreffenden Hilfsgeometrien des Typs erm glicht Die anschlie enden Reparaturen die an der Struktur des Typs 7D durchzuf hren waren beschr nkten sich dabei lediglich auf wenige Stunden ein unerwartet gutes Ergebnis Der Umgang selbst mit derart komplexen Strukturen erschien relat v leicht da der Konstrukteur durch die immer w ederkehrenden Methodiken stetig vertrauter mit der Thematik wird Im Vergleich zu den CATIA V4 Entwirfen f hrten die Reparaturen schlie lich zu kontinuierlich robuster werdenden und durchdachteren Konstruktionen Ein Umstand der nicht zuletzt zu wachsendem Unternehmenswissen f hren kann 5 4 Parametrisierung in der Fertigung Durch die Abh
5. Datei Bearbeiten Ansicht Einf gen Format Extras Tabelle SmarTeam Fenster Unterschrift PROGRAM Pegasus Rebell CONFIGURATION 6C01 TITLE Electrical Load Analysis ELA Doc No ELA 6C01 SA er PSY resp resp Page History Les First Issue for Review u imi a li i n 7 mi 73 a sto Seite 1 Ab 1 1 4 Bei 12cm Ze 13 Spi mak EnD ERW GB Englisch US Abbildung 60 Einfiigen einer elektronischen Unterschrift in ein Worddokument Dabei ist der grundlegende Aufbau des HESY PADs sehr einfach Durch vier Sensoren auf einer Unterlage werden elektronische Signale an eine Schnittselle geleitet Wird Druck auf diese Platte ausge bt so ndert sich das elektronische Signal gleicherma en Wird der Signal und damit der Seite 98 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Druckverlauf ber der Zeit aufgetragen Abbildung 61 so ergibt sich ein einzigartiges Muster das zur Unterschriftenerkennung herangezogen werden kann Da dieses Patent bereits gerichtliche Anerkennung b 1 geniest ist es ein idealer Kandidat f r eine rein elektronische Datenverwaltung In Zusammenarbeit mit Baltus Tholl und Greiner g 3 wurde ein Szenario f r einen m glichen Datenfluss entwickelt Dabei wird das HESY Signal mit den f r diese Arbeit entworfenen Dokumenten sowie mit dem PDM System selbst in Verbindung gebracht Abbildung 61 HESY Signaldarstellung zur forensischen A
6. Durch diese spezielle Form der Unterschriftenintegration in ein PDM k nnen unterschiedlichste Software Dokumente eingepflest werden Dieses Vorgehen ist dabei nicht mehr auf zweidimensionale Dokumente beschr nkt Mehrdimensionale Dokumente wie die DDs k nnen nun auch als Urkunden herangezogen werden vergleiche Abbildung 50 Abbildung 51 und Abbildung 59 SmarTeam File Edit Actions View Tree Tools Window Help JBOSS SD saa VSAM FPS OHA rim amp EI CATIA Parts CATIA Part Data Chart ID Description State Revision Part Number Profile Card Links Notes Revision Viewer iM Quader Part quader2 Part C AT A Pa rt quader3 Partt quaderd Testobjekt1 Teil2 teil23 teil Part Document ID CATPRT 0264 Part Part Revision State Checked In v Partt Part Unterschrit eT o Pan Part Part Part Part Description mm OMOOODOD in in Kim Platte mit Loch Teil2 CATPRT 0263 Teile CATPRT 0264 teil im Sii Bitte schreiben E SAA einf gen abbrechen Material Context Document 2 SMARTEAM SMARTEAM Editor Copyright 2003 SmarTeam Corporation Ltd All rights reserved gt User login greiner Abbildung 62 Unterschriftenmaske des HESY Pads in Verbindung mit SmarTeam Seite 100 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test 5 Der parametrisierte Flugzeugentwurf im Test Speziell im Kleinflugzeugbau wird h ufig Wert auf sthetik
7. 022 001 00 6 022 103 00 023 001 00 4 Produkt 022 200 00 OD 024 001 00 5 Produkt 022 201 00 O ATA 57 10 Center Wing Box 5 Produkt 022 102 00 020 121 00 6 022 201 00 O 020 122 00 021 100 00 021 101 00 021 102 00 021 103 00 022 100 00 ID 022 101 00 i 022 102 00 i 022 103 00 023 100 00 023 102 00 023 103 00 O 024 100 00 024 101 00 p 024 102 00 Baugruppe Fl gel 024 103 00 O ATA 57 20 Outer Wing Box O ATA 57 30 wing Tip DO ATA 57 60 Aileron O ATA 57 80 Landing Flaps O Bolzen_Schrauben O Hilfskonstruktionen ATA 61 Propellers Untersegment x Untersegment y Untersegment z ATA 71 Powerplant ATA 72 Engine 2 ATA 77 Engine Indication Auszug aus CATIA Stickliste Ir ATA e Abbildung 27 Auszug aus der Verzeichnisstruktur des Pegasus Rebell 6C rechts eine schematisierte Darstellung Im Produktnummerkreis ist f r die erste Ziffer bei Baugruppen die Positionsangabe bei Systemen die Kategorisierung hinterlegt Die folgenden beiden Ziffern dienen der Aufz hlung Als Abartennummern dienen die letzten beiden Ziffern der Identifizierungsnummer Sie beginnen mit OO f r das Original und enden mit 99 f r neunundneunzig m gliche Abarten Der Verpackungsindex wird nur innerhalb der Produktion aktiv und kann die Zust nde O f r unverpackt und 1 f r verpackt annehmen findet im weiteren Verlauf dieser Arbeit jedoch keine
8. Joint Aviation Authorities Committee Joint Aviation Requirements JAR TSO Technical Standard Orders Change 3 Westward Digital Limited 37 Windsor Street Cheltenham Glos GL52 2DG United Kingdom 28 April 1998 Kallmeier J Wissensmangement im Entwicklungsprozess der Flugzeugsysteme Grundlagen und Anwendungen Fachhochschule Hamburg November 2000 Kammer K und Bernhardt R VDI Richtlinie 2215 Datenverarbeitung in der Konstruktion Organisator sche Voraussetzungen und allgemeine Hilfsmittel Verein Deutscher Ingenieure D sseldorf 1980 Beuth Verlag GmbH Berlin und K ln Karagah A Entwicklung eines Werkzeugs f r den Vorentwurf von Raumstations Subsystemen Institut f r Raumfahrtsysteme Universit t Stuttgart 2002 05 17 Seite 133 Literaturverzeichnis k 4 k 5 k 6 k 7 k 8 k 9 k 10 k 11 k 12 k 13 k 14 l 1 l 2 l 3 1 4 Seite 134 Kaufmann M Entwurf eines Antriebskonzepts f r ein unkonventionelles Flugzeug Studienarbeit Institut f r Luftfahrtantriebe Universit t Stuttgart 2003 Kaufmann M Systemintegration in un konventionelle Flugk rper Diplomarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2004 Kempf U Elektrische Systemintegration in un konventionelle Flugk rper Diplomarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2004 Ke ler und Garbisch Firmeninformationen AIRBUS Deutschland GmbH Hamburg 2002
9. Entwurfsdiagramm f r Flugzeuge zertifiziert nach FAR JAR 23 und 25 Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2002 Lissys Firmeninformationen PIANO Lissys www lissys demon co uk United Kingdom 2003 m 1 m 2 m 3 m 4 m 5 m 6 m 7 m 8 m 9 m 10 m 11 m 12 m 13 n 1 o 1 Literaturverzeichnis Mack K W Der Vertikalstart als Vortriebsproblem Luftfahrttechnik Band 4 VDI Verlag D sseldorf 1958 Mack K W Wege zum Vertikalstartflugzeug Luftfahrttechnik Band 7 VDI Verlag D sseldorf 1961 Marovic B Kinematiken in und FEM Analysen an un konventioellen Flugk rpern Studienarbeit Institut fir Flugzeugbau Universitat Stuttgart 2006 Martin J L Master Minimum Equipment List Boeing 777 Federal Aviation Administration Flight Standards Division Aircraft Evaluation Group ANM 270S 1601 Lind Ave S W Renton Washington 98055 4056 Masing W Handbuch der Qualit tssicherung Carl Hanser Verlag M nchen Wien 1980 ISBN 3 446 12969 3 MathSoft Inc Mathcad 2000 Benutzerhandbuch MITP Verlag GmbH Bonn 2000 Microsoft Corporation Produktinformationen Visual Basic for Applications www microsoft com products USA 2003 Microsoft Corporation Produktinformationen Visual Studio NET 2003 www microsoft com products info default aspx View 22 USA 2004 Microsoft Corporation Produktinformationen Office Produkte www microsoft com products i
10. Abbildung 68 Modifizierte Master Line links mit Strukturverletzung Quelle Tholl t 1 105 Abbildung 69 Gesamtprodukt Pegasus Rebell 6C01 000s000000000000000000000uu00000000000000000 106 Abbildung 70 Die 6C02 symbolisiert einen Viersitzer mit Standardantriebsaggregat und verbreitertem RUMDi esiones ero isane r E E EEEE 107 Abbildung 71 Eine 4 sitzige Variante mit gestrecktem Fl gel die Pegasus Rebell 6C03 108 Abbildung 72 Unkonventioneller Ansatz die Pegasus Rebell 6CO4 ccssscccccccsssseeees 109 Abbildungs 3 PEGASUS Repel TON u a aan 110 Abbildung 74 Modellaufbau und Schwebeflug des VTOL Antriebskonzepts 00 111 Abbildung 75 Aktualisierung der parametrisierten Konfiguration Pegasus Rebell 6C02 113 Abbildung 76 Zeichnungserstellung und Aktualisierung cccsss000000000000ssnsnsnnnnnnnnnnnnsssnnnnen 114 Abbildung 77 Erstes Hallen Layout links aktuelle Situation rechts mit vergr erter Baserungsm shchkKel 52 2 e anaa see aaee aosda aeae aai 115 Abbildung 78 Durch die Parametrisierung modifiziertes Fl gelnegativ csssssssees 115 Abbildung 79 Konstruktive Festlegung der Parametrisierung ccssssssssccccccssssssssseees 120 Abbildung 80 IFB Textiltechnikum als parametrisierte Simulation 000000000000000000000000 124 Abbildung 81 Dokumentenfluss an einem speziellen Beispiel des System Engineerings Quelle nach Kessler K 7 cc
11. Den Haag 1998 ISBN 90 6275 484 8 Bitter P Gro H Hillebrand H Schmidt D und Weihe A Messerschmitt B lkow Blohm GmbH Technische Zuverl ssigkeit 2 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo 1977 ISBN 3 540 08237 9 ISBN 0 387 05421 9 Braun I Erstellen eines Basisschulungskonzepts f r CATIA V5 R12 Diplomarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2004 Breiing A und Flemming M Theorie und Methoden des Konstruierens Springer Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo 1993 ISBN 3 540 56177 3 Bridel Preliminary Design Process Daimler Benz Aerospace LME11 24 96 ch4 Miinchen 1996 Br ning G Hafer X und Sachs G Flugleistungen Springer Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo 1986 ISBN 3 540 16982 2 ISBN 0 387 16982 2 Cassell R Smith A and Baldwin J Analysis of Aircraft Landing System Integrity The Microwave Landing System presented at IEEE ANTEM Ottawa Canada August 1994 Daenzer W F und Huber F Systems Engineering Methodik und Praxis 8 Auflage Verlag Industrielle Organisation Z r ch 1994 ISBN 3 85743 973 4 Delmia Corp English Online Documentation Delmia V5 R13 and Process Detailing amp Validation Suite 900 N Squirrel Road Suite 100 Auburn Hills MI 48326 USA 2003 Department of Defense MIL STD 882D Standard Practice For System Safety Department of Defense USA Febr 2000 Dias Figueiredo M P Moderne Konstrukti
12. Die Disparit t die sich zwangsweise durch die unterschiedlichen Ans tze von Level und Level 2 ergeben kann genutzt werden die schnelle Vorhersage durch die Level 1 Arbeitsgruppe zu validieren Damit kann eine bessere Vorhersagegenauigkeit f r sp tere Entw rfe erreicht werden S mtliche FEM Netze und Solid Modelle sind in Hinblick auf die sp tere CFD Einbettung in die CATIA V5 Umgebung entworfen So wird es m glich sein ohne weitere Schnittstellen und damit ohne zus tzlichen Datenverlust eine numerische Analyse zus tzlich zur oben beschriebenen schnellen analytischen Flugphysik durchzuf hren Als Ergebnis hierf r ist eine L sung angestrebt die analog zur FEM Level 2 Analyse die Vorhersagen der in die Schnittstelle integrierten zum Teil empirischen Ans tze best tigen und verfeinern soll Zus tzliche Untersuchungen wie die K hlluftumstr mung der Zylinder Abbildung 52 k nnen ebenfalls typische CFD Aufgaben sein Da jedoch der Rechenaufwand einer CFD L sung hohe Computerleistung erfordert wird auch nach Integration der CFD Algorithmen in diese Projektumgebung die oben aufgef hrte analytische L sung f r die schnelle Auslegung und Konfigurationenoptimierung Bestand haben Seite 89 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te 4 3 3 Der VTOL Antrieb als unabh ngiges Entwicklungsproblem F r ein senkrechtstartendes Flugger t sind bei Mack m 1 m 2 di
13. Reynoldszahl Rumpf 28960000 Ref Pfeilwinkel max Dicke 1 DELTAmax H Reynoldszahl Fl gel 4874000 Rew Position der max DickeFligel 05 H Fl geltiefe 1 38 c m relative Dicke Fl gel I ein eu Se Eisen PO As ndynama oo Pa Referenzfl che ff a Auftriebsbeiwert Canard zz Auftriebsbeiwert H henleitwerk z Referenzfl che Canard zm Referenzfl che H henleitwerk zz Streckung Fl gel Reynoldszahl Nasenleistenradius IM Pfeilwinkel Nasenleiste Zuspikzung Fhigel 0 6871165644 Fl chenbelastung in dem Diagramm ae eng 69 309431024 G251 T0 kg m 69 309431024 6252 10 kg n Yerdehung Fl gel Pfeilwinkel t 4 Linie Fl gel DD Pfeilwinkel der Max DickeHLw fo Vorgaben Fl gelwiderstand Nickmoment Klappenwid Pfeilwinkel t4 Linie HLW DELTAC4h Pfeilwinkel t 4 Linie Canard DELTAC4c Pfeilwinkel t 4 Linie SLW DELTACA4y Fl gelfl che SLW 2 Sy mF Zuspitzung HL W k lamdah Zuspitzuna Canard k lamdaf Punkt 2 berlagert sich mit Punkt 1 mit P konstant Gesch tzte Leistung konstant 160 F hp mit G konstant Gesch tztes Abfluggewichts konstant 1111 GTO kg Leistungsbelastung in dem Diagramm 8 7019746411 GzP1 TO kg kW 8 7019745411 GzP2 TO kg kW Leistungsbelastung in dem Diagramm Fl chenbelastung in dem Diagramm Gewicht des Flugzeuges 73923159425 G1 T0 ka 1392 3159425 G2 T0 kg Notwendige Leistung des Flugzeuges 12767217164 P1 hp 127 67
14. Seite 25 Stand der Technik CATIA V5 CATIA V5 wurde als Konkurrenzprodukt zum CAD System Pro ENGINEER welches eine moderne Oberfl che bietet entwickelt Die St rke die CATIA V4 in der Freiformfl chentechnologie bietet wurde nach und nach auf V5 portiert Die Version 5 von CATIA ist heute der Version 4 durch die vollst ndige Parametrisierung berlegen Zus tzlich bietet die moderne Oberfl che einen schnelleren Zugriff z B zu den Analysedaten Gewicht Oberfl che Haupttr gheitsachsen Tr gheitsschwerpunkt und somit wesentliche Vorz ge welche eine umfassende Feature Technologie VDI Richtlinie 2218 e 3 in ein und derselben CAx Systemwelt ben tigt f r das neu vorgestellte Modell des parametrisierten Entwurfs siehe Abschnitt 4 ein erheblicher Vorteil da alle Daten in ein und derselben Systemumgebung zur Verf gung stehen Dies f hrt bedingt durch seine leichte Zug ngigkeit zur Parametrisierung zu einer guten Symbiose mit der im weiteren Verlauf dieser Arbeit vorgestellten Entwurfsphilosophie siehe Abschnitt 3 Zeitaufw ndig dagegen ist zum gegenw rtigen Zeitpunkt jedoch noch das Bereinigen der Dateien Die Parametrisierung der CATIA Version 5 l sst eine geometrische w e auch parametrische Abh ngigkeit von ganzen Strukturen und Produkten zu Diese neue Technologie erm glicht es ein komplettes Flugger t n bestimmten Grenzen komplett durch Parameter zu steuern und zu ver ndern Selbst bereits
15. rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Wird die Systementwicklung tief in den Entwurf hineinverlegt so stellt sich f r eine Systemauslegung die Frage der Eigenverantwortung und des Wissens Die Anforderungen sind jedoch dieselben w e zu einem sp teren Zeitpunkt der Entwicklung s e erh lt dadurch eine gewisse Dominanz denn nun k nnen Systemkriterien das Flugzeugdesign aktiv beeinflussen K nnen die Fragen die ein System betreffen bereits m fr hen Stad um des Entwurfes beantwortet werden so gibt es der Systementwicklung den gr t m glichen Freiraum f r dessen Gestaltung Sind zudem die Randbedingungen welche durch die Integrationsbedingungen gegeben werden zu definieren ohne dabei die endg ltige Form und Gr e der Struktur selbst einzufrieren so kann durch geeignete Beeinflussung dieser das System unge ndert bleiben Beispielsweise spielt die Gestaltung der Cockpitgr e f r die Sitzauslegung solange keine Rolle wie sie die Integrationskriterien des Sitzes nicht beeinflusst Die Form und Gr e des Cockpits kann im Nachhinein ge ndert werden ohne die Sitzentwicklung zu beeinflussen Wird diese Voraussetzung genutzt so lassen sich Systeme fr hzeitig auf die sp tere Flugmission auslegen und in das Flugger t integrieren siehe auch Kempf Durch die eigenverantwortliche Entwicklung lassen sich Ideen aus dem Systemwissen anderer Flugger te fr hzeitig in das neu zu entwerfende Flugzeug einbringen Auch la
16. tzlichen Lagerungsraum und damit durch erh hten finanziellen Aufwand betrieben werden k nnte Abbildung 58 Negativform der rechten Rumpfh lfte links automatisierte Lagerhaltung der virtuellen Fabrik rechts S mtliche beweglichen Elemente w e z B Roboter und Schubf cher sind kinematisch bedingt wodurch eine realistische Einsch tzung der Produktionsabl ufe gew hrleistet werden kann Schwei t tigkeiten wie sie f r das Fertigen eines Stahlrahmen notwendig sind wurden nicht vorgesehen die Rahmentr ger beider Typen gelten als Kaufteile 4 4 Dokumentation zur fr hzeitigen Systemauslegung Die Dokumentation wurde mit Ausnahme der Functional Hazard Analysis und der Master Minimum Equipment List stichpunktartig in Microsoft Excel bzw Word verfasst Dadurch lassen sich Abh ngigkeiten der Dokumente untereinander leicht erkennen und teilweise automatisieren Die Prosa kann nachtr glich in diese Skelette eingef gt werden Zur grundlegenden Projektbeschreibung ist die Aircraft Requirement Specification durch die Vorgaben der Schnittstelle Pegasus Rebell verfasst In hr stehen die Anforderungen an das Flugger t in bereinstimmung mit der Bauvorschrift FAR JAR 23 f r Kleinflugzeuge Als Pr fbedingungen gelten die Vorgaben der RTCA DO 160 178 wie auch die FAR JAR 23 selbst Des weiteren wird die Konstruktionsweise beschrieben die im Projekt umgesetzt werden soll In der MMEL wird die Anzahl der zur Verf gung stehenden Ger t
17. Abbildung 14 und soll m weiteren Verlauf als Grundlage f r diese Arbeit betrachtet werden Es kann jedoch erhebliche Unterschiede von Flugzeughersteller zu Flugzeughersteller und von Projekt zu Projekt geben Seite 30 Datenfluss und Organisation 1m Entwicklungsprozess 2 1 2 Projektphasen in der Luftfahrt Allgemein wird die Entwicklung eines Produktes in verschiedene Stufen und Schritte gegliedert Nach VDI Richtlinie 2221 wird die Entwicklung eines Projektes in vier Phasen eingeteilt Phase 1 definiert die Aufgabenstellung Der erste Entwurf welcher die Randbedingungen der Aufgabenstellung erf llt beschreibt den Umfang der zweiten Phase Phase 3 spiegelt die eigentliche Entwicklung wider die Dokumentation und die weitere Realisierung des Projekts wird in der letzten Phase erarbeitet Moderne Luftfahrtprojekte werden ebenfalls in vier Phasen Konzeptphase Entwurfsphase kritische Entwicklungsphase Qualifikation in Abbildung 14 als Conceptual Design Preliminary Design Detail Design und Testing bezeichnet mit anschlie endem Serienanlauf und hinterhergeschalteter Serienfertigung unterteilt die Produktionsphase Production beginnt vor der Qualifikationsphase da f r die Qualifikationstests seriennahe Produkte ben tigt werden Dieser Abschnitt der Produktionsphase wird auch als Vorserienproduktion bezeichnet Mit dem go ahead wird die 4 Phase eingeleitet die hier nicht explizit aufgef hrt wird Meist erfolgt eine b
18. BEISPIEL UN KONVENTIONELLER FLUGGER TE nuesneesnnnannnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 64 4 1 Grundlegende CAD Strukturen ccccccccccsssssssssssscccsssssssssssssccccsccsssssssccccssssesssscssees 64 4 1 1 ATA Aufteilung Produktstruktur und Nummernkreise uneeesessssssseseeeeeeennnnnnnnnnnnnn 66 4 1 2 Parametrisierung der CAD Elemente und Festlegung der Vorgehensweise 71 Seite 4 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus 4 2 Die interaktive Produktsteuerung durch das Programm Pegasus Rebell 71 4 3 Projektstr ktur Im CAD sccccscectasssevcnssstcscestussexecuscsessedetacousesvesiastesssaskesscsutisceceossesaceudousssuase 82 4 3 1 Master Line der Pegasus Rebell 6C und TD 2222222200000nnnnnnnnnnnnnnnennnenn 82 4 3 2 Parametrisierter Flugzeugaufbau der Produktstruktur cccccccccssseesseeceeeeeeeeeeeeees 85 4 3 3 Der VTOL Antrieb als unabh ngiges Entwicklungsproblem 0 90 4 3 4 Einbindune der Fertisunsstechnik ara sn a 94 4 4 Dokumentation zur fr hzeitigen Systemauslegung ssss000000000000000ssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnne 95 5 DER PARAMETRISIERTE FLUGZEUGENTWURF IM TEST ccceeeeeeeees 101 Sl Das Referenzprodukt m CATIA VA uuunenenei aka ios esisin 101 5 2 Generierung einer virtuellen Produktpalette in CATIA V5 cccssssssec
19. Der eigentliche Vorteil der Parametrisierung zeigte sich beeindruckend bei der Variantenentwicklung Durch simples Manipulieren der wesentlichen Parameter ber die Schnittstelle Pegasus Rebell konnte eine neue Variante an nur einem einzigen Tag entworfen werden Dabei wurden s mtliche Teile automatisch und interaktiv aktualisiert Abbildung 75 Die Zeichnungsaktualisierung aller zum gegenw rtigen Zeitpunkt vorhandenen Baugruppen und Einzelteilzeichnungen wurde ebenfalls durchgef hrt siehe Abbildung 76 Zeitaufwand hierf r etwa eine Stunde Der Arbeitsaufwand f r den Konstrukteur beschr nkte sich auf wenige Stunden f r den Entwurf des Typs 6C02 Die Erstellung der ersten FEM Analyse brachte keinerlei zeitliche Vorteile Im Gegenteil Durch die Verkn pfung mit der Struktur muss hier ebenfalls ein erh hter Aufwand f r den Typ 6CO1 kalkuliert werden Alle drauffolgenden Analysen lassen sich aber mit einem Zeitaufwand von wenigen Stunden bemessen je nach nderungsgrad Bedenkt man die h ufigen konstruktiven nderungen die innerhalb einer Entwicklung nicht zuletzt aufgrund der FEM Ergebnisse durchgef hrt werden so wird der sich daraus ergebende Geschwindigkeitsvorteil schnell deutlich Seite 113 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test Tiap mem rei nimm ET aaj ra Fe aa TTT Se CA Fb Es a yu Te Gan D pa Ga oarnr Gala 2 Gam Qua ate a a Gaia au TL oan gua Sara Gam Qa Gam oO Je ru
20. Der nennenswerte Vorteil der sich aus der Manipulierbarkeit ergibt ist durch Abbildung 70 zu erkennen Der Typ 6C02 symbolisiert einen viersitziges Flugzeug mit alternativem Antrieb Als Modifikationen die von Hand durchgef hrt werden mussten gelten lediglich die Sitzbank und der getauschte Verbrennungsmotor vergleiche Abbildung 50 und Abbildung 52 Seite 106 Der parametrisierte Flugzeugentwurf im Test Abbildung 70 Die 6C02 symbolisiert einen Viersitzer mit Standardantriebsaggregat und verbreitertem Rumpf Kollisionen und Ungereimtheiten die sich durch die unterschiedlichen Randbedingungen zwangsweise ergeben wurden mit Hilfe der Kollisionsbetrachtung erfasst und beurteilt Das Ergebnis dieser Beurteilung kann in die Steuerung der Schnittstelle Pegasus Rebell oder konstruktiv abh ngige Parametrisierung einflie en so dass dieser Umstand bei weiteren Modifikationen der Master Line bzw der Flugmission Ber cksichtigung findet Durch diese Vorgehensweise kann z B verhindert werden dass ein Rumpf zu klein f r die Integration der Systeme konzipiert wird die Systeme erreichen dadurch eine gewisse Entwurfsdominanz Seite 107 Der parametrisierte Flugzeugentwurf im Test Abbildung 71 Eine 4 sitzige Variante mit gestrecktem Fligel die Pegasus Rebell 6C03 Weitere gerechnete Varianten des Typs 6C sind in Abbildung 71 sowie Abbildung 72 zu sehen Die taillierte Form des Typs 6C04 ist durch das gr ere Bauvolumen des alte
21. Dokumententyp Definition Drawing Work Package List m Baugruppe I ERS Dokumentennummer M DD 3110 061 001 WPL 6C01 E3410 091 0001 091 111 00 EE J ee ee Laufende Nummerierung Sa 001 999 ATA Kapitel Flugzeugtypenbezeichnung 6C Typ 01 Konfiguration Ger tenummer 31 Hauptkapitel 10 Unterkapitel Abbildung 30 Gemischtes Verbundnummern links und Parallelnummernsystem rechts Durch die Aufteilung in diese verschiedenen Nummernsysteme soll gew hrleistet werden dass jedes Dokument eindeutig und z gig zu identifizieren ist der Bezug auf die Baugruppe bzw Bauteile ist durch die Nummer selbst leicht herzustellen detaillierte Erkl rung siehe Kempf Seite 70 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te 4 1 2 Parametrisierung der CAD Elemente und Festlegung der Vorgehensweise Hinsichtlich der Parametrisierung bietet CATIA V5 verschiedene M slichkeiten geometrische Abh ngiskeiten zur erzeugen Parametrisierung eines Bauteils durch Bedingungen Die einfachste und wohl g ngigste Methode ist d e Parametrisierung der Grundgeometrien Dies ist z B ber den Skizzierer der Part Design Umgebung m glich Hier lassen sich diverse Drahtgeometrien bedingen und durch die Ver nderung derer Parameter manipulieren Diese grundlegende Variante wird in Abbildung 31 genutzt um Bauteile hier einen Pilotensitz unabh ngig
22. GmbH D sseldorf 1994 Vost M FEM Analysen f r un konventionelle Flugger te Studienarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart Stuttgart 2005 Warnecke H J und Schraft R D Industrieroboter Handbuch f r Industrie und Wissenschaft Springer Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo 1990 ISBN 3 540 50934 8 ISBN 0 387 50934 8 Wilkinson P J und Kelly T P Functional Hazard Analysis For Highly Integrated Aerospace Systems P J Wilkinson Performance and Control Systems Department Rolls Royce Commercial Aero Engines Ltd P O Box 31 Derby DE24 8BJ T P Kelly Rolls Royce Systems and Software Engineering University Technology Centre Department of Computer Science University of York Heslington York YO 5DD Witschi U Erb A und Biagini R Projekt Management Der BWI Leitfaden zu Teamf hrung und Methodik 4 Auflage vollst berarbeitet Verlag Industrielle Organisation Z rich 1996 ISBN 3 85743 983 1 Xie X und Haberland Ch A new numerical design tool for concept evaluation of propeller aircraft Institute of Aeronautics and Astronautics Technical University Berlin Germany 1999 Seite 139 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Anhang Der Datenfluss in einem modernen Luftfahrtunternehmen mit unterschiedlicher Nomenklatur und Zielsetzung Wenn auch bei AIRBUS eine andere Nomenklatur verwendet wird so l sst sich dennoch die in dieser Arbeit aufge
23. HELLA h 6 ein Programm zum Erzeugen einer lichtreflektierenden Oberfl che ist eine solche f r einen konkreten Anwendungsfall programmierte Schnittstelle Programmierte Interaktionen zwischen mehreren Komponenten Baugruppen oder gar ganzen Systemen sind in der einschl gigen Literatur jedoch nicht bekannt Einfl sse einer nderung eines Modells auf darauffolgende und davon abh ngige Modelle sind in der Version 4 x nur durch deren explizite nderung m glich Ein Umstand der eine ver nderliche Gesamtkonfiguration nur durch die direkte Steuerung jedes einzelnen geometrischen Elements erm glichen w rde ein gro er Aufwand welcher den Nutzen der in Abschnitt 3 aufgef hrten Entwicklungsmethodik in Frage stellen w rde Jedoch sind Daten der Version 4 n die Version 5 portierbar die dort zur Verfugung stehenden Parameter konnen ebenfalls in der V5 Umgebung genutzt werden Anderungen die an einem Bauteil durchgefiihrt werden und Einfluss auf andere Teile haben sind in V4 getrennt zu pflegen D h die Geometrie eines Bauteils ist als fest anzusehen Bei nderungen innerhalb einer Baugruppe kann so eine ganze Anderungskaskade ausgel st werden siehe auch Abschnitt 2 1 5 Zehnerregel Fur eine geregelte Dokumentation sollten in einem Unternehmensverbund klare und vor allem eindeutige Regeln aufgestellt werden Dieses Wissen sollte explizit geschult werden um s cher zu stellen dass es korrekt in die Produktstruktur einflie en kann
24. Integrated Parametric Aircraft Design ICAS 2002 Congress Institute of Aeronautical Engineering Technische Universit t M nchen 2002 R amp K Consulting Projektinformationen Domino www rkconsulting de projekte htm R amp K Consulting Bruchsal 2004 02 05 Rolls Royce plc The Jet Engine Renault Printing Co Ltd Birmingham England B44 SBS ISBN 0 902121 2 35 Seite 136 Literaturverzeichnis r 9 r 10 r 11 r 12 r 13 r 14 r 15 r 16 r 17 r 18 s 1 s 2 s 3 s 4 s 5 Roskam J Airplane Design Part 1 Roskam Aviation and Engineering Corporation Rt4 Box 274 Ottawa Kansas 66067 USA 1989 Roskam J Advanced Aircraft Analysis DARcorporation Lawrence Kansas 66044 USA Roskam J Airplane Design Part VI Preliminary Calculation of Aerodynamic Thrust and Power Characteristics DAR Corporation Second Printing USA 1990 Roskam J und Lan C T E Airplane Aerodynamics and Performance Kansas 1997 ISBN 1 884885 44 6 Roth K Konstruieren mit Konstruktionskatalogen Band I Konstruktionslehre 3 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 2000 ISBN 3 540 67142 0 Roth K Konstruieren mit Konstruktionskatalogen Band II Konstruktionskataloge 3 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 2001 ISBN 3 540 67026 2 Roth K Zahnradtechnik Stirnrad Evolventen Verzahnungen 2 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 2001 ISBN 3 54
25. Joint Definition Review bezeichnet wird zugestimmt so kann mit einer detaillierten Konstruktion Entwicklung begonnen werden In der JDP ist es m glich dass mehrere konkurrierende Lieferanten dasselbe System entwerfen Die Auswahl auf den k nftigen Lieferanten sollte jedoch sp testens in dieser Zeit getroffen werden da sonst die Gefahr besteht dass sich einige Lieferanten aufgrund der hohen Vorleistungskosten aus dem Wettbewerb zur ckziehen 2 Entwurfsphase Preliminary Design Phase PDP In der Entwurfsphase werden die Systeme in Zusammenarbeit von Hersteller und Lieferanten konkretisiert Sie endet mit dem Preliminary Design Review PDR eine ebenfalls speziell anberaumte Besprechung an der alle interferierenden Partner teilnehmen und dem entsprechenden definierten Entwicklungszustand zustimmen signalisiert das Ende dieser Phase Die Dokumentation und Qualifikation ist auf entsprechenden Stand welcher die Funktionsweise und Sicherheit des Systems gew hrleistet zu bringen Vor Abschluss dieser Phase sollten alle geforderten Daten dem jeweiligen Kunden zur Pr fung bermittelt werden Haben die Daten bestand kann das PDR eingeleitet werden 3 Entwicklungsphase Critical Design Phase CDP In der Entwicklungsphase werden alle Entwicklungsschritte auf Schwachstellen gepr ft sowie die Dokumentation und Qualifikation auf einen vordefinierten Stand gebracht welcher ein Versagen Fehlverhalten oder Anpassungsproblem unterbinden so
26. Kelm R und Grabietz M Multidisciplinary Aspect of Aeroelasticity in the Pre Desgin Phase for a New Aircraft Daimler Benz Aerospace AIRBUS GmbH Hamburg Ingenieurb ro Michael Grabietz Schmallenberg Germany Kiekebusch B MID Meniigesteuertes interaktives Designen mit physikalischer Zusatzbedigung aerotechnic Burghard Kiekebusch Harsfeld 1995 Kittmann K Modifikation und Test eines Senkrechtstarters im Ma stab 1 6 Studienarbeit Institut f r Flugzeugbau Kybernetik Universit t Stuttgart 2005 Kling J H Master Minimum Equipment List AIRBUS Industries A 330 Federal Aviation Administration Flight Standards Division Seattle Aircraft Evaluation Group SEA AEG 1601 Lind Ave S W Renton Washington 98055 4056 Kraus M Variantenentwicklung bei Verkehrsflugzeugen Lehrstuhl f r Luftfahrttechnik Technische Universit t M nchen 1997 K chemann D Weber J Aerodynamics of Propulsion McGraw Hill Book Company Inc 1953 LCCC No 52 6541 Kuhr H und Mett H H Microstation J Seminar Eine praxisbezogene Einf hrung mit zahlreichen Ubungen B G Teubner GmbH Stuttgart Leipzig Wiesbaden 2001 ISBN 3 519 15045 X Lederbogen P Integration von Flugzeugsystemen in un konventionelle Flugk rper Studienarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2003 Leetsch R Schubvektorsteuerung f r unkonventionelle Flugzeuge Studienarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2003 Lenotte V
27. Produkt 00 001 10 23 02 2005 Produkt 010 001 00 Rumpf hm Produkt 030 200 00 Finne Lw Produkt 030 300 00 Seitenleitwerk AN produkt 030 400 00 H henleitwerk ME 002500 060 001 Cockpit JA DD 100 040 004 DD7100 040 004 1 b Referenzebenen Referenz MEDD 6100 040 001 DD 6100 040 001 1 a DDS5700 020 002 DD5700 020 002 1 Produkt 016 221 10 Produkt 016 221 10 1 lt Product 016 421 10 Product 016 421 10 1 A Produkt 018 200 00 Produkt 018 200 00 1 Lw Produkt 018 400 00 Produkt 018 400 00 1 lt N Produkt 035 001 00 Produkt 035 001 00 1 Produkt 035 101 00 Produkt 035 101 00 1 A Produkt 035 201 00 Produkt 035 201 00 1 MY Produkt 035 301 00 Produkt 035 301 00 1 A om Produkt 035 501 00 Produkt 035 501 00 1 SE Produkt 036 001 00 Produkt 036 001 00 1 Produkt 036 101 00 Produkt 036 101 00 1 ME Produkt 036 201 00 Produkt 036 201 00 1 aa Produkt 036 301 00 Produkt 036 301 00 1 Produkt 036 501 00 Produkt 036 501 00 1 ge Applications Aktualisierung l uft a Produkt 010 001 00 Produkt 011 404 00 1 aktualisiert S 32 vollst ndig Y 12Min 555ek bhrechen rg au fH amp ER gt E H A E oy BL DE ern MO MAAD AeA Danaa Hassan a 2 a A Start 38038 C Produkt Flugzeug EJ CATIA V5 f r Hochs E windows Task Man fi Neu Microsoft Wor MU 17 11 Abbildung 75 Aktualisierung der parametrisierten Konfiguration Pegasus Rebell 6C02
28. SITP in zeitlicher Reihenfolge geplant Die Art und Weise der Qualifikationstests f r Ger te wird ber die Qualification Test Procedure QTP erl utert Der Aufbau der Testapparatur und der Testablauf wird hierin genau beschrieben Die Ergebnisse des Qualifikationstests werden durch den Qualification Test Report QTR beschrieben Der Testplan f r die einzelnen Ger te eines Systems und die durchzuf hrenden Qualifikationstests die durch die unterschiedlichen QTPs beschrieben werden werden im Qualification Program Plan QPP der h ufig auch Qualification Test Plan kurz QTPL genannt wird aufgef hrt Blitzschlaggef hrdung Hochfrequenzabstrahlung und elektromagnetische Felder werden als Teilaufgabe der Qualifikation durch den Lightning High Interfering Radio Frequency HIRF Electromagnetic Impulse EMI Control Plan kurz LHECP beschrieben Diese Anforderungen haben der RTCA DO 160 bzw der Aircraft Specification des Flugzeuges zu entsprechen In der Declaration of Design and Performance DDP wird festgestellt anhand welcher Qualifikationsvorschrift ein Ger t gepr ft wurde und was es zu leisten vermag Dieses Dokument steht am Ende der ganzen Entwicklungsdokumentationskette und spezifiziert das Ger t als solches Zur Unterst tzung des Flugger teherstellers wird vom Systemlieferanten zur Zertifizierung des jeweiligen Lieferanteils ein Certification Support Plan CSP erstellt Hierin wird die Zertifizierungsleistung welche d
29. VTOL Antriebes vorhanden ist Auf der einen Seite ein konventionelles Flugger t bei dem die Automatisierung der Parameter im Vordergrund steht auf der anderen ein Projekt das die Parametrisierung nutzt um die physikalischen Unbekannten durch weiterf hrende Software und Test zu adaptieren Dieser Unterschied soll nicht zuletzt die M glichkeit der Integration unterschiedlicher Verfahrenswege die in einem Unternehmen eigentlich immer vorkommen vergegenw rtigen Die Seite 91 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te F higkeit dieses Datenflusses unterschiedliche Ans tze zu vereinen soll schlie lich einen gewissen Aspekt der Realit t widerspiegeln Ve gt Ay 049 501 00 Hubfa 602012TVP_PART1 1 HN 049 501 00 FAG 7 PART1 2 v 5 049 501 00 FA TYP_PART1 3 i PARTI 3 1049 501 00 FA TVP_PART1 4 Ay 049 501 00 FA TYP_PART1 5 049 501 00 FA TYP_PART1 6 049 501 00 FA TVP_PART1 7 AR 049 501 00 FA TYP_PART1 8 3 049 501 00 FA TYP_PART1 9 AR 049 501 00 FA TVP_PART1 10 2 00 Hubfan Schaufel Rotor 1 Schaufel R 901 00 HubFan Un M 049 901 00 Un A 049 901 00 Unterl Ay 049 901 00 Un 30049 901 00 Un AA 049 901 00 Un 50049 901 00 Unter M049 901 00 Unterlegs 1 049 601 00 Hubfan Pi 049 601 00 Pitchc N 49 601 00 Pitches a E J k h R l l E iR K IF he g L K K IE L l iN 5 k R K K E 1 I h
30. a typical and modern company was stated and ex post the philosophy explained above was fitted into the parallel and document based design process Additionally an interface was established to control the design dominant parameters To give system integration especially for unconventional projects the chance for an early step into the aircraft design the design task was split up into two different tasks into a conventional as well as an unconventional aspect This step allows system suppliers to provide their special know how in an earlier state of the development phase The following merge of both tasks is easily supported by the parameterisation and allows late design changes as well On base of this philosophy a simultaneous development process including the disciplines design engineering documentation and production is stated for a conventional as well as for an unconventional small airplane The procedures themselves act in accordance with standards used by large concerns and it was stated that the development time therefore can be reduced significantly Advantages and disadvantages on this new procedure are shown at the end The both computer aided design and product management including disquisition deals with a audit compatible development solution for small and medium sized business companies that design small airplanes in low but flexible production rates But even large concerns can use this disquisition due to equal aviation develo
31. an Ger ten die nicht direkt von der Master Line oder aufwendiger Hilfsgeometrie abh ngig sind zu finden Wird auch hier von einem Mindestanteil an Zusatzgeometrie zur Erzeugung der Struktur ausgegangen so verbleibt ein Datenmehraufkommen von etwa 20 30 Dies erscheint gering da in den Flugger ten eine nicht unerhebliche Anzahl von Formeln Bedingungen und Regeln stecken Zu diesem Zweck wurden die Parameter der Fl gelhilfsgeometrie durch geeignete Umgestaltung mit nur geringer Einbusse an die Flexibilit t um etwa 11000 Parameter und Formeln reduziert f r die Fl gelstruktur selbst bedeutet dies aufgrund der Mehrfachreferenzierung eine Reduktion um circa 3 Millionen Eine lediglich 5 ige Reduktion im Gesamtdatenaufkommen aber auch ein deutlicher Geschwindigkeitsvorteil beim Ansprechverhalten der betreffenden Hilfsgeometrie war die Folge Seite 121 Schlussbemerkung und Ausblick 6 Schlussbemerkung und Ausblick Die durch die Industrie st ndig geforderten Entwicklungszeitverk rzungen sto en heute an die Grenzen der klassischen Entwicklungsphilosophien nach denen Bauteil f r Bauteil und System f r System der Reihe nach entwickelt werden Ziel und Zweck dieser Arbeit war es eine M glichkeit zur weiteren Entwicklungszeitreduktion im Flugzeugbau zu finden da hier bedingt durch kleine St ckzahlen die Entwicklung ein wesentlicher Kostenfaktor ist Eine Reduktion der Arbeitszeiten durch eine Parallelisierung der Aufgaben ber d
32. den Kontakt zu ihren Kollegen zu suchen und anstatt bei nderungen immer neue Modelle zu entwerfen wurden die bestehenden weiter vertieft Diese Beobachtung k nnte bildlich mit einem Baumwuchs verglichen werden Ist ein gewisse Grundger st erreicht so beginnen die Fr chte gleichm ig zu sprie en Bewegungen der ste werden von den Fr chten entsprechend Seite 118 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test quittiert Die Wurzel des Baumes unsere Schnittstelle w chst mit der Gr e des Baues Oder anders ausgedr ckt Ab einer gewissen Projektgr e wird es immer leichter sich in seiner Projektstruktur zurechtzufinden und neue Bauteile hinzuzuf gen Nach Zusammenf hren von Produktstruktur 6C und Antrieb zur Produktstruktur 7D konnte gezeigt werden dass die Weiterentwicklung der Struktur 6C auf die 7D mit nur geringem Aufwand m glich ist Waren Baugruppen wie z B der Fl gel starken Modifikationen unterzogen so konnte bedingt durch denselben Aufbau der Struktur leicht und schnell eine Adaption beim Typ 7D vorgenommen werden Problematik einer parametrisierten Entwicklung Gerade bei der Fragestellung in wie weit eine Parametrisierung durchgef hrt werden sollte war immer wieder der Projektverantwortliche gefordert Es scheint wenig sinnvoll alle Parameter zu steuern oder durch eine u ere Schnittstelle steuern zu lassen Finanziell w re ein solcher Aufwand in einem Unternehmen ohnehin wohl kaum vertretbar Die
33. der ATA Chapter in Tabelle 1 repr sentiert die f r das Projekt Pegasus Rebell genotigten Hauptkapitel der ATA Specification 100 ATA 06 beinhaltet alle zur Steuerung der Flugger tegeometrie notwendigen Konturen Da die ATA 06 keine Solid Bauteile besitzt befindet sich n diesem Produkt ausschlie lich Draht und Fl chengeometrie die Master Line Die weiteren in Tabelle 1 aufgelisteten ATA Chapter werden f r die eigentliche Produktlinie f r das Flugger t genutzt F r eine detaillierte Aufteilung der Abschnitte n Unterabschnitte s ehe Seite 66 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te ATA Specification 100 Dabei richten sich die Strukturen der Produkte nach der Verzweigung der einzelnen ATA Chapter Abbildung 25 und Abbildung 27 zeigen diesen Sachverhalt am Beispiel eines Fl gelsegmentes schematisiert auf Diese Definitionsweise unterst tzt ein automatisiertes Erstellen der Produktst ckliste in CATIA V5 Tabelle 1 Auflistung der ATA Hauptkapitel welche fiir das Projekt Pegasus Rebell benotigt werden ATA Chapter Titel ATA Titel Chapter Rd Contention Oya e aaa A e e 23 Communications 6 Windows Electrical Power a e O a 26 FireProtection 71 Ss PowerPlant or nae o_o a Navigation O o gine ot Zur Unterst tzung der einzelnen Aufgaben wurden unterschiedliche Nummernkreise gebildet Dies entspricht durchaus der Praxis wenn auch die N
34. der Vorgaben welche in Level getroffen wurden bedingt durch die notwendig werdende Zusammenarbeit mit den Prozessplanern des Levels 4 Die Entwicklung der Bauteile wird in Abh ngigkeit der Master Line in Hinblick auf die Fertigungsm glichkeiten getroffen Materialdicken welche m weiteren Verlauf der Entwicklung ohne gro en Aufwand nderbar sind k nnen durch die verantwortlichen Konstrukteure durch intelligente Verkn pfungen innerhalb der CATIA Umgebung Knowledgeware 1 3 getroffen bzw leicht von au en zug nglich gemacht werden Universit re Tests haben gezeigt dass angehende Konstrukteure diese Denkweise sehr schnell annehmen und umsetzen k nnen zum Vorteil der Fertigbarkeit der Komponenten S ehe auch Lederbogen Kempf Kaufmann k 4 k 5 Dias Figueiredo d 4 Tholl Goekcen g 2 Hammer h l usw Zus tzliche Hilfsgeometrie d e f r spezielle Aufgaben entwickelt werden k nnen verst rken diesen Effekt Werden die Systemanforderungen in Form von Definition Drawings mit in dieses Fl chenmodell integriert so lassen sich die f r das System notwendigen Anforderungen ebenso auf intelligente Weise steuern Der Festigkeitsnachweis an Bauteilen l sst sich in der neuen CATIA V5 Umgebung f r Solid Elemente ebenfalls w e n Level 1 mit ver nderlicher Geometrie ermitteln so dass mit der FEM Analyse Analyse mittels Finite Element Methode direkt nach Entstehen der ersten Komponenten begonnen werden kann Die Bere
35. der doppelten Datenpflege und deren Lenkung siehe Abbildung 24 der Nachteil in den zus tzlichen Anforderungen hinsichtlich Datensicherheit der Datenbank Datenbanken sr erer Unternehmen erf llen jedoch heute bereits diese hohen Standards und Funktionalit ten Seite 116 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test welche f r den Einsatz einer elektronischen Dokumentensteuerung notwendig s nd F r kleinere Unternehmen welche nicht auf den entsprechenden Standard zur ckgreifen k nnen bedeutet dies einen entsprechenden finanziellen Aufwand Dreidimensionale Daten w e CAD Modelle k nnen durch die elektronische Unterschrift nun selbst zum Dokument werden und m ssen nicht wie heutzutage blich aufwendig durch zweidimensionale Dokumente beschrieben werden vergleiche Abbildung 50 Ein weiterer wesentlicher Vorteil der elektronischen Dokumentenablage liegt in der globalen Verf gbarkeit innerhalb eines Unternehmensverbundes Vorausgesetzt es steht ein Terminal im Zugriff auf die Datenablage zur Verf gung Ebenso ist das Unterzeichnen an beliebiger Stelle von mehreren Personen zur gleichen Zeit m glich Das elektronische Dokument muss nicht wie sein Pendant n Papier von einer Stelle zur anderen transportiert werden Dieser Vorteil f hrt nicht nur zum schnelleren Abzeichnen der Unterlagen sondern auch zu schnelleren Modifikationen am Dokument da alle Parteien zeitgleich an verschiedenen Orten das Dokument auf Korrektheit
36. die Qualit t der jeweils eingesetzten Methodiken kein nennenswerter Unterschied bei einem einmaligen Entwurf festgestellt werden Die Zeiten f r den Entwurf konnten bedingt durch die bessere Parallelisierung der einzelnen Abl ufe deutlich komprimiert werden Durch die Synchronisation die durch die externen Schnittstellen angesprochen wird konnten stets mehrere Konstrukteure gleichzeitig an denselben Baugruppen arbeiten F r d e Entwicklung des Typen 7D konnte ein erheblicher Zeitgewinn festgestellt werden da hier f r bereits bestehende Komponenten w e das Cockpit die Av onik Teile des Rumpfes Rahmentr gers Fl gels und des Leitwerks genutzt werden konnten wenn Teile neu modelliert werden mussten so konnte man sich zumindest an den Bestehenden orientieren bzw darauf aufbauen Als nachteilig erwies sich der Zeitaufwand der f r die Methodik der Implementierung des Antriebs aufgebracht werden musste Werden gar ungeeignete Methodiken angewandt so kann der Aufwand deutlich ansteigen Mehr noch falsche Parametrierungsphilosophien k nnen die Flexibilit t der Konstruktion sowie der Entwicklung sehr stark einschr nken oder gar unm glich machen Das sich daraus ergebende Wirrwarr kann meist nur noch durch komplette oder teilweise Neukonstruktion betreffender Baugruppen entknotet werden Seite 112 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test i Start SmarTeam Datei Bearbeiten Ansicht Einf gen Tools Analyse Fenster Hilfe Ml
37. durch die System Specification geschieht wird die Anforderung auf die einzelnen Ger te Komponenten heruntergebrochen und in der ERS festgehalten Die Forderung nach Redundanz und Ausfallsicherheit ergibt sich zusammen mit der ERS Daraus folgert sich die Teileanzahl welche in der Component Parts List festgehalten wird f r ein System oder auch ein ganzes Flugger t Die Anforderungen an ein Ger t wird durch die ERS bestimmt Sie ist abh ngig von der Systemarchitektur welche durch die Equipment Specification ES mitbestimmt wird Die Ger te eines Systems werden mit der ES eindeutig spezifiziert In ihr ist die Erf llung aller Anforderungen der Equipment Requirement Specification dargelegt In der Aircraft Specification AS werden die Anforderungen aus der Aircraft Requirement Specification an das Flugger t best tigt Die System Specification SS definiert das gesamte System und st das Gegenst ck zur System Requirement Specification Durch die System Specification wird die Umsetzung der Anforderungen an das System dargestellt Sie sollte auf Seite 45 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess m glichst viele Dokumente verweisen wie z B auf die Equipment Specifications damit die Daten nicht doppelt gepflegt werden m ssen Die Software der Ger te wird in der Software Specification Soft S detailliert Die Auslegung und Qualifikation erfolgt entsprechend den Kundenanforderungen und der RTCA DO 178 Die Arbeitsauf
38. einem drittel der Zeit durchgef hrt werden Auch die Entwicklung der Struktur des Typs 7D erwies sich ebenfalls als reine Modifikation der Bestehenden des Typs 6C Durch geeignete Methodiken gelang es auch w hrend der von diesem Zeitpunkt an parallel vorangetrieben Entwicklung der Typen 6C und 7D die Daten untereinander auszutauschen oder die Methodiken der einen Weiterentwicklung gleichfalls bei der anderen anzuwenden Dies f hrte zur Strukturentwicklung der 7D in ebenfalls etwa einem Drittel der Zeit l sst man die ben tigte Zeit f r die Behandlung fehlerhafter Methodiken au er Acht Schlie lich konnte nicht immer von Anfang an die richtige Methode f r die richtige Problemstellung gefunden werden Einige Probleme die durch fehlerhafte Methodiken aufgetaucht sind konnten nur durch Neuentwicklung der Bauteile behoben werden Mit wachsendem Projekt stieg die Lernkurve jedoch stark an berraschender Weise wurden die w chentlichen Besprechungen zu Ende des Projektes immer unwesentlicher Bis schlie lich nur noch kurze zeitliche und planerische Absprachen durchgef hrt wurden Im Gegensatz zu der Vermutung die dieses Projekt aufkommen l sst tauchten im Verlauf stetig weniger Unwegsamkeiten oder Probleme auf Die vertikalen Strukturen die in Abschnitt 3 1 erl utert sind schienen mit steter Verbesserung der Entwurfmethodiken mmer besser zu funktionieren Nachdem die Konstrukteure sich im Projekt zurechtfanden begannen sie von alleine
39. grundlegend aus Systembauteilen die sich wiederum die Master Line zur Referenz gesetzt haben ebenso wie die Negativwerkzeuge der Fertigung die gleicherma en die Konturen des Flugger tes ben tigen Die Fabrikationshalle selbst st dagegen weitgehend unabh ngig entwickelt Sie st Grundlage f r die virtuellen Fertigungsprozesse welche durch die Ver nderbarkeit der Negativwerkzeuge ebenfalls eine Beeinflussung erhalten Zur Steuerung der Master Line und ihrer Konfigurationen bzw Systeme dienen die interaktive Schnittstelle Pegasus Rebell siehe Abschnitt 4 2 und die steuernde Dokumentation die in Abschnitt 3 1 2 beschrieben ist Seite 65 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Schnittstelle amp Dokumentation D Konfigurationen Werkzeuge amp Fertigungsanlage Abbildung 26 Grundlegende Produktstrukturen des Projektes Pegasus Rebell am Beispiel des Typs 6C Die Produktstrukturen unterliegen dabei einer klaren Gliederung hinsichtlich Aufbau Gestaltung und Verantwortlichkeit die im weiteren Verlauf erl utert wird Dabei ist die Master Line als eigenst ndiges und getrenntes Produkt aufmodelliert worden das f r die Entwicklung der Bauteile der Flugzeugstruktur der Flugzeugtypen 6C und 7D verwendet wird 4 1 1 ATA Aufteilung Produktstruktur und Nummernkreise Der Aufbau der Flugzeuggeometrie ist entsprechend der ATA Specification 100 festgelegt Die Auflistung
40. hier gelten dieselben Randbedingungen wie f r die Cockpitdefinition Transparent dargestellt st die Master Line des Typs 6C in deren geometrischen Abh ngigkeit der Antrieb in die Produktstruktur eingebunden ist Abbildung 51 Darstellung des dreidimensionalen Anteils zweier Definition Drawing f r zwei verschiedene Antriebvarianten FEM Level 2 Analyse im Anfangsstadium und Vorbereitung der CFD Analyse f r kommende CATIA V5 Releases Die durch analytische Berechnung ber die externe Schnittstelle Pegasus Rebell get tigten Annahmen wie auch die vereinfachte FEM Analyse durch die Arbeitsgruppe Level 1 lassen sich durch detaillierte Bauteilberechnungen verfeinern Diese an den Solid Modellen ausgerichtete Seite 88 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Bauteilberechnung ist eine typische Level 2 T tigkeit Im Gegensatz zur Level 1 Analyse wird diese Methode auf einzelne Unterprodukte aufgebrochen und n einer Kaskadenrechnung zusammengef gt Ebenfalls finden hierbei verschiedene Flugzust nde Ber cksichtigung zum gegenw rtigen Zeitpunkt wird diese Methodik f r den Fl gel erarbeitet siehe auch AirOpt Abschnitt 1 1 Der Grund f r die Aufteilung liegt zum Einen in der gro en Datenmenge die eine hohe Rechenzeit erfordert und zum Anderen in der geschaffenen Transparenz welche die Konstrukteure in die Lage versetzt ihre get tigten Annahmen selbst pr fen zu k nnen
41. konventioneller Flugger te sie durch ihre Referenz auf dieses Produkt als erstes aktualisieren danach die direkte Abh ngigkeit und als letztes d e f r den Zusammenbau wichtigen Bedingungen Auf diese Weise l sst sich eine beliebig komplizierte Geometrie mit Abh ngigkeiten f r ein ganzes Flugger t erzeugen und von au en steuern ohne in die Gefahr einer Inversionsschleife zu geraten Parametrisierung Bedingung Abbildung 37 Produktstruktur am Beispiel eines Cockpit Panels gesteuert ber eine DD Einfache Bauteile wie die Beleuchtungselemente oder die Avionikanzeigen besitzen keine nennenswerte wissensbasierte Parametrisierung Sie wurden als feste Gr en an dem sich die wissensbasierten Bauteile orientieren in das Projekt eingef gt Sie k nnten aber auch importierte unparametrisierte Geometrien sein 4 2 Die interaktive Produktsteuerung durch das Programm Pegasus Rebell Die Programmschnittstelle Pegasus Rebell steuert die einzelnen Bauteile und Baugruppen der Master Line und Produktstruktur und versieht sie mit physikalischen Eigenschaften Diese wissensbasierte Verbindung von Flugphysik und CAD Geometrie erfolgt dabei innerhalb der Schnittstelle Seite 77 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Die grundlegende Funktionsweise l sst sich einfache beschreiben Die Geometrieparameter von Master Line FEM Analyse und Konfigurationen inklusive deren wis
42. lkb Gee ed eH Ei ei E Le i pi uhr pad om Lee ea Mi mi mi Ba ag mj Ls a Abbildung 7 Pacelab Cabin amp Mission Oberfl che Quelle PACE p 1 MIDplus Urspr nglich entwickelt zum Berechnen von Schiffsr mpfen ist das in FORTRAN programmierte Programm MIDplus Menu Driver Interactive Design plus Physical Analys s k 9 zum Entwurfs Tool f r konventionelle wie auch unkonventionelle Flugzeuge mutiert An einer vorgegebenen Struktur errechnet das Programm abschnittsweise die Druckverteilung auf dem jeweiligen Segment Die Verteilung kann anschlie end durch nderung an der Struktur selbst verbessert werden und erfordert da die Modifikationen vom Benutzer durchgef hrt werden m ssen gute aerodynamische Kenntnisse Die hiermit generierten Flugzeugh llen ergeben einen objektiven Eindruck des entworfenen Modells Die generierten CAD Daten s nd auf CAD Programme exportierbar MIDAS HISSS PGRID QuadGrid Die in MIDAS Multidisciplinary Integrated Design Analysis amp Sizing b 6 enthaltenen Module HISSS Higher order Sub and Supersonic Singularity Method PGRID Parametric Geometry by Reduced Input Data und QuadGrid Quick and dirty Grid set up program sind innerhalb der ehemaligen Daimler Benz Aerospace fur die schnelle Konkurrenzanalyse und Neuentwicklung von zivilen und milit rischen Flugzeugen entstanden Auch hier werden Oberfl chendaten welche nur bedingt f r die Projektlini
43. m 8 erzeugt Der Grund daf r ist in der M chtigkeit dieser Entwicklungsumgebung zu suchen Seite 78 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Een Eiserne Elporti ES sm LLN ma DS H spunk Z D i AE ma Dkp Dines c a i m inden sicham Ike serie f Sm 1 PL Dei vere Lebel f 1 i Pa rastaan Dam f j mrk F er Genie Cockpl Mamectratia M wre Abbildung 39 Eingabemasken geometrischer Parameter Abbildung 39 zeigt die ersten Masken der Bereiche Rumpf Fl gel und Leitwerk des Typs 6C Zum leichteren Verst ndnis der Parameter und ihrer Manipulation sind diese Bereiche zweidimensional an die CAD Kontur angen hert Dies verschafft einerseits einen guten berblick und anderseits eine schnellere M glichkeit der Manipulation Die aerodynamischen Grundparameter welche der Geometrie physikalische Eigenschaften geben sollen sind ebenso wie die Optimierungsroutine nach Lenotte Redmann r 4 und Leetsch 1 2 im Bereich Aerodynamik Abbildung 40 angesiedelt Durch diese Rechnung wird eine grundlegende Level 1 Auslegung zur Vorbereitung auf eine CFD Level 2 Analyse bereit gestellt Seite 79 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te HE Pegasus Rebell Konfiguration Flugmission Rumpf Fl gel Leitwerke Aerodynamik Stabilit t Einstellungen Machzahl 0 189 Mal
44. mit den CAD Daten l sst der Stand der Dokumente ber die Documentation List einen Schluss auf das zu erledigende Arbeitspensum eines Projektes zu Ist z B eine Equipment Specification noch nicht fertig gestellt so befindet sich das betreffende Ger t noch in der Entwicklung siehe Abbildung 17 Ist bereits die Qualification Test Plan vorhanden der Qualification Test Report jedoch nicht so befindet sich das Ger t in der Qualifikation Aus dem Qualification Program Plan ist zu ersehen welche und wie viele Tests zu durchlaufen s nd Anhand der Docu List oder des CAD Strukturbaumes l sst sich die CPL erstellen Sie dient als Grundlage f r die Electrical Load Analysis F r die elektrische Systemauslegung ist die ELA von sro er Bedeutung und sollte so fr h als m glich fertiggestellt sein Sie kann aus den Informationen der AS Docu List SS und ES teilautomatisiert erstellt werden Durch die Docu List l sst sich zusammen mit den CAD Daten der Arbeitsaufwand den ein Projekt in Anspruch n mmt bestimmen er wird in der Work Package List festgehalten 3 2 Philosophie des parametrisierten Flugzeugentwurfs Zur Absch tzung des Einflusses von Modifikationen an Baugruppen Systemen und Komponenten ben tigt ein virtuelles CAD Modell gewisse funktionelle Eigenschaften Gebr uchlich s nd heute CAD basierte Features welche den CAD Einsatz hinsichtlich der Herstellung von Bauteilen erleichtern Bohrungen Gewinde Taschen Rillen und hnliche
45. t Aircraft Requirement Specification ARS ein System System Requirement Specification SRS Ger t Equipment Requirement Specification ERS die Software Software Requirement Specification Soft RS oder eine Funktionalit t Functional Requirement Specification Functional RS werden in den entsprechenden Requirement Specifications festgehalten siehe Abbildung 17 F r Systeme und Ger te k nnen sie vom Systemlieferanten geschrieben werden wenn dieser kompetent und vertrauensw rdig ist in vielen F llen wird er sogar dazu verpflichtet Nicht selten tauchen Unstimmigkeiten zwischen der Requirement Specification und ihrem Podon der Specification auf Die Verantwortlichkeitsfrage ist jedoch nicht rein finanzieller Natur sondern besonders in Hinblick auf die Zulassungskriterien zu sehen Fehlinterpretationen k nnen im Nachhinein zu empfindlichen nderungen f hren Durch die ARS werden die grundlegenden Anforderungen an das zu entwickelnde Flugger t gestellt F r Systeme sind die Randwerte der Flugmission aber auch besondere z B vom Betreiber gestellte Anforderungen von Interesse Zusammen mit der RTCA DO 160 178 und der groben Einbausituation lassen sich hieraus die Qualifikationsanforderungen der Systeme und Ger te ableiten Mit Hilfe der politischen Aufteilung der Systeme durch das Statement of Work und der Randbedingungen der ARS werden die Anforderungen an die Systeme definiert ber die Spezifizierung der SRS welche
46. und Nachteile Seite 13 Stand der Technik l Stand der Technik 1 1 Entwurfswerkzeuge im Flugzeugbau In der Literatur sind mehrere Entwurfsverfahren zu finden welche die heute g ngige Entwurfsphilosophie und damit eine klare Gliederung und sequentielle Abarbeitung der Aufgabe siehe auch VDI Richtlinie 2221 v 3 deutlich aufzeigen Im Folgenden werden mehrere Programmpakete dargestellt welche sich mit luftfahrttypischen Entwurfsaufgaben befassen Meist handelt es sich um Werkzeuge zur schnellen Vorhersage oder Optimierung hinsichtlich entsprechend vordefinierter Parameter Der Bezug zur Projektlinie oder eine Interaktion mit dem Projekt und seinem Verlauf z B in Hinblick auf sich ndernde Randbedingungen oder auftretende Probleme eines neu entwickelten Systems st bereits in Ans tzen bei modernen Entwurfswerkzeugen erkennbar Der Begriff Projekt oder Projektlinie soll in dieser Dissertation eine auditierf hige Flugzeugentwicklung verteilt uber diverse daran beteiligte Abteilungen Gruppen und Personen bis hin zum ersten in Serie gefertigten Flugzeug nach Abschluss aller fur diese Entwicklung notwendigen Aufgaben beschreiben Pad3D Die durch die industriellen Forderungen aufkommende Frage nach der Durchg ngigkeit und Eindeutigkeit des Datenflusses wird durch das Programm Pad3D Parametric Aircraft Design 3 Dimensional r 6 f r die Vorentwicklung beantwortet Platform 3 analyses Abbildung 1
47. und ungew hnliches Design gelegt wobe aufgrund der h heren Entwicklungsrisiken auf konventionelle Flugzeugtypen aufgebaut wird Genau dieser Aspekt macht die Kleinflugzeugklasse zum dealen Kandidaten f r diese Arbeit da hier auf diverse Konfigurationen und deren Leistungsspektrum m 12 hinsichtlich der Datenvalidierung zur ckgegriffen werden konnte Bei Gro flugzeugen dagegen ist die Bandbreite der Ver nderungen eher klein 5 1 Das Referenzprodukt in CATIA V4 Zum Vergleich der Entwicklungsphilosophie des konstruktiven Bereiches dieser Arbeit mit denjenigen heute blicher Methoden wurde vom Autor analog zu Abschnitt 4 ein Referenzflugzeug zun chst in CATIA V4 s ehe auch Hogh h 9 entworfen und anschlie end modifiziert Eine einfache Spezifikation diente der Vorgabe der Anforderungen an das Flugger t welches sich in der Sportflugzeugklasse entsprechend der Bauvorschrift FAR JAR 23 bewegen soll Dieses Flugger t st ein HTOL dessen Technologie als bekannt vorausgesetzt wurde Der zus tzliche Aspekt die Senkrechstarteigenschaft wird folglich in dieser Spezifikation nicht ber cksichtigt Der Fl gel wurde auf hohe Geschwindigkeit ausgelegt Die Rechnung zeigte eindeutig Je kleiner die Fl gelfl che umso gr er die Reisegeschwindigkeit Die Grenze setzt im konkreten Fall das Uberziehgeschwindigkeitslimit Aus Gewichtsgriinden wurde analog zum in CATIA V5 entworfenen Flugzeugtyp 6CO1 in die Kohlefaserschale des Rum
48. 0 67650 3 Rudolph S bertragung von hnlichkeitsbegriffen Habilitation Institut f r Statik und Dynamik der Luft und Raumfahrtkonstruktionen Universit t Stuttgart 2002 Rudolph S Programminformationen www isd uni stuttgart de rudolph Institut f r Statik und Dynamik der Luft und Raumfahrtkonstruktionen Universit t Stuttgart 2001 Rudolph S und Albert R An Evolutionary Approach to the Inverse Problem n Rule based Design Representations Institute of Aerospace Structures University of Stuttgart Germany 2002 SAP AG Firmeninformationen Produktinformationen SAP R3 www sap com germany solutions SAP AG Walldorf 2004 02 05 Schieck F Skalierungsmethodik zur Entscheidungsvorbereitung im Flugzeugkonzeptentwurf ISBN 3 934767 86 9 Verlag Dr Hut Sternstr 18 M nchen 2002 Schlottmann D und Schnegas H Auslegung von Konstruktionselementen Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 2002 ISBN 3 540 42778 3 Schnauffer P Konstruktive bungsaufgabe Seitenruder mit Servo Tab Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart Okt 2001 Schnauffer P Konstruktive bungsaufgabe Verteilergetriebe Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart Apr 2002 Seite 137 Literaturverzeichnis s 6 s 7 s 8 s 9 s 10 s 11 s 12 t 1 t 2 t 3 u 1 u 2 u 3 v 1 Seite 138 Schnauffer P Konstruktive Ubungsaufgabe Fowler Klappe Institut fiir Flu
49. 00 Teil des AMM ist das Component Maintenance Manual CMM Es beschreibt die Wartung der entsprechenden Komponente Das Format wird vom Flugger tehersteller vorgegeben das CMM wird dem AMM als Komponente hinzugef gt Projektdokumente der Oualit tssicherung und Produktion ber den Quality Assurance Plan QAP wird erl utert wie das Unternehmen eine gleichbleibende Qualit t entwickelt produziert und sicherstellt Der Software Quality Assurance Plan Soft QAP beschreibt analog wie das Unternehmen eine gleichbleibende Software Qualitat entwickelt produziert und sicherstellt Der Lieferplan f r den Versand der einzelnen Komponenten wird durch den Delivery Schedule DS festgelegt Die Art und Weise der Lieferung wird in der Delivery Specification D Spec beschrieben Oder einfach gesprochen Wer liefert im Projekt wem was wann wohin Die vor der Auslieferung des Ger tes erforderlichen Funktionstests wie auch die spezifizierten Pr fma e werden in firmenspezifischen Verfahren durchgef hrt und in der Acceptance Test Procedure ATP beschrieben Das Ergebnis der ATP wird im Acceptance Test Report ATR festgehalten Seite 49 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus 3 Die zeitgleiche Flugzeugentwicklung unterst tzt durch den parametrisierten Flugzeugentwurf Werden in der Luftfahrt neue Projekte entwickelt so handelt es sich bedingt durch lange Entwicklungszeiten meist um gro e Entw
50. 000000000000000000uu00000000000000000 92 Abbildung 56 Verteilergetriebe des Pegasus Rebell 7D scsccssssssssssssssscccccccssssssscscosees 93 Abbildung 57 Hallenaufriss der virtuellen Produktionseinheit ssssssss000000000000000000000000 94 Abbildung 58 Negativform der rechten Rumpfhalfte links automatisierte Lagerhaltung der virtuellen Fabrik rechts sauna eu 95 Abbildung 59 Antriebsintegration in die Typvariante 7D01 definiert ber DD7100 040 004 links und DD6100 040 001 rechts cccccccccccsccccccccccccsccccccccscccsccccsscccesces 97 Abbildung 60 Einf gen einer elektronischen Unterschrift in ein Worddokument 98 Seite 126 Tabellen und Abbildungsverzeichnis Abbildung 61 HESY Signaldarstellung zur forensischen Analyse 0000000sssss0000000000000000000 99 Abbildung 62 Unterschriftenmaske des HESY Pads in Verbindung mit SmarTeam 100 Abbildung 63 Pegasus Rebell 6C01 entwickelt in CATIA V4 sscssssssssssscsccccccseees 102 Abbildung 64 VTOL Flugzeugvarianten erzeugt in CATIA V4 ccsssssssssscccccesesseees 103 Abbildung 65 Beispielhafte Fl gelmanipulation des Typs 6C 00000000s0s0000000000000000000000000 104 Abbildung 66 Darstellung eines Verkehrsflugzeugs mit 18 m Spannweite essssssssssssssssnees 104 Abbildung 67 Modifizierte Master Line des Typs 7D 2222 00000000000000000000000000000000000000000000000 105
51. 2 Max Auftriebsbeiwert in Landekonfiguration Max Auftriebsbeiwert in Landekonfiguration Max Auftriebsbeiwert in Landekonfiguration 1 6656687021 C AmaxL1 1 6656687021 CAmaxL2 1 6656687021 CAmaxL1 1 6656687021 C AmaxL2 1 6656687021 CAmaxL1 16656687021 CAmaxL2 Vorgaben Fl gelwiderstand Nickmoment Klappenwiderstand Fahrwerkswiderstand Stabilit t Rumpfwiderstand Leitwerkswiderstand Entwurfsdiagramm Ergebnisse Abbildung 40 Missionsparameter und Optimierungskenngr en Das mathematische Ger st wurde von Lenotte anhand 2D Konfigurationen zun chst in MathCAD geschrieben Die 2D Konfigurationen wurden empirisch aus bestehenden Flugger ten welche nach den Richtlinien FAR JAR 23 und FAR JAR 25 entwickelt werden berechnet Als Grundlage f r die Flugleistungen wurden die Arbeiten von Roskam durch Redmann parametrisiert dimensionslos Reynoldszahl unabh ngig und 3D tauglich gemacht Generell g bt es drei Optimierungspunkte des Entwurfsfensters Eine Analyse nach Gewicht G konstant Fl gelfl che und damit bei bestehender Konfiguration nach der Flugzeuggr e S konstant sowie nach der zu installierenden Leistung des Antriebs P konstant Die unterschiedlichen Analysen ergeben unterschiedliche Auslegungspunkte Fallen alle drei zusammen ist der optimale Betriebspunkt f r Konfiguration und Flugmission gefunden F r die Auslegung eines Flugger tes nach FAR JAR 23 25 sind zun chst Geschwind
52. 217164 P2 hp Leistung des Flugzeuges bei 100 15959021455 Pin hp 159 59021455 P2n hp berechnen CDOg 1 HFW 0 565 H he BFW 0 5 Iim Reifendurchmesser BFW 0 25 Abstand zw Nasenspitze und 08 Fahrwerksaufh ngung BFW 05 am Breite des Fahrwerksreifen 01 BFW 2 Breite EinziehFw 04 am 8 701 9746411 GzP1 TO kg kW 8 7019746411 GzP2 TO kg kW 69 309431024 Gz51 T0 kg m 69 303431024 G252 T0 kg n CDOg Dt m bt m berechnen Ergebnisse der Optimierungsrechnung mit S konstant Gesch tztes Fl gelfl che 16 30 5 r Leistungsbelastung in dem Diagramm 8 7019746411 GzP1 TO kg kW 8 701 9746411 GzP2 TO ka kW Fl chenbelastung in dem Diagramm 69309431024 G251 T0 kg m 69309431024 G252 T0 ka nz Gewicht des Flugzeuges 1129 7437256 G1 TO kg 1129 7437256 G2 TO kg Notwendige Leistung des Flugzeuges 129 82613398 P1 hp 129 82613398 P2 hp Leistung des Flugzeuges bei 100 162 28266747 Pin hp 162 28266747 P2n hp Fl gelfl che des Flugzeuges Fl gelfl che des Flugzeuges 16 029564571 51 nf 16 029564571 52 r 20 088405315 51 r 20 088405315 52 nf Max Auftriebsbeiwert in Startkonfiguration 1 3459609364 C AmasTO1 1 3458609364 CAmaxTO2 Max Auftriebsbeiwert in Startkonfiguration 13458609364 CAmaxTO1 1 3458609364 CAmaxTO2 Max Auftriebsbeiwert in Startkonfiguration 13458609364 CAmaxTO1 13458609364 CAmaxTO
53. 4 zeigt die Unix basierte Oberflache von Visual CAPDA E sida Number of PAX View cabin Fuselage Tail Group Wing are outer sweep i Tank capacity Center Innter Outer Trim 0 000 Haxim fuel 108206 133 Abbildung 4 Visual CAPDA Oberfl che Quelle TU Berlin t 3 PIANO Basierend auf einer parametrischen Entwurfsanalyse errechnet das durch das Unternehmen Lissys entwickelte Programm PIANO Project Interactive Analysis and Optimisation 1 4 auf realen Flugzeugdatens tzen basierend die typischen Flugleistungen welche f r die ersten Vorentwurfsstudien genutzt werden k nnen Es besitzt als Datenbas s mehr als 150 Flugzeuge mit deren Hilfe die Analysen f r konventionelle Flugzeuge nach der Bauvorschrift FAR JAR 25 f 3 j 4 durchgef hrt werden k nnen Abbildung 5 Seite 17 Stand der Technik a rie ben OF Baus Puram Port Fea Rep Ku Dell T ay oe i Crud ma ot Mech i loid iniae E amip ICH FC Trai FEAR OB Tel Pai cal 1 I A ca i ies sine awe Hei Sot Tiar eo let Te ee aes coe in ee BE ER ER EN ER Hess bef i ra Ling ee me od Ui agii inia ir We Io Dre Fe Teka Fame Tis Abbildung 5 PIANO Oberfl che Quelle Lissys 1 4 AAA amp Aero CADD Die Computersoftware Advanced Aircraft Analys s AAA wurde von Roskam r 10 entwickelt und ist ebenso wie PrADO und PIANO ein typisches B
54. 49 dargestellt Abbildung 49 Einbau des Antriebes links Aufh ngung Seitenruder rechts Quelle rechte Abbildung Kaufmann k 5 Abbildung 49 gibt ebenfalls einen Einblick in die Detailtiefe der entworfenen Ruder Alle Bauteile stehen in direkter Abh ngigkeit zur Master Line und zu den f r die Konstruktion spezifischen Parametern wie z B die f r die Klebung notwendigen Bedingungen die ber Hilfsgeometrien definiert wurden Durch entsprechende Definition der DDs wurden verschiedene Konfigurationen erstellt Die DDs sind im Strukturbaum der Produktstruktur verankert und liefern durch hre Eingliederung eine bestimmte Flugzeugkonfiguration Abbildung 50 zeigt die Cockpitvarianten DD2500 060 001 und DD 2500 060 002 Die Instrumentenbretter des Zweimann bzw Viermanncockpits sind mit einer unterschiedlichen Anzahl an konventionellen Bordinstrumenten f r beide Sitzreihen aufgebaut und in Abh ngigkeit Seite 87 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te der Master Line des Pegasus Rebell 6Cxx bedingt Eine detaillierte Beschreibung des Cockpittyps 6C01 geht aus der Arbeit von Kempf hervor Abbildung 50 Darstellung der DD 2500 060 001 links und DD 2500 060 002 rechts f r die Innenraumgestaltung Weitere DDs man beachte dass nur der dreidimensionale Anteil der DDs dargestellt ist zur Definition verschiedener Antriebskonzepte werden durch Abbildung 51 erl utert Auch
55. 8 o 2 durch den Lieferanten aufgebracht Die eigentliche Aufgabe mit ihren spezifischen Randbedingungen wird erst 1m Nachhinein fixiert ein davon betroffenes System mit entsprechenden nderungen im weiteren Verlauf implementiert Diese Vorgehensweise welche f r ein System durch die ge nderten Randbedingungen eventuelle Nachteile mit s ch bringt zeigt hren eigentlichen Vorzug n der fr hzeitigen Implementierung derjenigen Systeme welche durch den unkonventionellen Teil nicht oder nur teilweise betroffen werden Der unkonventionelle Anteil dagegen kann in einer getrennt davon operierenden Gruppe zeitgleich ausgef hrt werden Diese Gruppe besch ftigt sich nun ausschlie lich mit der L sung dieser Aufgabe welche gezielt auf den unkonventionellen Aspekt ausgerichtet ist Sind beide Aufgaben gel st so kann der unkonventionelle Aspekt in das virtuelle Referenzprodukt integriert werden Die sich daraus ergebenden nderungen zeigen hierbei leicht die ver nderten Randbedingungen f r betroffene Baugruppen und Systeme auf Die M glichkeit eines Vergleiches der nderungen der durch die unkonventionelle Variante betroffenen Systeme und Ger te mit dem Referenzger t kann zu geringf gigen nderungen der Bauteile f hren welche als Minor Chance bezeichnet werden D h das unkonventionelle Ger t ben tigt nur wenige Modifikationen im Vergleich zum Referenzger t so dass die Hauptarbeiten f r dieses Ger t durch die Referenzvariante vorz
56. 9031e 009 3 6389e 008 2 7688e 008 4 9685e 008 annue vones SO gegl ttet H_mz LAle 00 30284008 1812 006 7476 007 Boundary L SUNG F R STATISCHEN PROZESS 2 VERFORMTES NETZ Abbildung 45 Auszug des FEM Ergebnisberichtes Die Anzahl der Parameter die durch die Schnittstelle PR gesteuert werden ist f r die FEM Analyse auf die Rudiment ren reduziert worden Der Vorteil liegt in der leichteren Manipulierbarkeit der Excel Daten Hierzu wurden Excel Features geschrieben die die Modifikation der Geometrie und die Berechnung der Lasten bernehmen und durch PR angesteuert werden Diese interaktive Parametrisierung erlaubt dem Benutzer eine schnelle Adaption der Daten die bei FEM Berechnungen h ufig gefordert wird Sind Werte oder Lastf lle zu ndern muss nicht der Quellcode der Schnittstelle PR ge ndert bzw neu kompiliert werden Dies spart Zeit und erh ht die Flexibilit t um ein Vielfaches Des weiteren ist die Adaption auf frei w hlbare Lastverteilungen sp terer CATIA Versionen leicht konvertierbar Seite 84 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te 4 3 2 Parametrisierter Flugzeugaufbau der Produktstruktur Die eigentliche Level 2 Produktentwicklung Inhalte der ATA Chapter 21 bis 79 erfolgt n Abh ngigkeit von der Master Line und zus tzlicher Hilfsgeometrie Zur Erzeugung diverser Geometrien wie z B der Fl gel und Rumpfschalen aus Faser
57. AA Regulations and Policies Policy amp Procedures Branch AIR 110 Federal Aviation Administration National Headquarters 800 Independent Avenue S W Washington DC 20591 USA Federal Aviation Administration FAR 23 FAA Regulations and Policies Policy amp Procedures Branch AIR 110 Federal Aviation Administration National Headquarters 800 Independent Avenue S W Washington DC 20591 USA Federal Aviation Administration FAR 25 FAA Regulations and Policies Policy amp Procedures Branch AIR 110 Federal Aviation Administration National Headquarters 800 Independent Avenue S W Washington DC 20591 USA Federal Aviation Administration FAR 145 FAA Regulations and Policies Policy amp Procedures Branch AIR 110 Federal Aviation Administration National Headquarters 800 Independent Avenue S W Washington DC 20591 USA Federal Aviation Administration FAR 147 FAA Regulations and Policies Policy amp Procedures Branch AIR 110 Federal Aviation Administration National Headquarters 800 Independent Avenue S W Washington DC 20591 USA Federal Aviation Administration FAR E FAA Regulations and Policies Policy amp Procedures Branch AIR 110 Federal Aviation Administration National Headquarters 800 Independent Avenue S W Washington DC 20591 USA Federal Aviation Administration MMEL Master Minimum Equipment List FAA Regulations and Policies Policy amp Procedures Branch AIR 110 Federal Aviation Adminis
58. Anwendung Abbildung 28 zeigt diesen Sachverhalt am Beispiel des Rumpfes Die Produktnummer geht mit der Rumpfsektion welche nach ATA Chapter unterteilt ist einher Hiermit wird ein durchg ngiger Bezug zwischen Nummer Baugruppe Position Bauteil und Projekt durch die Abartenbezeichner festgelegt hergestellt Seite 68 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Verpackungsindex Produktnummer Zee XXX XXX XXX e Abartennummerierung id A NA Nn N 7 Jz U 1 th Baugruppennummerierung 3 0 a m EN S SA N X FNS GENA ae G RE p PNS R t oe ge n A H a p q AR 011 20 ATA S300 Abbildung 28 Nummernkreisdefinition der Struktur am Beispiel eines Rumpfes Quelle gro e Abbildung Kaufmann k 5 Die Definitionszeichnungen der Ger te sind nach verantwortlichem ATA Chapter und Baugruppe gem Abbildung 30 links als Verbundnummernkreis definiert Eine Ger teabh ngigkeit wird nicht angegeben da diese DDs meist system bergreifend sind Die Verantwortung f r die Definition Drawings liest hierbei beim f hrenden System Dessen Identifizierung erfolgt ber den Bezeichner des ATA Chapters Fur die Dokumentenverwaltung wurden gemischte Verbund und Parallelnummernsysteme gew hlt um einen eindeutigen Bezug der Dokumente zu den Ger ten und ihren Funktionen bzw ihrer Lebenserwartung innerhalb der Dokumentationskette herzustellen Verbundnum
59. Drawing Qualification Program Plan Qualification Test Plan usw vorgenommen werden siehe Abbildung 17 Die Definition des Ger tes erfolgt ber die Equipment Specification Durch die Bestimmung der Konfigurationen in der Configuration Item List k nnen die Auslegungskriterien f r s mtliche M glichkeiten in Betracht gezogen werden Zusammen mit den CAD Daten werden die endg ltigen St cklisten hieran festgelegt Die CAD Base Line enth lt s mtliche CAD Bauteile welche immer im Flugk rper vorhanden sind Zusammen mit der entsprechenden Konfiguration die durch die CIL bestimmt wird entsteht die entsprechende Flugzeugkonfiguration F r eine Vielzahl von Systemen und Ger ten ist lediglich eine relative Angabe des Ortes notwendig um die Anforderungen f r die Qualifikation festzulegen Bleiben diese relativen Angaben unver ndert so kann die Master Line selbst in Seite 57 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus sp tem Flugzeugentwicklungsstadium modifiziert werden ohne dabei einen Einfluss auf das entsprechende System oder Ger t zu erzeugen Die Konfigurationen und Systemarchitekturen werden durch die Definition Drawings repr sentiert Alle Schnittstellen des Systems werden durch die System Interface Control Drawings wiedergegeben nderungen dieser Angaben haben nderungen des Systems zur Folge F r die Ger teschnittstellen selbst werden die Interface Control Drawings verwendet In Verbindung
60. Features finden sich in vielen modernen CAD Werkzeugen R ckschl sse auf die Funktionalit t sind dabei jedoch nur sehr begrenzt m glich Besitzt ein Bauteil Eigenschaften welche R ckschl sse auf dessen Funktion zulassen und werden diese in eigenst ndigem Code weiterverarbeitet VDI Richtlinie 2218 Semantik so k nnen Aussagen ber mathematische und physikalische Eigenschaften getroffen werden Die nderung dieser Bauteile im CAD Bereich l sst dadurch R ckschl sse auf eine m gliche Anderung der Missions oder Funktionsparameter eines Flugger tes zu Seite 58 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus 3 2 1 CAD Modellierung mit CATIA V5 Ein Flugger t besteht aus verschiedenen Produktstrukturen welche nahezu zeitgleich aufgebaut werden k nnen Zum Einen existiert eine Flugzeugdefinition ein Produkt welches ausschlie lich aus Fl chen Linien und Punktgeometrien die Master Line CAD Arbeitsumfang der Arbeitsgruppe Level 1 besteht Zum Anderen wird parallel zu diesem Produkt die eigentliche Produktstruktur aufgebaut CAD Arbeitsumfang Level 2 In diesem Produkt sind Struktur und Systeme entsprechend den ATA Chaptern aufgeteilt Als drittes und viertes Produkt beide unterliegen der Arbeitsgruppe Level 4 sind die Fabrikationshalle mit ihren festen Parametern und die Werkzeuge in Abh ngigkeit der Master Line zu modellieren Das ATA Chapter 06 beschreibt die Flugzeugkonfiguratio
61. Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Abbildung 33 Panelbrett mit Parametern in Abh ngigkeit der Avionikelemente Abbildung 34 und Abbildung 35 zeigen einen kleinen Auszug aus der Formel und Regelgebung f r diese Art der Parametrisierung In Abbildung 34 sind einige der Formeln dargestellt die f r das Panelbrett ber die Knowlageware Umgebung erzeugt wurden Abbildung 35 gibt einen kleinen Einblick in den Regeleditor von CATIA Am Beispiel zu erkennen ist die Einfachheit der Wertezuweisung an die Parameter eines Lagerdurchmessers ber if Schleifen Seite 73 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te do lt Beziehungen f Formel 1 Hauptk rper Block Begrenzung L nge Externe Parameter Dicke Panelbrett Je Formel 4 Hauptk rper Skizze 3 Offset 27 Offset Minimalabstand fe Formel 5 Hau ptk rper Skizze 3 Offset 26 0ffset Minimalabstand fs Formel s Hau ptk rper Skizze F Offset 2S Offset Minimalabstand Js Formel 7 Hau otkorper Skizze F Offset 24 Offset Minimalabstand fi Formel amp Hau ptk rper Skizze Offset 17 offset Minimalabstand fs Formel 12 Ha uptk rper Skizze Offset 2 Offset Minimalabstand 1 5 fe Formel 16 Hauptk rper Skizze 3 Radius 18 Radius Externe Parameter Durchrmesser Einbauraurn k nst Horizont 72 fey Formel 17 Hauptk rper Skizze 3 Radius 23 Radi
62. J 40 049 601 00 Pitchc F le 049 601 00 Pitches Zu 049 601 00 Pitches 049 601 00 Pitchci rbindung 7 049 601 00 Pitches rbindung 8 F M 049 601 00 Pitchee rbindung 9 049 601 00 Pitches 2 00 Hubfan Unterlagscheibe imm 1 h 4 i i Bee PIG 5 K K Dad Unterlagscheibe imm 2 Unterlagscheibe 1mm 3 j 0849 9N2 NN fl Interlanscheihe 1mm 4i Abbildung 55 Kinematische Anlenkung des Hubfans Wissensbasierte Unterprodukte am Beispiel des Verteilergetriebes Als Vertreter von in sich geschlossenen Baugruppen mit genau definierten Schnittstellen wurden f r diese Arbeit die vier Verteiler und Umlenkgetriebe f r den VTOL Antrieb als Untersuchungsobjekt gew hlt Ein Getriebe wurde mit all seinen Einzelkomponenten entworfen und parametrisiert Die im Visual Studio 6 0 der Vorg ngervariante des Visual Studio NET programmierte Mathematik errechnet aus bersetzungsverh ltnis Drehzahl und Leistung die Werte f r die einzelnen Komponenten des Getriebes Das Beispiel in Abbildung 56 zeigt einen m glichen Zustand des Zentralgetriebes Lager Dichtringe Schrauben und andere Einzelteile wurden dabei in Tabellen gefasst Je nach Gr e und Krafteinwirkung werden die f r das jeweilige Bauteil ben tigten Parameter ber Regelschleifen ausgelesen und an weitere Bauteile wie z B die Wellen siehe auch Abbildung 35 weitergegeben Wird die Leistung die Drehza
63. Kunst des parametrisierten Projekts liegt dagegen n der sinnvollen Aufteilung und Zuweisung der Parameter Einige werden gesteuert oder durch Regeln beaufschlagt andere sind Funktionen oder n weiteren Abh ngigkeiten entsprechend Abschnitt 4 1 2 Wie wo und wann welche Wahl getroffen wird h ngt stark vom Bauteil Projekt und seiner Zielsetzung ab Als sehr sinnvoll hat sich eine hier kurz erl uterte Methode herausgestellt Durch entsprechende Schulung ber ein interaktives Lernprogramm Companion i 4 genannt oder die von Braun entwickelten Unterlagen b 4 wurden die Gruppenmitglieder auf entsprechend gleichen Stand gebracht Anschlie end wurden vom Autor die f r d e bevorstehende Aufgaben notwendigen Methodiken und Parametrisierungstechniken erl utert Die Art und Weise der jeweiligen Parametrisierungstiefe und art wurde je nach Aufgabengebiet und K nnen vereinbart Nach Abschluss entsprechender Aufgabenteile wurde vom Autor der Parametrisierung gepr ft evt abge ndert bzw weiter ausgebaut Fehlerhafte Methodiken wurden in Zusammenarbeit mit den Konstrukteuren so abge ndert dass sie zu robusteren Entw rfen f hrten In heutigen Unternehmen sind meist Zeichnungskontrolleure damit beauftragt die in der Konstruktion erarbeiteten Zeichnungen auf Korrektheit zu pr fen Nimmt man dies als Vergleich so w re n diesem Fall der Projektverantwortliche eine Art moderner Zeichnungskontrolleur Nur mit dem Unterschied dass er fr hzeiti
64. Marovic Seite 110 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test Institut f r Raumfahrt Systeme Abbildung 74 Modellaufbau und Schwebeflug des VTOL Antriebskonzepts Da Triebwerke meist separat entwickelt werden bei Sportflugzeugen sogar unabh ngig vom Flugger t zu zertifizieren sind erweist sich das Vorgehen der Trennung in diesem Fall ohnehin als sinnvoll 5 3 Gesch tzter Zeitaufwand f r die Konstruktion Nimmt man den oben erl uterten CATIA V4 Entwurf als Referenz und l sst man den Zeitaufwand f r das Erarbeiten neuer Fehlermethodiken au er acht so kann man den konstruktiven Entwurf des CATIA V5 Modells 6C in etwa als gleichwertig ansehen Der durch die Konstrukteure in das Projekt eingebrachte h here Parametrisierungsaufwand kann durch die sich daraus ergebende leichtere Modifizierbarkeit wieder ausgeglichen werden Die Entwicklung der Schnittstelle Pegasus Rebell sowie die wissensbasierte Steuerung der Master Line dagegen hat unterdessen zus tzlichen Aufwand bedeutet ganz abgesehen von der Flugphysik Die parallele Entwicklung des Antriebs f r den Senkrechstarter war um ein Vielfaches detaillierter als es bei den CATIA V4 Entw rfen angestrebt war So bleibt lediglich eine grobe Sch tzung die m Nachhinein f r den reinen Konstruktionsaufwand dieses Projekt gegeben werden soll Seite 111 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test Geht man von einer gleichwertigen Konstruktion aus so kann bedingt durch
65. Mehrfachreferenzierung der Master Line sowie einiger Hilfsgeometrien stiegen diese zeitweilig auf ber vierzehn Millionen m Projekt an Seite 74 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Regeleditor Regel 1 Lagerdurchmesser anhand des Gewindedurchmessers Wellendurchmessers Aktiv schrittweise Regel erzeugt 25 10 2004 if Gewindeaussendurchmesser lt 15mm Lagerdurchmesser 15mm else if Gewindeaussendurchmesser gt 15mm and Gewindeaussendurchmesser lt 20mm Lagerdurchmesser 20mm else if Gewindeaussendurchmesser gt 20mm and Gewindeaussendurchmesser lt 25mm Lagerdurchmesser Z rrm else if Gewindeaussendurchmesser gt 25mm and Gewindeaussendurchmesser lt 30mm Lagerdurchmesser 30mm else if Gewindeaussendurchmesser gt 30mm and Gewindeaussendurchmesser lt 35mm Lagerdurchmesser 35mm else if Gewindeaussendurchmesser gt 35mm and Gewindeaussendurchmesser lt 40mm Lagerdurchmesser 40mm else if Gewindeaussendurchmesser gt 40mm and Gewindeaussendurchmesser lt 45mm Lagerdurchmesser 45mm else if Gewindeaussendurchmesser gt 45mm and Gewindeaussendurchmesser lt 50mm Lagerdurchmesser 50mm else if Gewindeaussendurchmesser gt 50mm and Gewindeaussendurchmesser lt 55mm Lagerdurchmesser 55mm else if Gewindeaussendurchmesser gt 55mm and Gewindeaussendurchmesser lt 60mm Datenverzeichnis Parameter Alle Hauptk rp
66. Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus am Beispiel eines Senkrechtstarters Von der Fakult t Luft und Raumfahrttechnik amp Geod sie der Universitat Stuttgart zur Erlangung der W rde eines Doktors der Ingenieurswissenschaften Dr Ing genehmigte Abhandlung Vorgelegt von Peter Schnauffer aus Oberderdingen Baden W rttemberg Hauptberichter Prof Dipl Ing Rudolf Voit Nitschmann Mitberichter apl Prof Dr Ing habil Ingolf Grieger Tag der m ndlichen Pr fung 29 Mai 2006 Institut f r Flugzeugbau der Universit t Stuttgart 2006 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus verdeutlicht einen vollst ndig parametrisierten Flugzeugentwurf am Beispiel un konventioneller Flugger te Er stellt eine M glichkeit der nahezu zeitgleichen virtuellen Flugzeugentwicklung f r konventionelle und m Speziellen f r unkonventionelle Flugger te unter Ber cksichtung diverser vom Entwurf bis hin zur Fertigung beteiligter Disziplinen Prozesse und Einrichtungen dar Zur weiteren Reduzierung der Entwicklungszeiten und Entwurfsrisiken im Flugzeugbau wird mit der vorliegenden Dissertation eine Parallelisierung der Entwicklungsabl ufe untersucht Da hierf r in s mtlichen Entwicklungsbereichen Daten der entsprechenden anderen Bereiche ben tigt werden wer
67. Programmwelt Pad3D Quelle Mechler r 6 Seite 14 Stand der Technik Pad3D ist eine interdisziplinare Schnittstelle welche verschiedenste Entwurfsdaten zusammenf hren und verarbeiten soll siehe Abbildung 1 ber eine Schnittstelle werden Makros zum Aufbau von Geometrien erzeugt welche durch das eigentliche Programm parametrisch gesteuert werden Die in CATIA V5 1 1 resultierenden Daten wie Gewicht Tr gheitsmomente usw k nnen zur ckgelesen und f r andere Programme genutzt werden Dieser Ansatz zeigt in Verbindung mit CATIA V5 erste Erfolge Bauteilanderungen oder neue Konfigurationen konnen jedoch nur mit genauer Kenntnis der Programmsystemarchitektur durchgef hrt und erfasst werden Firmenstrukturen die Projektdokumentation und der dadurch entstehende Datenfluss werden zum gegenw rtigen Zeitpunkt nicht erfasst PrADO Das Programmpaket PrADO Preliminary Aircraft Design and Optimisation Program der Technischen Universit t Braunschweig h 2 stellt umfangreiche Module zum Entwurf und zur Optimierung von konventionellen wie auch unkonventionellen Flugk rpern zur Verf gung Die gro e St rke von PrADO liegt in der Missionsoptimierung Abbildung 3 von Flugk rpern Transportaufgabe Datenbasen Idee der Dateien Konfiguration Programmsteuerung Bauvorschriften _ Anforderungen Fl gelgeometrie _ Rumpfgeometrie HLW Geometrie Programmbibliotheken Entwurfsanalyse SLW Geometrie Fahrwerksd
68. Project Parametric Design Functional Requirement Document Flight Safety Analysis Fault Tree Analysis Flight Test Requirement Functional Interface Control Document Functional Requirement Specification Faserverbundwerkstoffe Gewicht Handschrifterkennungssystem High Interference Radio Frequency Higher order Sub and Supersonic Singularity Method Horizontal Take Off and Landing vehicle Iron Bird Test Plan Iron Bird Test Report Interface Control Document Installation Drawing Interface Definition Drawing Initial Graphic Exchange Specification Integrated Product Team International Organization for Standardization Joint Aviation Authorities Joint Aviation Requirements Joint Definition Phase Joint Definition Review Load Analysis Life Circle Cost Analysis Lightning High Interfering Radio Frequency Electromagnetic Impulse Control Plan MA Ma max MBD MIDAS MIDplus MIL MIL STD min MMEL Mod MSG MSG 3 MSG 3 Analysis MTA MTBUR N O Org Einheit P P Pad3D PDM PDM System PDP PDR PGRID PHA PHL PIANO PP PPS PR PrADO PRO E NGINEER PS PSP PSSA PTS Q QAP QH QM Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Massachusetts Machzahl Maximum maximal Mass Breakdown Structure Multidisciplinary Integrated Design Analysis amp Sizing Menu Driver Interactive Design plus Phisical Analysis Military Military Standard Minimum minimal Mas
69. Verkn pfung untersucht werden Durch die Modifikation die es durch den Typ 7D erh lt eignet s ch dieses Beispiel besonders zur Veranschaulichung der Systemaufteilung Abschnitt 3 1 1 Kaufmann und Marovic m 3 Struktur Der Aufbau der Rumpfschale ist aus Abbildung 48 zu ersehen Zus tzlich zu den gesteuerten Parametern k nnen die durch die Konstruktion bedingten Werte wie beispielsweise die Gr e der Klebestellen ebenfalls ber innerhalb der Bauteile festgelegte Parameter bzw eine Excel Schnittstelle angesprochen werden Sie k nnen beispielsweise die Produktionskenntnis des Unternehmens repr sentieren So lassen sich f r die Konstruktion und Fertigung wesentliche Parameter getrennt bestimmen und fixieren eine Modifikation dieser Parameter ginge 1m gezeigten Fall direkt mit einer nderung der Fertigungs bzw Konstruktionsverfahren einher bei Verkleinerung der Klebefl che m ssten beispielsweise Nieten f r die Kraft bertragung Sorge tragen Seite 86 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te i Schnittfl chen au en bis innen u ere berlappung rechts Innere Uberlappung links ZX Ebene Schichtaufbau wie normale Verklebung berlappung der u eren Deckschichten Abbildung 48 Rumpfschnitt mit berlappender Verklebung Quelle Kaufmann k 5 Ein Teil der Solid Struktur des Flugzeugtyps Pegasus Rebell 6C ist in Abbildung
70. abe die Qualifikationsrichtlinien und den Qualifikationszeitplan Qualification Program Plan siehe auch Abschnitt 2 2 zu erstellen und einzuhalten Serienanlauf Vorserienfertigung In diesem Zeitabschnitt werden die letzten Entwicklungsschritte wie das eventuelle Vervollst ndigen von Zeichnungen Werkstattunterlagen Fertigungsst cklisten oder Montageanleitungen erstellt Der Serienanlauf wird durch entsprechende Mechanismen des Qualitatshandbuches m 5 gew hrleistet H ufig wechselt hier die Verantwortlichkeit sie wird von den Entwicklungsverantwortlichen an die Fertigungsplanung tibergeben Mit Beginn des Serienanlaufes bernimmt damit der Serienanlauf die weitere Projektverantwortung Entwicklung und Konstruktion unterstiitzen von hier an das weitere Geschehen Serienfertigung In der Serienfertigung greifen die entsprechenden beh rdlichen Auflagen f r einen f r Luftfahrtger teherstellung anerkannten Betrieb sowie die zus tzlich etablierten Kontrollmechanismen wie z B ISO 9000 kundenspezifische Absprachen etc des Unternehmens selbst Ist eine geregelte Produktion erreicht gilt das Projekt als abgeschlossen Alle weiteren Schritte wie beispielsweise nderungen an fliegendem Ger t werden als getrennte Kleinprojekte das so genannte Tagesgesch ft durchgef hrt 2 1 3 Moderne Produktdatenmanagement Systeme in der Luftfahrt Zum Verwalten gelenkter Software Dokumente kommen gew hnlich Produktdatenmanagement System
71. alls davon profitieren 2 1 5 Problematik der heutigen Produktentwicklung Durch die sequenzielle Entwicklung von Produkten entsteht nicht nur ein geregelter Entwicklungsablauf sondern auch die damit verbundene Problematik dass Fehler welche im Laufe der Entwicklungsphasen auftreten zu steigenden Beseitigungskosten f hren Gleichzeitig sinken mit Fortschreiten der Entwicklung die M glichkeiten die Fehler grundlegend zu beseitigen Abbildung 15 zeigt die Entstehung der Mehrheit der Fehler bereits in Entwicklung und Planung deren Behebung bedingt durch die sp te Erkennung in der Pr fung und im Feldeinsatz zu hohen Kosten f r die Fehlerbehandlung f hren w hrend die Behebung bereits in der Entwicklung und Planung die Kosten n berschaubaren Gr enordnungen halten w rden VDI Richtlinie 2247 gibt die Kosten zur Fehlerbehebung als so genannte Zehnerregel wieder Sie zeigt die Risikoproblematik besonders bei unkonventionellen Entw rfen auf Sind Produktionstechniken welche evt noch nicht ausgereift sind fiir ein neues Produkt geplant so k nnen die im Feldeinsatz auftretenden M ngel das gesamte Projekt finanziell zum Scheitern bringen Von Projektabschnitt zu Projektabschnitt wachsen die Kosten um jeweils eine Zehner Potenz an daher der Name Zehnerregel Durch s mulierte Fertigungsprozesse kann diesem Sachverhalt entgegengewirkt werden vorausgesetzt das Produktionswissen ist fr h genug verf gbar Grund hierf r ist die
72. as Integrated Product Team IPT vorgeschaltet Abbildung 13 Es hat die Aufgabe die zwischen den DBTs auftauchenden Schnittstellenprobleme zu beheben Grundlegende Entscheidungsfragen werden durch die technische Projektleitung Chief Engineering beantwortet Je nach Unternehmensbereich werden die Kooperationsvertr ge zwischen Kunden und Lieferanten bereits m Vorfeld oder auch erst zu Ende der Entwicklungsphase unterzeichnet Hierbei z hlt h ufig das Wissen und die Erfahrung von Kunde und Lieferant Gew hnlich gilt Je sp ter ein Vertrag unterzeichnet wird desto gr er st die vom Lieferanten zu erbringende Vorleistung und umso detaillierter wird der Vertrag ausgearbeitet F r den Lieferanten bedeutet dies ein h heres Vorleistungsrisiko er k nnte durch einen Konkurrenten ersetzt werden und f r den Kunden eine bessere Kosten und Risikoabschatzung Bei der Planung eines Produktes wird allgemein das Unternehmenspotential VDI Richtlinie 2220 v 2 herangezogen D h die Fertigung eines Produktes wird an die Fertigungsm glichkeiten angepasst Durch diese Verkn pfung ist eine direkte Abh ngigkeit von Produkt und Unternehmen gegeben Wird diese Abh ngigkeit durchbrochen so stehen hohe Investitionskosten an Die Sicherstellung der Qualit t fordert zudem zus tzliche Entwicklungskapazitaten die Lernphase mit der neuen Technologie erh hten Zeitaufwand und zum Teil gro e Risiken So werden in der Industrie gegenw rtig
73. aten Parametervariation Aerodynamik E z B Kennfelder Gesamtbeiwerte Konfigurations optimierung 5 ta E 2 m 2 T lt Antriebssystem z B Kennfelder Schub SFC DB10 Massen und Schwerpunktslagen Konvergenz Flugzeug u Komponenten der abh ngigen Entwurfsvariablen Daten zur Betriebskostenanalyse Flugmechanik Leistungen Eigenschaften Datenmanagementsystem DMS Daten zu LH System Flugzeuggeometrie z B Tankgeometrie Flugleistungen Triebwerksdaten Geometriedaten des Flugzeugs Massenaufteilung Winglet Endscheiben Geometrie Ausgabe PrADO Abbildung 2 Programmpaket PrADO Quelle Heinze h 2 Seite 15 Stand der Technik Dieses Programm ist der typische Vertreter einer Entwurfssoftware welche ausschlie lich innerhalb eines Entwurfsvorhabens zu ersten Absch tzungen und Entw rfen verwendet wird Ausgehend von Designanforderungen beh rdlichen Forderungen und Konfigurationsvorgaben werden die entsprechenden aerodynamischen und flugmechanischen Eigenschaften und Flugzeugdaten bestimmt Abbildung 2 Durch die Visualisierung wird ein guter Eindruck ber den entstandenen Entwurf erbracht Eine Anbindung an weiterfolgende Entwicklungsschritte w e Qualifikation oder Fertigung ist zum gegenw rtigen Zeitpunkt nicht erkennbar Fall 1 DOC Analyse mit variablem Flugzeugpreis Linien konstanter Betriebskosten DOC 100 0 0305 EURO Sitz K
74. aten auditierf hige Dokumente repr sentieren siehe Abbildung 24 Die so entstehenden virtuellen Produkte k nnen nun wie reale Projektdokumente genutzt und gelenkt werden Durch eine elektronische Datenverwaltung werden aber nur Daten auch dreidimensionale Geometrien gelenkt welche jedoch heute nur in Form eines unterschriebenen Papierausdruckes der ebenfalls zu lenken ist als Dokument gelten Ist es m glich eine Unterschrift in elektronischer Form zur Verf gung zu stellen so k nnen die elektronischen Daten durch diese elektronische Signatur selbst zum Dokument werden die Verwaltung des Papierausdruckes entf llt die elektronische Datenverwaltung wird dadurch zur elektronischen Dokumentenverwaltung d Projektingenieur Entwicklung i Partner digitale Start digitale Unterschrift Freigabe Unterschrift _ he a Document Document Document Rev A e released Zeit Abbildung 24 Digitale Dokumentenverwaltung mit elektronischem Unterschriftengebrauch siehe auch Tholl t 1 Seite 62 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Das Problem der F lschung von elektronischen Unterschriften stellt dabei wohl das zentrale Thema bei der Akzeptanz derselben dar Zusammen mit der Problematik dass andere Unternehmen nicht auf diese M glichkeit zur ckgreifen k nnen ist wohl der am meisten genannte Aspekt der der Einf hrung der elektronischen Signatur entgegensteht Der Ab
75. aumfahrt GmbH Friedrichshafen Selbstandigkeit 05 1996 08 1999 eingetragen als Ingenieurb ro Schnauffer Aircraft Oberderdingen Entwicklungsingenieur Konstrukteur und Projektingenieur Hella Aerospace GmbH Lippstadt Wissenschaftl Mitarbeiter Institut fur Flugzeugbau Universitat Stuttgart Abschlu Abitur Unfallverletzung im August 1988 Entwurf von Design Studien Privatpilotenlizenz PPL A nationales Flugfunkzeugnis BZF II Internationales Flugfunkzeugnis BZF I Fachrichtungen Flugmechanik amp Regelungstechnik und Luftfahrtantriebe Grundpraktikum Fachpraktikum Flugzeugentwurf und Windkanalversuche Projektierung eines privaten Raumfahrtkonzeptes Aufbau und Betreuung einer EDV Anlage Fortf hren der Arbeiten als nebenberufliche T tigkeit Entwicklung von Lichtanlagen f r zivile und milit rische Luftfahrzeuge Projektkoordination und integration von Flugzeugbeleuchtungssystemen f r Milit r und Zivilflugzeuge Betreuung studentischer Konstruktionen im Bereich Flugzeugbau Dissertation
76. bedeutet gt gt dass das f r die Produktentwicklung relevante Qualit tsmanagement Element Designlenkung zwar auf alle T tigkeiten der Produktentwicklung angewendet werden kann und auch sollte die Gestaltung dieses Elementes jedoch n Abh ngigkeit der jeweiligen Phase der Produktentwicklung spezifisch angepasst werden muss und somit auch durch verschiedene QM Methoden unterst tzt wird lt lt Daraus ergeben s ch folgende Anforderungen an die Designlenkung nach DIN ISO 9001 gt gt Die f r die Konstruktion Entwicklung relevante Norm DIN ISO 9001 fordert von einem Lieferanten Unternehmen die Einf hrung Dokumentation und Aufrechterhaltung eines Verfahrens zur Lenkung der Produktentwicklung und Verifizierung des Produktergebnisses mit dem sichergestellt wird dass das Produkt die festgelegten Qualit tsforderungen erf llt Innerhalb dieser so genannten Verfahrensanweisungen werden die organisatorischen Abl ufe sowie die technischen Randbedingungen beschrieben die zur Produktentwicklung angewendet bzw eingesetzt werden lt lt Zitat VDI Richtlinie 2247 Seite 3 Aufgabe der Produkt berwachung ist es Schwachstellen am Produkt oder in seiner Produktion festzustellen und entsprechende L sungsans tze bzw die entstandenen Probleme aufzuzeigen welche f r k nftige Entwicklungen einzuhalten sind Flie en diese nderungen in den Entwurf bzw n die fr he Entwicklungsphase ein so k nnen k nftige Projekte ebenf
77. begrenzte M glichkeit der Kostenbeeinflussung der Produkte Zu Beginn eines Projektes k nnen Fehler und deren Kosten leicht beeinflusst werden am Ende sind die M glichkeiten bedingt durch bereits erbrachte Investitionen und Arbeitsleistungen gering v 4 Seite 36 Datenfluss und Organisation m Entwicklungsprozess Kostenanteilige Fehlerquote in ne der 75 der Fehler hilar HWS Entstehung Behebung der Fehler der Fehler Definition Entwicklung Planung Fertigung Pr fung Feld einsatz Abbildung 15 Fehlerentstehung und Fehlerbehebung nach Quelle VDI Richtlinie 2247 v 5 Nur durch zus tzlichen finanziellen Aufwand k nnen scheiternde Projekte zu hrem Ende gerettet werden Aus diesem Grund wird in vielen Projekten ein bestimmter Abbruchzeitpunkt in Abbildung 14 als go ahead bezeichnet definiert zu dem das unternehmerische Risiko bei Aufgabe des Projekts noch n ertr glichem Rahmen bleibt Wird dieser Punkt berschritten birgt das Projekt ein Abbruchrisiko welches das gesamte Unternehmen in Mitleidenschaft ziehen oder aber zu schwer kalkulierbaren Risiken f hren kann 2 2 Projektdokumentation Systemdokumente und deren Abh ngigkeiten Im Wesentlichen werden w hrend eines Flugzeugentwicklungsprozesses CAD Modelle Zeichnungen und Systemdokumente gelenkt Letztere sind in Funktion und Aufgabe weitgehend organisiert FAA SSH und h 3 wenn zum Teil auch gro e Unterschiede zwischen den einzel
78. benheiten Ist das Projekt erfolgreich der neue Prozess etabliert so kann in einem weiteren Schritt dieses Verfahren auf andere Projekte ausgeweitet werden Die Keimzelle springt auf andere Gruppen im Unternehmen ber die Zelle keimt daher der Name Durch die Separation einer Projektgruppe k nnen somit neue Wege f r eine spezielle neue Aufgabe begangen werden ohne die Auditierf higkeit des Unternehmens zu gef hrden und genau in diesem Kontext sind die folgenden Abschnitte zu sehen Die Beispiele die im Folgenden aufgezeigt werden entstammen den beiden Flugzeugtypen Pegasus Rebell 6Cxx und 7Dxx kurz 6C und 7D Der Typ 6Cxx repr sentiert das in Abschnitt 3 beschriebene Referenzflugzeug Es ist ein horizontal startendes und landendes Flugger t Horizontal Take Off and Landing vehicle HTOL mit hohem Anspruch an Manievierf higkeit und Reiseflug Der Typ 7Dxx stellt den aus dem Typ 6Cxx heraus entwickelten Senkrechtstarter dar Vertical Take Off and Landing vehicle VTOL die Zahl steht hierbei f r die Entwicklungsstufe der Buchstabe f r den Typ das xx f r m gliche Konfigurationen von Ol bis 99 Andere Typen wie 1A bis 4 A 1B und 2B oder 4C bis 5C stellen ltere Versionen dar die im Zusammenhang mit dieser Dissertation keine nennenswerte Rolle mehr spielen 4 1 Grundlegende CAD Strukturen Die grundlegenden Produktstrukturen des Projekts sind in Abbildung 26 skizziert Eines der wichtigsten Produkte ist die Master L
79. cation Functional Hazard Aanalysis und Master Minimum Equipment List wird anhand der RTCA DO 160 178 die Systemauswahl begonnen Zusammen mit der Arbeitsgruppe Level 2 lassen sich die Systeme detaillieren und die Qualifikationsunterlagen erstellen Mit der Entwicklung der Ger te geht die Qualifikation einher 4 Arbeitsbereich Level 4 Der Einbezug von Fertigungsspezialisten gibt in diesem fr hen Stadium den Konstrukteuren die M slichkeit teuere Fertigungsverfahren bereits im Entwurf der Komponenten zu unterbinden und damit R ckschleifen und nderungen auf ein Minimum zu reduzieren Der Aufbau der Werkzeuge w e auch einer virtuellen Fabrikation n Abh ngigkeit der Master Line sowie der in Level 1 und 2 getroffenen Anforderungen hilft zus tzlich der Entscheidungsfindung m fr hen Entwicklungsstadium Fertigungswerkzeuge welche die nderungen der Master Line bei nderungen im Nachhinein direkt aufzeigen helfen zus tzlich bei der Kosten Zeit und Risikoabschatzung 3 1 1 Aufteilung einer Projektaufgabe f r die Systementwicklung H ufig hat eine Neuentwicklung einen besonderen Entwicklungsaspekt welcher zu erheblichem Entwicklungsaufwand f hrt Zieht man die Entwicklung eines unkonventionellen Flugk rpers als Entwicklungsvorhaben heran so wird die Problematik einer weiteren Zeitverk rzung durch die fehlenden Randbedingungen und Erfahrungen deutlich Systeme welche in den Flugk rper integriert werden sollen sind an ein
80. ccccsssseees 104 3 221 Pegasus Re Bel GE nee Renee 105 3 22 PESaSUSREREITD anna hassen 109 5 3 Geschatzter Zeitaufwand f r die Konstruktion ssssssssssssssssssssssssssnssssnsnnnnnnnnnnssnnnnse 111 5 4 Parametrisierung in der Fertigung 00000000sssssnuunossssnsssnnnunnnnsssssnsssnnnnnnnssssssssssssene 114 5 5 Dokumentation und Systemauslegung im parametrisierten Flugzeugentwurf 116 5 0 Pr jeklablaut 2siein E Relais 117 6 SCHLUSSBEMERKUNG UND AUSBLICK 22 222002200 200 n000nnnnanun nun nnnnn nun 122 Tabellen und Abbildungsverzeichnis 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 000000000 125 BIteraturverzeichinis 2 5 0 128 Anhang Der Datenfluss in einem modernen Luftfahrtunternehmen mit unterschiedlicher Nomenklatur und Zielsetzun2 u 2a Rasa 140 DOTS FAD oases cess sac sed iann ec ceadeekecanaveceuscbedencsavecenesawedeawongvacsusatansuoauasseuscecadassusecensebosssnssiwecnsaesouaes 144 Seite 5 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Abk rzungsverzeichnis A AAA ABD A C ACR AeroCADD AFM AIL ANSYS AMM Amndt AP APA ARS AS ATA ATP ATR AwCR B BaED bzw C CAD CADDS 5 CAE CAM CAx CATIA V4 CATIA V5 CDP CDR CFD CIL CMM CMP CPL CRI Cross Section CSAR Seite 6 Advanced Aircraft Analysis AIRBUS Documentation Aircraft Aircraft Compliance Report CAD Modul zur Erweiterung der S
81. cccscssscssssccssssccesescccsescccssssccesescsesesccccscsccesesosese 141 Abbildung 82 Systemdokumentation nach ABD 0200 Quelle Heitmann h 3 142 Abbildung 83 System Specification Hierarchie Quelle Heitmann h 3 000 143 Abbildung 84 Dokumentenabhangigkeit am Beispiel von AIRBUS Quelle Heitmann h 3 OEE E EE ER E En EE ER AE E A FERNER A E NEA 143 Seite 127 Literaturverzeichnis Literaturverzeichnis a 1 a 2 a 3 a 4 a 5 a 6 a 7 a 8 a 9 a 10 a 11 a 12 Seite 128 Abbot I H und Doedenhoff A E Theory of Wing Sections Including a Summary of Airfoil Data Dover Publications Inc New York 1958 AIRBUS Industries Produktinformationen AIRBUS Industries www airbus com dynamic about index_h asp AIRBUS Deutschland GmbH Hamburg 2004 AIRBUS Industries AIRBUS Directives ABD and Procedures ABDO100 Equipment Design General Requirements for Suppliers Issuse C December 1998 AIRBUS Industries AIRBUS Directives ABD and Procedures ABDO200 Requirements and Guidelines for the System Designer Issuse C December 1998 AIRBUS Indurstries Future Project Cabin Configuration Feasibility Study Phase I AIRBUS Industries ED X Toulouse France 1995 Aircraft Evaluation Group Master Minimum Equipment List British Aerospace Jetstream 3101 British Aerospace Jetstream 3201 Federal Aviation Administration Aircraft Evaluation G
82. chiedene Softwareumgebungen von V4 aufgesetzt wurden Dieser Umstand macht ein einheitliches Arbeiten im Unternehmen mit ein und derselben Software V4 nahezu unm glich da der Zeitbedarf zu gro geraten ist und die Mitarbeiter selten ber das technische Wissen verf gen Durch die Einf hrung von CATIA V5 kann diesem negativen Umstand ein Ende gesetzt werden Seite 26 Datenfluss und Organisation m Entwicklungsprozess 2 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess Die moderne Flugzeugentwicklungsstruktur wird gegenw rtig durch den amerikanischen Kontinent getrieben In Europa wird meist diese Organisation in hnlicher Weise eingesetzt oder aufgrund der weltweiten Verflechtung der Lieferanten adaptiert Im System Safety Handbook der Federal Aviation Administration FAA SSH f 11 werden typische Entwicklungsprozesse und die innerhalb dieser Prozesse entstandenen Dokumente und Verfahren ausf hrlich beschrieben siehe auch Abschnitt 2 2 Im Folgenden wird deshalb auf diese Art der Organisation eingegangen da sie immer mehr an weltweiter Bedeutung gewinnt Die im weiteren Verlauf dargelegten Erlauterungen Beschreibungen Untersuchungsergebnisse und Beispiele basieren auf der einschl gigen Berufserfahrung des Autors in Entwurf Entwicklung Konstruktion und Projektleitung in der internationalen Luftfahrtbranche Ebenso entstammen die in diesem Abschnitt beschriebenen Organisationen Verfahren und Dokumente dem Wissen des Verfas
83. chleife im Entwicklungsprozess gezwungen Viele Erkenntnisse wie Motorleistung gr e temperatur musste bereits zu Beginn des Bauteilentwurfes gekannt sein Ein typischer Entwicklungsablauf wie in Abschnitt 2 1 beschrieben k ndigte sich dabei an nderungen die auf die Aerodynamik hinwiesen f hrten meist zu erheblichen R ckschleifen bzw starken Einschneidungen Das Fahrwerk war meist davon betroffen FEM Analysen die in Patran Nastran m 11 durchgef hrt wurden beschr nkten sich auf die Hauptkomponenten Der stete Wechsel zwischen CAD und FEM f hrte zum Datentransfer ber die blichen Standardschnittstellen und zum unweigerlichen Nachbearbeiten der Konturen in Patran Ein Zyklus der wie 1m realen Leben auch zu erh htem Zeitaufwand gef hrt hat So leicht der Umgang mit CATIA V4 auch sein mag so zeitintensiv wird die Arbeit mit diesem System wenn viele verschiedene Bauteile auf engstem Raum miteinander in Beziehung gebracht werden m ssen selbst mit daf r geeigneten Methodiken Seite 102 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test Modell nderungen in CATIA V4 Bei der Modellbildung des Senkrechtstarters wurde der Einfachheit die Detailtiefe der Modelle weiter reduziert Der Grund lag im zun chst geringen Wissen um die VTOL Antriebsmodalit t wie auch in der u erst zeitintensiven nderung der einzelnen Bauteile Auch wurden weder detaillierte aerodynamische Berechnungen noch FEM Analysen f r die Senkrechts
84. chnungsergebnisse lassen sofort R ckschl sse auf d e Bauteile zu nderungen k nnen mit sehr geringem Aufwand aber hoher Transparenz einflie en Ein Umstand der den Lernprozess innerhalb ein Konstruktionsabteilung stark beschleunigt da die Seite 52 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus vom Konstrukteur getroffenen Annahmen und Modifikationen innerhalb k rzester Zeitr ume berpr ft werden k nnen Durch die parametrisierte Geometrie kann eine Anpassung auch zu einem sp teren Zeitpunkt erfolgen da die Bauteile im Nachhinein leicht angepasst werden k nnen Zeitaufwendige R ckschleifen zwischen Konstruktion und Berechnung k nnen hierdurch erheblich reduziert oder teilautomatisiert werden Die Entscheidung ber das entstandene Ergebnis wird jedoch nach wie vor von den daf r verantwortlichen Ingenieuren getroffen Durch den Kundenkontakt mit Level 1 und dem nahezu zeitgleichen Start der Aufgabe Level 2 erlangt der potentielle Kunde die n tige Transparenz ber die eigentliche Entwicklung von Beginn an Ebenso erlangt er das Verst ndnis ber Kosten und Risiken der Fertigung Innovative Teilprojekte und deren Gefahren kann er von Beginn an leicht verfolgen und selbst mittragen Eine Kundenbindung welche zu beiderseitigem Vorteil gereichen kann da der Kunde sich mit seinem Produkt n gewisser Weise identifiziert 3 Arbeitsbereich Level 3 Mit dem Erstellen der Aircraft Requirement Specifi
85. ctrical Schematics genannt werden geben die komplette Verdrahtung des Flugger tes wieder PIN Belegungen und Busadressen werden hierin ebenso aufgef hrt wie elektrische Signalnamen Durch das Bonding and Earthing Diagram BaED wird eine Aufstellung der Erdungswiderst nde metallischer Ger te bzw hrer Anbindung an die Struktur wiedergegeben Es sollte vom Systemlieferanten verantwortlich erstellt werden da Fehlannahmen die Projektkosten der Systeme stark ansteigen lassen k nnen Das Electrical Interface Control Document Electrical ICD beschreibt die elektrischen Schnittstellen des Systems In der Electrical Load Analysis ELA werden alle elektrischen Lasten die w hrend einer Flugmission auftreten aufgelistet Hier m ssen sinnvolle Annahmen getroffen werden die typischerweise in der Realit t vorkommen Notfall und Bodenbewegungen werden ebenfalls aufgenommen Die Dimensionierung der Generatoren und der Notstromversorgungen Auxiliary Power Unit und Ram Air Turbine wird z B danach ausgelegt sie sollte deshalb so fr h als m glich bekannt sein Die Maximalbelastungen und ihre Folgen das evt automatische Abschalten oder Herunterfahren von nicht notwendigen Verbrauchern wird ebenfalls hieran festgelegt Die elektrischen Lasten werden dabei f r elektrische Baugruppen Systeme und Komponenten ber diverse Flugzust nde aufgetragen Dadurch lassen sich die Belastungen f r das Bordsystem f r verschiedene Konfigurationen bestimmen S
86. das auch von CATIA V5 unterst tzt wird Wie in Abbildung 36 zu sehen lassen sich die Parameter tabellarisch auflisten und zus tzlich zur Bedingung innerhalb Seite 75 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te CATIAs mit Excel Features au erhalb CATIAs bearbeiten Daten die hier manipuliert werden werden direkt an CATIA weitergegeben und l sen dort den gew nschten nderungseffekt aus ie Hi Race Kama hewiii Peel LAE BE pis eerie fet pige Fema hee Dem Gee iige E Joe gas tren Brimil Sam BH ws Tae FFU See Pee ets ee eA reET Tt Ee erry TEET ET alas ERT EEEE T HEN HE A we r FIT BEEGR A 2 RRS PEER Pe Eeh mie ete ete en Abbildung 36 Aktive Beeinflussung der Geometrieparameter ber externe Schnittstellen Ab dieser Stufe der Parametrisierung die auf den vorgenannten Parametrisierungstechniken aufbaut setzt das sp ter beschriebene Programm Pegasus Rebell ein Es greift auf diese Exceltabellen welche zum Teil mit umfangreichen Excel Features versehen sind zu um ber diese Dateien die Master Line interaktiv zu beeinflussen Parametrisierte Produktstrukturen Beim Erstellen von Produktstrukturen in CATIA ist stets auf R ckschleifen Aktualisierungszyklen zu achten Werden mehrere Bauteile in Abh ngigkeit von einander entwickelt so kann dies zu nicht mehr aktualisierungsfahigen Produkten f hren Aus diesem Grund wurden s mtliche Abh ngig
87. de Aktualisierung Stand Aug 2001 ISBN 3 478 91840 5 IBM Deutschland GmbH Firmeninformationen CATIA WWW 5 ibm com de catia index html IBM Deutschland GmbH Stuttgart 2004 IBM Deutschland GmbH Firmeninformationen Produkt und Presseinformationen Enovia VPM www ibm com de catia produkte enovia html WWW 5 ibm de preeroom pressinfos 2001 01086_2 html IBM Deutschland GmbH Stuttgart 2004 IBM Deutschland GmbH English Documentation CATIA Solution Version 5 Release 13 SK3T 4124 13 IBM Deutschland GmbH Stuttgart Februar 2004 IBM Deutschland GmbH CATIA User Companion for Hybrid Design CATIA User Companion for Mechanical Design IBM Deutschland GmbH Stuttgart 2005 IBM Deutschland GmbH Produktinformationen SmarTeam ZPO04 0120 www 5 ibm com de catia produkte smarteam html IBM Deutschland GmbH Stuttgart 2004 Jackson P Jane s All The World s Aircraft 1999 2000 Butler and Tunner Limited Frome and London 1999 ISBN 0 7106 1898 0 j 2 J 3 41 U j 6 U 7 J 8 j 9 j 10 k 1 k 2 k 3 Literaturverzeichnis Joint Aviation Authorities Joint Aviation Requirements JAR 21 Certification Procedures for Aircrafts and Related Products and Parts Civil Aviation Authority Printing amp Publication Services Greville House 37 Gratton Road Cheltenham GL50 2BN England 2002 Joint Aviation Authorities Joint Aviation Requirements JAR 23 Normal Utility Aerobatic and Commuter Ca
88. den diese parametrisiert und in globale Abh ngigkeit zueinander gesetzt Zur Untersuchung der Parametrisierungsm glichkeiten wird zun chst der Datenfluss in typischen modernen Luftfahrtunternehmen aufgezeigt und im Nachhinein eine Philosophie zum dokumentgest tzten parallelen Entwurf aufgezeigt Zur Steuerung der parametrisierten Konstruktionsdaten wurde eine Schnittstelle programmiert mit deren Hilfe s mtliche Design und flugmissionssteuernde Parameter verarbeitet werden Zur fr hzeitigen Systemintegration wurde ein zus tzlicher Entwicklungsschritt eingef hrt der gerade bei unkonventionellen Aufgaben hilft das Systemwissen der Systemlieferanten zu einem fr hestm glichen Zeitpunkt abzurufen Dieser Schritt beinhaltet eine Aufteilung der eigentlichen Entwurfsaufgabe n zwei unabh ngige Teilaufgaben von den eine eine konventionelle Entwicklung darstellt in welcher das Systemwissen leichtm glichst platziert werden kann Die anschlie ende Vereinigung beider Aufgaben kann durch die einfache Parametrisierung der Geometrien ebenso leicht durchgef hrt werden wie sp te nderungen im Entwicklungsprozess Basierend auf dieser Philosophie wurde ein paralleler Entwicklungsablauf ber die Disziplinen Entwurf Konstruktion Dokumentation und Fertigung f r ein konventionelles wie auch ein unkonventionelles Kleinflugzeug aufgezeigt Die Verfahren selbst richten sich nach standardisierten Richtlinien welche auch bei Gro unternehmen zum Ei
89. der virtuelle Prozesse f r unterschiedliche Flugzeugtypen aufgezeigt werden k nnen Abbildung 57 zeigt einen berblick ber den gesamten Hallenaufbau der vollkommen unabh ngig von Flugzeugentwurf bereits zu Beginn des Entwicklungsprojektes vorangetrieben wurde In stetiger Absprache mit der Flugzeugkonstruktion wurde eine Fertigung f r FVW entworfen Somit kann f r die Entwicklungssimulation von einem bestehenden bzw neu etablierten Entwicklungsverfahren ausgegangen werden anhand dessen sich die Entwicklung und Konstruktion Level 2 orientieren kann Dabei sollen im Wesentlichen modernste Robotertechniken unter Verwendung von Delmia d 2 zum Einsatz kommen siehe auch Seitz s 9 Abbildung 57 Hallenaufriss der virtuellen Produktionseinheit Die eigentliche Abh ngigkeit der Fertigung zum Flugzeugentwurf entsteht durch getrennt entwickelte Produkte die Werkzeuge die f r den Bau des Flugger tes ben tigt werden und die Roboterprozesse die ebenfalls auch durch Modifikationen des Flugzeugs beeinflusst werden Seite 94 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Bereits in Abbildung 58 sind erste Einfl sse der Fertigung auf die Master Line zu erkennen Die sichtbare Dreiteilung des Werkzeuges beruht auf der maximalen Lagerungsgr e der Werkzeuge Abbildung 58 l sst leicht erkennen dass die Lagerhaltung eines kompletten Rumpfsegmentes in dieser Gr enordnung nur durch zus
90. der Arbeitsleistung n Konstruktionsabteilungen und zur Entwicklung komplexer Geometrien haben sich in nahezu allen Bereichen der Industrie CAD Hilfsmittel durchgesetzt Die Steigerung der Produktivit t wird z B durch die VDI Richtlinie 2216 v 1 und Encarnac o erl utert In der Luftfahrtbranche st das CAD System CATIA Computer A ded Three Dimensional Interactive Application in der Version 4 gangig welche neuerdings durch die Version 5 ersetzt wird Bei CATIA Daten gibt es kaum standardisierte Kriterien die Handhabung und der Aufbau der Daten ist jedoch weitgehend frei So legen viele Firmen eigene Standards fest CATIA V4 Die au erordentliche Vielfalt an M glichkeiten und Varianten machen CATIA V4 Hogh h 8 zum Problemkind m Datenfluss Der Segen der Vielfalt auf verschiedensten Wegen dasselbe zu erreichen ist zugleich der Fluch dieses CAD Systems CATIA Daten der Version 4 x werden allgemein nach herk mmlichen Gesichtspunkten erstellt Die Organisation und der Aufbau von CAD Elementen steht hierbei m Vordergrund Einflussnahme auf Modelle und deren Gestalt durch die bewusste Manipulation von Parametern wird durch diese Version dem Benutzer nur innerhalb der Modellumgebung erm glicht Ein Zugriff von Au en d h durch steuernde Programme bleibt hier nur einem kleinen Kreis von Computerspezialisten welche ganz spezielle Features fur ganz spezielle Geometrien oder Formen erstellen vorbehalten Das Helios der Firma
91. der wesentlichen Aussagen ber Excel zu jedem Zeitpunkt aktualisiert werden siehe auch Kempf Die ELA entsteht in direkter Folge aus der CPL Durch Spezifikation der MMEL der SS und Equipment Specification folgt die Component Parts List die sich mit Detaillierung des Projektes verfeinern kann Die Work Package List die als Ergebnis der oben genannten Dokumente den f r die jeweilige Konfiguration ben tigten Arbeitsaufwand widerspiegelt wird von Hand erstellt S mtliche Konfigurationen d e von einem Typ gebaut werden sollen und der MMEL entsprechen werden ber die CPL geplant Im Unterschied zur MMEL in der lediglich die m glichen Optionen erfasst sind werden durch die CPL ganze optionale Pakete geschn rt sie repr sentiert jedes Ger t oder Bauteil das n einem Flugzeug einer bestimmten Konfiguration vorkommt Die Documentation List beschreibt den Stand der zu erbringenden Dokumentation und ist damit eine notwendige Vorgabe f r die WPL Sie folgt im Entwicklungsprozess als unmittelbares Ergebnis aus der Erfassung der oben genannten Dokumente Seite 96 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Durch die M glichkeit die Konfigurationen anhand der DDs aufzubauen lassen sich durch verschiedene Kombinationen der DDs unterschiedliche Konfiguration erzeugen was im Umkehrschluss aber auch eine gewisse Einschr nkung bedeutet Ausgehend von der Base Line welche alle Baut
92. des Textiltechnikums l sst leicht die Gemeinsamkeiten der parametrisierten Ger te erkennen Werden die zu fertigenden Bauteile bestimmt durch ihre Parameter ver ndert so wird der Prozess automatisch angepasst und die Einfl sse auf das reale Bauteil k nnen am realen Roboter untersucht werden Durch die M glichkeit der Parametrisierung sowohl der Fertigungswerkzeuge als auch der automatisierten Prozesse l sst sich somit leicht und schnell eine Vorhersage ber den Produktionsprozess treffen Zwei Folgeprojekte wurden deshalb mit verschiedenen Industriepartnern aus Textiltechnik Luftfahrt und Automobilbau in Leben gerufen in denen eben diese Umsetzbarkeit ins Reale demonstriert werden soll Diese auf ein bzw drei Jahre angesetzten Vorhaben sollen die bertragbarkeit des parametrisierten Entwurfs auf die var able Prozessbildung einer automatisierten Verarbeitung von komplexen Faserverbundwerkstoffen in industriellem Ma stab in Zusammenarbeit mit f hrenden Herstellern aus Luftfahrt Automobilbau Sensorik Roboter und Textiltechnik darlegen Seite 123 Schlussbemerkung und Ausblick Abbildung 80 IFB Textiltechnikum als parametrisierte Simulation Eine Erweiterung des Projekts Pegasus Rebell durch den Ausbau der FEM und CFD Level 2 Analysen kann ebenso w e die Vervollst ndigung der Nachweisf hrung Steuerorgane und der kompletten Fertigungsprozessabbildung n Zukunft weiter fortgef hrt werden Zus tzlich k nnen durch
93. detaillierte Tests die Entwicklung unterschiedlicher Flugger te f r unterschiedliche Flugmissionen die bereits erarbeitet worden sind an diesem Projekt vorgenommen werden Die Integration der bereits erarbeiteten Randbedingungen f r Verkehrs und berschallflugzeuge stellt ebenso eine s nnvolle Erweiterung des Projektes dar Seite 124 Tabellen und Abbildungsverzeichnis Tabellen und Abbildungsverzeichnis Tabelle 1 Auflistung der ATA Hauptkapitel welche f r das Projekt Pegasus Rebell ben tigt WEGEN es E E I A E O E E E E E EE E 67 Abbildung 1 Programmwelt Pad3D Quelle Mechler r 6 0000000sss00000000000000000000000 14 Abbildung 2 Programmpaket PrADO Quelle Heinze h 2 00000s000000000000000000000000000 15 Abbildung 3 Optimierungsbeispiel des Programmpaketes PrADO Quelle Heinze h 2 16 Abbildung 4 Visual CAPDA Oberfl che Quelle TU Berlin t 3 00000000000000000000000 17 Abbildung 5 PIANO Oberfl che Quelle Lissys 1 4 00 00000000000000000000000000000000000000000000000000 18 Abbildung 6 AAA Programmoberfl che 000 s0sssss00000000000000000u0000000000000000uun000000000000nnnnnnn000o 19 Abbildung 7 Pacelab Cabin amp Mission Oberfl che Quelle PACE p 1 0 00 000 20 Abbildung 8 Darstellung der Abh ngigkeiten der Entwurfsknoten am Beispiel einer Boeing 771 Qlelle Rudolph r L jest nina 21 Abbildung 9 Wachstumsp
94. e PDM Systeme zum Einsatz Gelenkte Dokumente s nd Daten die einer strengen berwachung entsprechend dem 5 Abschnitt des Qualit tshandbuchs unterliegen d rfen weder gel scht werden noch verloren gehen S e d rfen ausschlie lich als ung ltig erkl rt sein Das Einfrieren beschreibt z B einen Vorgang der ein gelenktes Dokument mit einem bestimmten Stand versieht Dieses Dokument ist von allen interferierenden Partnern bzw deren Stellvertretern zu unterzeichnen Die heute in der Luftfahrt eingesetzten Datenmanagementsysteme wie z B SAP R3 s 1 VPM 1 2 oder das von Debis speziell entwickelte Domino r 7 werden auf die Belange der Unternehmen zugeschnitten Seite 33 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess Folgende Punkte finden dabei Beachtung e Die Entwicklungsschritte werden vielfach auf die Dokumentationsverwaltung und pflege begrenzt e Die Einf hrung und Pflege ist kosten und zeitintensiv e Die Anpassung wird zumeist in Hinblick auf die Fertigungs und Produktionsschritte durchgef hrt Allgemein gebr uchlich ist ein PDM System Eigner e 1 welches eine elektronische Speicherung der f r den gesamten Entwicklungsablauf ben tigten Dokumente verwaltet e 4 Durch die starke Verflechtung von Entwicklungsdaten des Herstellers und seiner Lieferanten aber auch durch die Anforderungen des Marktes und der Beh rden werden an ein modernes PDM System hohe Anspr che auf individuelle Prob
95. e Master Line zur Verf gung gestellt werden muss Diese Hilfsgeometrien k nnen deshalb auch im fortgeschrittenen Entwicklungsstadium entworfen werden ohne Gefahr zu laufen dass die durchg ngige Parametrisierung unterbrochen oder zerst rt wird Zur Definition der Gest nge und Lagerbockpositionen wurden diverse Hilfsgeometrien zur Unterst tzung der Kinematisierung des Steuergest nges entwickelt Sie s tzen ebenfalls in direkter Abh ngigkeit zur Master Line Abbildung 47 zeigt einen kleinen Teil dieser Drahtgeometrie mit welcher die kinematische Einbauposition definiert wurde Wichtig ist dabei die relative Position der einzelnen Knotenpunkte auf die die Gest nge zu liegen kommen Die kinematischen Aspekte werden durch die Umlenkhebel und deren L nge ausgedr ckt Die Wahl der sich im Aufbau befindlichen Gest nge erfolgt ber die Kr fte die durch die FEM Level 2 Analyse bestimmt und durch die Krafte die als Ergebnis der Flugmissionsparameter errechnet werden beaufschlagt sind Seite 85 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Abbildung 47 Steuergest nge und Kinematiken abh ngig von der Master Line Als DBT bergreifendes System repr sentieren die Steuergest nge das Potential der Parametrisierung Da die Gest nge durch alle Bereiche der Flugzeugtypen 6C und 7D gehen k nnen hieran leicht die M glichkeiten einer parametrisierten wissensbasierten Steuerung und deren
96. e Randbedingungen f r Milit rflugger te und Verkehrsflugzeuge aufgelistet Ausgehend von diesen physikalischen Grundkonzepten lassen sich Entw rfe f r ein Kleinflugzeug mit heutiger Technologie bilden Parallel zur Entwicklung der Flugzeugstruktur wurden mathematische Grundlagen f r ein neues Antriebskonzept f r den Senkrechtstart von Leetsch erstellt Die detaillierte Ausarbeitung der Leistungsdaten wurde unterdessen von Kaufmann durchgef hrt w hrend Hammer die Getriebekonfiguration erarbeitet hat Getestet und erprobt wurden die physikalischen Aspekte durch Modelle im Ma stab 1 6 von Dietz d 7 Fink f 12 und von Kittmann k 10 im Ma stab 1 4 Zur Bestimmung der Mantelantriebe wurde zun chst das Programm Proppy danach sein Nachfolger Javaprop h 5 herangezogen Zur detaillierten Berechnung des Hubfans nach dem Mehrschnittverfahren wurde von Kaufmann ein Profil kreiert und modelliert das die Berechnungen parametrisiert ber cksichtigt Abbildung 53 T 049 102 00 sis Parameter f Beziehungen TE Hauptk rper A Geometrisches Set 1 2 bene Profil Abrundung bene Kr mmungselement Schaufel Skizze bene innen E bene mitte Ebene au en ion Skizze KOS o aa bergang Ober ae 3 a 2 Uber gang Ober kante Vor der erie NE P Vam an Verbindung Loft HEN S riimmungselement Schaufel Skizze rehen Kr mmungselement Schaufel Skizze B pe Skizze Fu Abbildung 53 Profilierung der Fanschaufel b
97. e einsetzbar sind erzeugt Eine Anbindung an die eigentliche Projektlinie ist nicht zu erkennen Seite 20 Stand der Technik Die mit diesen Werkzeugen entstandenen Daten haben ihre typische Lebenserwartung innerhalb der fr hen Vorausentwicklung und Forschung Programm 43 Unter den n diesem Abschnitt vorgestellten Entwicklungsprogrammen st das von Rudolph entworfene Programm 43 r 16 das wohl Ungew hnlichste Mit Hilfe von so genannten Entwurfsgrammatiken k nnen hiermit die unterschiedlichsten Produkte entwickelt teriert und optimiert werden F r den Flugzeugbau und den Satellitenentwurf a 10 m Speziellen wurden unaufgel ste mathematische und physikalische Gesetzm igkeiten programmiert welche durch eine k nstliche Intelligenz verarbeitet werden in a 9 und r 18 wird dieser Sachverhalt am Beispiel eines Hochspannungsmastes erl utert So st durch die Vorgabe von Knoten und Verzweigungen die Entstehung eines Flugzeuges Abbildung 8 f r bestimmte Aufgaben m glich Graph des 777 Modells Beispiele verschiedener Regeln und Programmablauf Abbildung 8 Darstellung der Abh ngigkeiten der Entwurfsknoten am Beispiel einer Boeing 777 Quelle Rudolph r 17 Die Visualisierung wird in K rze ber CATIA V5 erfolgen so dass dieses Programm als eine weitere Moglichkeit der Datenintegration auf Vorentwurfsebene ahnlich dem in Abschnitt 1 1 Pad3D darstellt Optische Gesichtspunkte wie das gef l
98. e sich schnell dass die Entwicklung im Vergleich zur CATIA V4 Variante erheblich schneller und kompromissloser bewerkstelligt werden konnte waren Ma e Lasten Kinematiken noch nicht bekannt so wurden sie sinngem parametrisiert und sp ter modifiziert Da die Entwicklung von Projekt und VTOL Antrieb parallel durchgef hrt siehe Abschnitt 3 1 1 wurden mussten auch die mathematischen Aspekte parallel und synchron ablaufen Zur Entscheidungsfindung und Verifizierung der Physik wurde zus tzlich ein Demonstrator gebaut siehe Abbildung 74 Die Programmierung der Pegasus Rebell Schnittstelle erfolgte erst im Nachhinein so dass die eigentlichen Parametrisierungsm glichkeiten erst bei fortgeschrittenem Projekt getestet werden konnten Dies zeigte sich als besonders vorteilhaft da nun innerhalb kurzer Zeit auf Fehler der Parametrisierung und auf deren Behandlung eingegangen werden konnte Besonders der Fl gel der zu diesem Zeitpunkt noch sehr unbeweglich war konnte trotz seiner gro en Zahl mehrere Zehntausend die aufgrund der Mehrfachreferenzierung zeitweilig auf ber 4 5 Millionen Parameter anstiegen innerhalb weniger Tage zu einem sehr flexiblen Gebilde umfunktioniert werden F r die Vereinigung von Master Line und VTOL Antrieb wurde die Master Line des Typs 6C derart abgewandelt dass die wesentlichen Merkmale des Antriebs integriert werden konnten Da dies auf bereits bestehenden Geometrien basierte Konnte diese Arbeit in etwa
99. e und Systemfunktionen definiert sowie deren f r eine Flugdurchf hrung notwendige Mindestanzahl bzw die Flugf hrungseinschr nkung bei deren Ausfall ber die MMEL erlangt der Entwurfsingenieur erste Vorstellungen ber die sp tere Flugmission und deren Einschr nkung bei Ausfall bestimmter Funktionen In der MMEL werden bereits alle Optionen ber cksichtigt Zusammen mit den Vorgaben der MMEL wird die Gefahreneinstufung der einzelnen Baugruppen Systeme Funktionen Ger te und Komponenten von den Verantwortlichen in der FHA vorgenommen siehe Lederbogen und Kempf Seite 95 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te MMEL und FHA durchlaufen bereits zu Anfang des Projekts alle notwendigen Schleifen zur Fixierung beider Dokumente Hierf r wird explizites Systemwissen und zumindest eine relative Position bzw Bauraumvorgabe gefordert diese wird durch die parametrisierte Master Line des Typs 6C bereitgestellt Durch das Sondieren der MMEL und FHA ergibt sich durch den Einfluss des Systemwissens automatisch die Anforderung an die jeweiligen Systeme und damit an die System Requirement Specification Bei Industrieprojekten kann ber den Satement of Work und den Program Plan kann zus tzlich die Systemgrenze definiert werden Die System Specification spezifiziert die Vorgaben der SRS und beschreibt Aufbau und Funktionsweise des Systems Sie ist im Entwurfsstadium der SRS sehr hnlich welc
100. efinition Drawing Declaration of Design and Performance Department das hei t Deutsches Institut f r Normung e V Direct Operating Costs Documentation Documentation List spezielles Produktdatenmanagementprogramm des Unternehmens Debis f r Fairchild Dornier entwickelt Datenmanagementsystem Delivery Schedule Delivery Specification Development Test Plan Development Test Report Data Exchange Format Electrical Load Analys s Electrical Interface Control Document Equipment Installation Requirement Documentation Electro Magnetic Interference englisch Equipment Requirement Specification Equipment Specification et cetera Aufz hlung eventuell Electrical Wiring Diagram Federal Aviation Administration Federal Aviation Administration System Safety Handbook Fast and Advanced Mass Estimation Federal Aviation Requirements Flexible Sizing To Requirements Functional Definition Document Finite Element Methode Functional Hazard Analysis Failure Mode and Effects Analysis Seite 7 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus FMECA FORTRAN FPCC FPPD FRD FSA FTA FTR Functional ICD Functional RS FVW G G H HESY HIRE HISSS HTOL I IBTP IBTR ICD ID IDD IGES IGS IPT ISO J JAA JAR JDP JDR LA LCCA LHECP M Seite 8 Failure Mode Effects and Criticality Analysis Ingenieursorientierte Programmsprache Future Project Cabin Configuration Future
101. eg f r einen Lieferanten aus einer prek ren Lage herauszufinden Die Procurement Specification PS schildert die Art und Weise des Verkaufs eines Systems Beispiel Teil A wird an Produktionsstelle X geliefert Teil B an Partner Y mit entsprechendem Zubeh r usw Auf die Verpackung sollte jedoch nicht eingegangen werden da dies im Dokument Delivery geschildert wird Die Kosten die durch ein System w hrend eines Lebenszyklus verursacht werden sind durch die Life Cycle Cost Analysis LCCA ausgedriickt Sie ist stetig aktuell zu halten und sollte zu den einzelnen Reviews vorgelegt werden Die M glichkeiten zur Reduktion des unternehmerischen Risikos werden durch den Risk Reduction Plan RRP gegeben In der Praxis ist dies nur allzu h ufig ein politisch angehauchtes Dokument denn das Risiko ist relativ die Ma nahmen sind teuer Hier gilt es einen guten Kompromiss zwischen Risikobereitschaft und Innovation zu finden Von diesem Risiko h ngt nicht zuletzt auch die Verfolgung von entwicklungsbegleitenden Tests ab mee ie fen Abbildung 18 Wesentliche Projektdokumentation Vorschl ge f r eine m gliche Gewichtsreduktion im System werden dem Kunden ber das Weight Reduction Proposal WRP offeriert Sie werden zur Einhaltung der Zielvorgabe des Systemgewichts ausgel st Das Gewicht selbst wird durch den Weight Report WR ausgedr ckt Seite 41 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess Es empfiehlt sich fest
102. ei jeder Flugzeugkonfiguration vorhanden ist und anhand der Master Line entwickelt wird Die Querschnitte der Baustruktur werden durch die Cross Section Drawings kurz Cross Sections wiedergegeben beispielsweise ein Rumpfquerschnitt mit gesamter Innenausstattung Sie werden h ufig f r Bauraumuntersuchungen und personelle Belange der Insassen Passagiere verwendet Die Schnittstellen des Systems zur Umgebung werden durch das System Interface Control Document SICD erl utert Parameter welche hierin nicht explizit aufgezeigt werden k nnen durch die Modifikation der Master Line ohne Einfluss auf die Entwicklung und Qualifikation durchgef hrt werden Eine nderung welche eine Einflussnahme auf System und Teile hat kann hiermit leicht beurteilt werden So bringt eine m gliche Verl ngerung des Rumpfes eine Verl ngerung von Kabelb umen mit sich Diese nderung kann von den jeweiligen Systemverantwortlichen beurteilt und die dadurch entstehenden Zusatzkosten leicht ermittelt werden Die Interface Definition Drawings oder Definition Drawings IDDs DDs stellen das Zusammenspiel der einzelnen Systeme dar Sie sind die Basis f r die Erstellung der Fertigungsunterlagen Durch die DDs werden die f r eine Konfiguration entstehenden Anforderungen und Schnittstellen definiert Werden Funktionalit ten f r ein Flugger t definiert so stellt das Functional Interface Control Document Functional ICD die Schnittstelle zu den einzelnen Kompone
103. eile enth lt die in jedem Typ vorhanden sind wird durch das Einf gen der DDs die eigentliche Produktlinie erstellt Werden diese DDs durch alternative Drawings ersetzt so entsteht eine neue Konfiguration des Flugzeugtyps Abbildung 59 zeigt als Beispiel eine Antriebsvariante des Typs 7D vergleiche Abbildung 51 In der Dokumentation werden diese Bezeichner fiir die Varianten aufgegriffen wenn die betreffenden Dokumente hinsichtlich der Gesamtdokumentation durch die Varianten betroffen sind Im Falle des Pegasus Rebell 6C also 6CO1 fiir die erste Variante das Basisflugzeug 6CO2 f r die Zweite usw Abbildung 59 Antriebsintegration in die Typvariante 7D01 definiert ber DD7100 040 004 links und DD6100 040 001 rechts Die eigentliche Zeichnungserstellung erfolgt nach allgemein g ngigen Verfahren Jedoch werden aufgrund der durch das CAD System generierten Abh ngigkeit zu Produkt und Bauteil wiederkehrende Prozess wie das Aktualisieren der Zeichnungss tze halbautomatisch aktualisiert PDM Integration Zur Entwicklung eines auditierf higen Gesamtentwurfs wurde f r dieses Projekt das PDM SmarTeam i 5 des Unternehmens Dassault Systems verwendet und um die Funktionalit t der elektronischen Signatur mittels HESY erweitert Die in gr eren Unternehmen gebr uchlichen PDM Systeme haben m Unterschied zu SmarTeam h ufig h here Sicherheitsstandards besitzen jedoch allgemein dieselbe Grundstruktur Der gro e Vorteil des sp
104. eispiel eines Vorentwicklungsprogramms welches sich auf die grundlegenden Entwurfskriterien bezieht Das Programm Abbildung 6 nutzt haupts chlich dialogfeldbasierende Eingabehilfen welche die grundlegenden Konfigurationen des Flugzeuges darstellen wie z B Hoch Tief oder Doppeldecker Von Roskam wird hiermit eine Unterscheidung in die verschiedenen Flugzeugkategorien vorgenommen Das Programm AAA folgt im Wesentlichen den Ver ffentlichungen von Roskam r 9 r 12 und hat das Ziel eine vollst ndige Flugmission zu beschreiben Mit der Zusatzsoftware Aero CADD l sst sich ein Flugzeug als 3D Geometrie erzeugen Die Oberfl chen die daraus resultieren sind ber CAD Schnittstellen f r die Weiterverarbeitung in einem industriellen Gro unternehmen exportierbar Seite 18 Stand der Technik lt Advanced Aircraft Analysis 2 2 B77 7 200 GPH Cruise File Edit Window Help aan a ae ESE ole Remar Performance Geometry ao Stab amp Control Dynamics ma ce Cost n Diagram FAR Part 25 335 Cruise E Calculate l Graphical Help Altitude 11887 m a Pac 00020 0 0020 mit 5 H i L o grass 2000000 0 N al l E T Sho 449 04 2 2 eer El CL 5 oT A a D r E Tm r a Acrobatic imit V an Diagram According ta FAR 23 Te Flight Cond Notes Copy hir Print Atmosphere Help Exit Abbildung 6 AAA Programmoberflache FPPD FPCC Die durch das Unternehmen PACE entwickelten Pro
105. eitig get tigt werden k nnen In der Praxis hat sich gezeigt dass die Schnittstellendefinition bedingt durch die sequentielle Abarbeitung der einzelnen Entwicklungsphasen eigentlich immer zu sp t erfolgt H ufig werden deshalb die Systeme im Entwurfsstadium anhand statistischer empirischer oder analytischer Rechenmodelle erstellt In der Raumfahrt werden z B Systeme theoretisch k 3 entworfen Die Tatsache dass Satelliten in sehr kleinen St ckzahlen zu hohen Preisen gefertigt werden k nnen l sst diese Art des Prototypenbaus zu Anders bei Serienflugzeugen die einem strengen Fertigungsablauf folgen Hier tritt die praktische Systemaufteilung aus Preis und Fertigungsgr nden n den Vordergrund Seite 54 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Problemfall Separation ja Neudefinition der Mission unkonventioneller Aspekt Referenz nein produkt Master Master Line Line Master Line System System aufteilung aufteilung System aufteilung Risiken werden sichtbar Vorentwicklung Design Design Freeze Freeze Referenz Referenz Superposition Festlegung Kunde i Ga D A amp Neudefinition S der Master Line D gt i 5 in It Design Freeze Ubergabe an Entwicklungsabteilung t Entwicklungsstart Joint Definition Phase JDP Abbildung 20 Aufteilung der Systemanforderungen Seite 55 Multidisziplin
106. elcher die reibungslose Entwicklung eines Flugger tes erm glicht und organisiert Die so entstehenden Systeme werden nun in einem Baukastenprinzip zu einer virtuellen Produktpalette zusammengefasst und die Anderungen wie auch Unw gbarkeiten zur Bewertung des virtuellen Produktes herangezogen Die eigentliche Entwicklungsaufgabe wird f r die Entwicklung unkonventioneller Flugger te so abge ndert dass verschiedene Bereiche aus Entwurf Forschung Konstruktion Entwicklung Qualifikation und Serienanlauf selbst bei unkonventionellen Projekten mit einem hohen Anteil an Forschungst tigkeiten nahezu zeitgleich zu arbeiten beginnen Abschnitt 3 1 1 wodurch ein h herer Einfluss auf den Entwurf und damit auf d e Kosten des sp teren Flugger tes genommen sowie die Zehnerregel durchbrochen Abschnitt 2 1 5 werden kann Der hohe Anspruch an die Entwicklung selbst bezieht sich hierbei auf die Machbarkeit hinsichtlich verf gbarer Technologie und ihrer Fertigungsm glichkeiten Das gegenw rtig nahezu zwei Duzend Studien und Diplomarbeiten umfassende Projekt Pegasus Rebell beschreibt das Potential welches in dieser neuen Art der Flugzeugentwicklung bis hin zur entwurfsabh ngigen Fabrikplanung steckt Die Idee der Neustrukturierung und im Besonderen der Neudefinition der Aufgaben Abschnitt 3 1 1 kann hieran leicht erkennbar erl utert werden Der 5 Abschnitt schildert abschlie end die neue Verfahrensweise m Test sowie deren Vor
107. ements kurz JAR heraus Auch hier beschreiben die Abschnitte 23 j 3 und 25 die Flugzeuganforderungen Analog dazu erl utern die Abschnitte FAR JAR MMEL f 7 j 8 die Anforderungen f r die Master Minimum Equipment List und die Abschnitte E f 6 D 7 sowie P f 8 D 9 die Anforderungen f r d e Antriebe und Propeller f r Kleinflugzeuge Die FAR JAR TSO f 9 j 10 beschreibt die Materialien Bauteile und Vorg nge welche zu erf llen sind damit Ger te in zivilen Flugzeugen eingesetzt werden k nnen wobei TSO f r Technical Standard Order steht Die durch die Radio Technical Commission for Aeronautics RTCA hervorgebrachten Umweltpriifbedingungen RTCA DO 160 und Standards f r den Software Einsatz in Flugger ten RTCA DO 178 gelten als Qualifikationsgrundlage f r zivile Luftfahrtger te Durch die Qualifikationsrichtlinien RTCA DO 160 178 lassen sich so die Qualifikationstests welche ein System oder Ger t zu bestehen hat einheitlich festlegen Ben tigt wird hierzu die Einbausituation aber auch die Funktionalit t sowie die Sicherheitsanforderung welche aus der Functional Hazard Analysis FHA hervorgeht Durch sie werden genaue Pr fvorschriften welche strickt einzuhalten sind festgelegt Durch geschickte Nutzung dieser Vorschriften wird ein gro er Teil des in Abschnitt 4 beschriebenen Entwurfes parametrisiert so dass selbst erhebliche bauliche nderungen keinen bzw nur geringen Einfluss auf die Qualifikation der b
108. en Objekts Der Einsatz eines PDM Systems im parametrisierten Projekt erwies sich als v llig unproblematisch eine elektronische Signatur half dabei zus tzlich eine auditierf hige Ordnung in das Projekt zu bekommen Die Frage nach alten oder aktuellen Daten stellte s ch alleine dadurch nicht mehr dass keine Papierausdrucke und damit keine doppelte Datenverwaltung mehr zu Tragen kommt Die teilautomatisierte Dokumentation hilft zudem den aktuellen Stand transparent nachzuvollziehen Die Erkenntnisse dieser Arbeit im Bereich der parametrisierten Fertigung werden bereits heute fir die N h Stick und Flechtroboteranlagen des Instituts Textiltechnikum genannt genutzt und in Zukunft noch weiter ausgebaut Parametrisierte Fertigungsprozesse werden im Anschluss an diese Arbeit in Hinblick auf Folgeprojekte ausgeweitet Tests in dieser Arbeit haben gezeigt dass die vorbereiteten Modelle und deren Parameter direkt in die Roboterprozesse berf hrt werden k nnen Die entstehenden Prozessketten werden dann ebenfalls durch die nderungen beeinflusst eine aufwendige Neuprogrammierung der Roboter wird damit nur noch bedingt notwendig sein Ein kleiner Eindruck des gegenw rtigen Standes st aus Abbildung 80 zu erkennen Hier wird Grundlagenforschung auf dem Gebiet des industriellen Verkn pfens von Faserwerkstoffgelegen f r Luft und Raumfahrtanwendungen getrieben Ein Vergleich der s mulierten Fertigungshalle aus Abschnitt 4 3 4 mit der Simulation
109. en verzichtet da der Lieferant selbst f r die Qualit t seines Systems als luftfahrtzugelassener Betrieb garantiert entsprechend FAR JAR 21 j 2 f 1 FAR JAR 145 j 5 f 4 FAR JAR 147 j 6 f 5 Der Wechsel von einem bestehenden zu einem neuen m glichen Lieferanten w rd dadurch jedoch stark eingeschr nkt da die gesamte Verantwortung auf einen k nftigen Lieferanten bertragen werden muss ber Mitarbeiter des Lieferanten vor Ort Onsite Support wird nahezu das gesamte Arbeitsfeld des Projekts w hrend des gesamten Entwicklungsablaufes abgewickelt siehe auch Abbildung 13 Dabei kommt es auf die Qualit ten das Verhandlungsgeschick und das technische Wissen jedes einzelnen Mitarbeiters an Werden zus tzlich n gleichen Zeitabst nden Projektbesprechungen durchgef hrt so wird der Projektfluss zus tzlich beschleunigt und die Gruppenmitglieder sind stetig auf aktuellem Stand Missverst ndnisse und Fehlentwicklungen werden somit weitgehend vermieden Entscheidend ist die gesamte Projektorganisation Wird ein schwacher Onsite Support genutzt kann vor Ort nur unzureichend agiert werden Der Einfluss auf die Qualifikationsanforderungen kann hier bei fehlerhaft get tigten Annahmen sehr gro werden 2 1 1 Projektorganisation Die Organisation beim Flugger tehersteller erfordert eine straffe Projektf hrung m 13 wie auch eine Reihe von sehr gut ausgebildeten Systemingenieuren welche die Systemlieferanten f hren und die In
110. er Lieferant erbringt vereinbart Die fiir die Zertifizierung zu erbringende Leistung wird in der System Certification Matrix SCM aufgelistet Die zu leistenden oder bereits erbrachten Zertifizierungsbelange werden vom Lieferanten im Certification Review Item CRI festgehalten Der Development Test Plan DTP gibt eine Aufstellung der entwicklungsbegleitenden Tests wieder Die Ergebnisse aus den entwicklungsbegleitenden Tests werden im Development Test Report DTR niedergeschrieben Seite 48 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess Dokumentation der Wartung und Produktunterst tzung Aufgaben die w hrend der Wartungen durchgef hrt werden m ssen sind in der Maintenance Task Analysis MTA niedergeschrieben Funktionen ihre Fehler sowie deren Effekte und Auswirkungen werden in der Analysis according to MSG 3 Maintenance Steering Group kurz MSG 3 Analysis beschrieben Die Einzelheiten f r die Produktunterst tzung des Systems sind im Product Support Plan PSP erl utert Das Anderungswesen das Management und diverse das Produkt betreffende Punkte werden aufgelistet Das Wartungshandbuch Aircraft Maintenance Manual AMM beschreibt die Flugzeugwartung in allen Schritten und Einzelheiten bis hin zum kleinsten Bauteil Das AMM liegt in der Verantwortung des Flugzeugherstellers Seine Lieferanten leisten durch das Verfassen des CMM die entsprechende Hilfe auf Ger teebene Die Aufteilung des AMMs folgt der ATA 1
111. er das Mehrschnittverfahren Quelle kleine Abbildung Kaufmann k 4 Seite 90 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Die Parametrisierung ber Formeln und Bedingungen anhand physikalischer Abh ngigkeiten ist hierbei leicht ersichtlich Zum gegenw rtigen Zeitpunkt ist die hierf r erstellte Mathematik in MathCAD m 6 erstellt und somit nicht n die interaktive Schnittstelle Pegasus Rebell integriert Die Parametrisierung erfolgt ber mehrere Excel Schnittstellen durch die sowohl Hubfan als auch Mantelpropeller variiert werden k nnen kizze Drehachse Drehfu kizze Ebenedef Drehebene f r Drehfu Skizze Linie Drehfu bene Profil2 bene Profil3 lt bene Profil4 mn bene Profils 2 ee 2 ea bene Profil6 TE Skizze Profilfu E Skizze Profil1 r kizze Profil2 Du Skizze Profil3 E Skizze Profil5 E Skizze Profil Abbildung 54 Parametrisierung der Propellerschaufeln Die zusammengesetzten Antriebseinheiten sind in Abbildung 54 und Abbildung 55 zu sehen Auf die wahre Detailtiefe des Hubfans l sst Abbildung 55 schlie en Selbst der Steuermechanismus samt seiner Kinematik wurde generiert um einen m glichst projektnahen Stand zum Test des parametrisierten Entwurfs zu erhalten siehe Abschnitt 5 Bereits hier l sst sich erkennen dass ein Unterschied in der Projektverfolgung zwischen der Projektentwicklung des Typs 6C und der parallelen Entwicklung des
112. erSkizze Antriebswelle Zahrn rad Aktivib t Schl sselw rter Umbenannte Parameter Hauptk rperiSkizze Sntriebswelle Zahnrad absolute Achse Aktivit t Konstruktionstabelle Boolescher Werk Hauptk rperi Skizze Antriebswelle Zahnrad Parallelit t Saktivitat Operatoren Cstattr Mode Hauptk rperi Skizze Antriebswelle Zahnrad Parallelit t Sinode Purktkarnstrukkorer Winkel Hauptk rper Skizze Antriebswelle Zahnrad Parallelit t 6 4ktivitat Regel L nge Hauptk rper Skizze Antriebswelle Zahnrad Parallelit t Gymode Linienkarnstrukkorer Zeichenfolge Hauptk rper Skizze Antriebswelle Zahnrad Parallelit t Aktivik t Kreiskonstrukkoren Ganze Zahl Hauptk rperi Skizze Antriebswelle Zahnrad Parallelit t node Zeichenfolge Ebene Hauptk rper Skizze Antriebswelle Zahnrad Kongruenz S1Aktivib t Richtungskonstrukboren volumen Hauptk rperiSkizze Antriebswelle ZahnradiKongruenz Simode Liste Kurve Hauptk rperi Skizze Antriebswelle Zahnrad Delta_ Winkel rs Bedingung Hauptk rperySkizze Antriebswelle zahnradiDelta_zyAkktivit t me a eer BEREIT Abbildung 35 Bedingung eines Wellendurchmessers durch Regelbildung Parametrisierung durch Beeinflussung der Parameter ber externe Schnittstellen Der wohl eleganteste und aufwendigste Weg der Parametermanipulation ist das aktive Portieren der Parameter in eine externe Datenablage Im vorliegenden Fall wurde hierf r das Excel Dateiformat m 9 gew hlt
113. ergabe der Projektverantwortlichkeit nach der vierten Phase in die H nde der Fertigungsplanung bzw der Produktion DESIGN PHASE TECHNOLOGICAL RESEARCH DEVELOPMENT MARKET ANALYSIS CONCEPTUAL DESIGN 1 PRELIMINARY DESIGN CONFIGURATION FROZEN AIRWORTHINESS CERTIFICATIO DETAIL DESIGN i N j A MANUFACTURING ss GO AHEAD E DEL IVERY OF FIRST PRODUCTION AIRCRAFT SUPPORT CONF IGURATION DETAILED CUSTOMER DEVELOPMENT DESIGN SUPPORT Abbildung 14 Projektphasen Quelle Bil b 2 Ans jeweilige Ende der ersten vier Phasen wird eine Besprechung Review skizzierter Uberblick siehe VDI Richtlinie 2247 v 5 zur Unterzeichnung der erledigten Aufgaben gelegt Werden nicht alle Punkte von allen Teilnehmern akzeptiert so wird eine weitere Besprechung das Exit Review zum Best tigen der verbleibenden Aufgaben angesetzt Seite 31 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess 1 Konzeptphase Conceptual Design Die Konzeptphase wird auch als Joint Definition Phase JDP bezeichnet In diesem Zeitraum werden die groben Randbedingungen wie Vordefinitionen Einbau und Qualifikationsbedingungen vorl ufige Anzahl von Ger ten Systemen und Baugruppen Preise und Losgr en auch Ship Sets genannt festgelegt Ein Entwurf mit den bisher bekannten Daten wird vom Lieferanten vorgelegt Wird dem Entwurf n einer mit allen interferierenden Partnern speziell daf r anberaumten Besprechung welche im Allgemeinen als JDR
114. erung soll ein Lieferant in die Lage versetzt werden ein Ger t ohne weitere Kenntnisse des Gesamtprojektes mit Ausnahme der Dokumente auf die durch das Dokument selbst verwiesen wird entwerfen qualifizieren und fertigen zu K nnen Die vom Lieferanten zu schreibende Spezifikation wird bei AIRBUS System Equipment Specification SES genannt Die SES kann oben genannter SS gleichgesetzt werden Seite 140 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Product Support Customer Airbus Industrie a Authorities Dokumente als Predevelopment han TLSRD Top Level System Requirement Doc ABD 0200 a 5 emplate vorgeben Structure SRD system Interfaces Requirement Doc zu anderen Installation gt q BEN Ls wes ante 3D Integration SIRD EIRD SID System Install Equipment Install System Requirement Doc Requirement Doc Interface Doc Fachab Maintainability PTS teilungen Reliability Purchaser Technical Specification i Safety Dep Request for Quotation Airbus ABD 0100 Statement of Work Lieferant SES Supplier L nder bergreifend en zZ Equipment Spec noch ohne PDM Life Cycle Cost Analysis Qualification Start Electrical Schematics with ABD 0100 laufen parallel Q T Pian Q T Procedure Nach ABD 0100 QTR zu erstellende Dokumente des Lieferanten ATP ATR DDP Abbildung 81 Dokumentenfluss an einem speziellen Beispiel des System Engineerings Quelle
115. etreffenden Ger te ergeben k nnen Die Air Transport Association ATA gegr ndet aus 14 Luftfahrtgesellschaften setzte sich 1936 das Ziel f r Systemdefinitionen und hnliche Prozesse international anerkannte Standards zu schaffen Hierdurch wurde eine Vereinheitlichung n Entwurf Entwicklung Dienstleistung und Wartung erreicht Die im Folgenden benutzte ATA Specification 100 a 12 unterteilt speziell die Systeme und Baugruppen in Flugzeugen in verschiedene Abschnitte welche aufz hlend von Ol bis 99 nummeriert sind Das ATA 100 Chapter 06 kurz ATA 06 beschreibt z B die Flugzeugkonfiguration das Chapter 57 die Baugruppe Fl gel Seite 39 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess 2 2 2 Wesentliche Systemdokumente und deren Abh ngigkeiten Vertriebs und Managementdokumentation Eine Beschreibung der Aufgaben die innerhalb der Arbeitsvereinbarungen ftr ein Projekt getroffen werden ist im Statement of Work SOW festgehalten Abbildung 18 Das SOW verweist gew hnlich auf den Program Plan PP in dem eine detaillierte Projektbeschreibung vorgenommen wird soft CMP ae EEE RTCA DO 160D 178B Anh amp Electrical Schematics f l Sa ie AD ICD CILI CMP Master Cross Is cpL _ System GI Electrical Line Section ICD Configuration DD Schematics en Ku HeH e Abbildung 17 Abh ngigkeit der wesentlichen Systemdokumente Im Program Plan wiederum ist das Projekt in seiner polit
116. existierende Daten lassen sich leicht in einen Verbund integrieren und in Abh ngigkeit davon modifizieren Der gro e Vorteil den V5 bietet ist dass diese T tigkeit leicht vom Konstrukteur des Bauteils selbst vorgenommen werden kann Sollen Bauteile bestimmte Dimensionen nicht berschreiten so kann dies der Konstrukteur direkt beim Entwurf seines Modells ber cksichtigen Dies wurde m Rahmen dieser Arbeit mit relativ unge bten CAD Nutzern hundertfach ausgef hrt Diese Abh ngigkeiten m ssen jedoch gezielt gelenkt werden CAD Schnittstellen Der Austausch der Datens tze ist wohl seit Einf hrung der elektronischen Daten im Flugzeugbau ein zentrales Thema So wurden allgemeine Schnittstellen wie DXF IGES und sp ter STEP entwickelt Der Trend geht heute zur einheitlichen Software da diese Schnittstellen die Daten meist nur standardisierte Datenprotokolle transferieren die heute g ngigen Systeme jedoch zus tzliche Informationen speichern deren Nacharbeit wertvolle Zeit in Anspruch n mmt s 11 Mit der Einf hrung von CATIA V4 kam zus tzlich ein neues Problem auf das durch den Project File eine Vordefinition eines Startmodells verursacht w rd Durch die unterschiedliche Project File Definitionen verschiedener Unternehmen ist der Datenaustausch von CATIA V4 zu CATIA V4 selbst nur noch bedingt kompatibel Die Folge war dass f r verschiedene Projekte bei den Lieferanten verschiedene Project Files und damit meist auch vers
117. eziell f r CATIA V5 entwickelten SmarTeams ist dass es als einziges heute bekanntes PDM System in der Lage ist die Verkn pfungen Links von CATIA V5 Modellen und damit die Parameterabh ngigkeiten zu verwalten In Zukunft wird dieser Vorteil mit dem Einf hren von CATIA V5 in die Projektlinie jedoch mit gro er Wahrscheinlichkeit durch die Hersteller anderer Systeme ausgeglichen Seite 97 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Das Einbinden des von Baltus entwickelten und patentierten HESYs erlaubt dagegen einen papierfreien Arbeitsplatz welcher bis zum gegenw rtigen Zeitpunkt einmalig sein d rfte Die Funktionsweise des am Institut durch Umprogrammierung von SmarTeam und HESY etablierten Datenflusses l sst sich leicht erl utern Ein elektronisches Dokument einer Partei 1 wird zun chst mit der elektronischen Signatur versehen in Abbildung 60 eine ELA und direkt 1m Anschluss gegen Manipulation gesch tzt Durch den privatem Schl ssel die User Identification der Partei 1 und ihrer Unterschrift die sie im PDM System ber das HESY PAD zu leisten hat wird das gesch tzte Doukment eingepflest M chte sich eine Partei 2 versichern ob es sich hierbei um eine F lschung handelt so kann die geleistete Unterschrift ausgelesen und genauso wie eine Unterschrift auf einem Papierdokument forensisch untersucht werden N heres siehe Tholl ial ELA 6C01 DOC Microsoft Word
118. f hrte Dokumentation daran erl utern Bei AIRBUS Industries ist die Systemdokumentation durch die Vorschriften ABD 0100 a 3 und 0200 a 4 festgelegt Die ABD 0100 beschreibt die grundlegenden Ger tedokumente wie die ATP ATR QPP bei AIRBUS Industries QTPlan genannt Abbildung 81 QTP und DDP Durch sie wird das Ger t als solches bestimmt In der ABD 0200 werden zus tzlich die zu lenkenden Systemdokumente die Verfahren und Zust ndigkeiten sowie d e Anforderungen an diese festgelegt Abbildung 81 Die grundlegenden Anforderungen an ein System von Seiten des Kunden der Beh rde und dem eigenen Unternehmen selbst werden bei AIRBUS im Top Level Requirement Document festgehalten Zusammen mit der FHA und MMEL entsteht daraus die eigentliche Anforderung an das System Dieses daraus resultierende Dokument das von AIRBUS als System Requirement Document SRD bezeichnet wird entspricht der in Abschnitt 2 aufgef hrten System Requirement Specification Die Systemschnittstellen aus der Sicht der CAD Integration werden im System Installation Requirement Document und f r das Ger t durch das Equipment Install Requirement Document bestimmt Sie sind das Pendant zur SICD und SDD welche ihrerseits auf die ICD bzw Installation Drawing verweisen Sind die Anforderungen konkretisiert so wird eine Anforderung f r ein Ger t die Purchaser Technical Specification entwickelt Sie gibt die Inhalte der ERS wieder Mit Hilfe dieser Anford
119. g 22 Darstellung der dreidimensionalen Definition Drawing DD 2500 060 001 60 Abbildung 23 Hallen Layout der simulierten Fabrikationsstatte sssccsscccsssssssssscccceees 61 Abbildung 24 Digitale Dokumentenverwaltung mit elektronischem Unterschriftengebrauch s ehe auch THON E11 a2 innen 62 Abbildung 25 Schematisierte Abh ngigkeit der Produktstruktur von der Master Line IMehrf chreferenzierung sn aan 65 Abbildung 26 Grundlegende Produktstrukturen des Projektes Pegasus Rebell am Beispiel des DY DS OC este andauern 66 Abbildung 27 Auszug aus der Verzeichnisstruktur des Pegasus Rebell 6C rechts eine schematisierte Darstellung sacecssesccscatesaeesaevessceacssucedanvedssesncnaeesageceseeadesseeaacentsennecsees 68 Abbildung 28 Nummernkreisdefinition der Struktur am Beispiel eines Rumpfes Quelle sro e Abbildung Kaufmann k 35 00000000000000000000000000000000000000000000000000000 69 Seite 125 Tabellen und Abbildungsverzeichnis Abbildung 29 Nummernkreis nicht geratebezogener Dokument e csssssssscccccceesseees 70 Abbildung 30 Gemischtes Verbundnummern links und Parallelnummernsystem rechts A EPES T E IE E AEE E EATE S TOTER E SE E ET TEL E T 70 Abbildung 31 Sitz ohne Abh ngigkeit nach au en parametrisiert an der wei en Polylinie zu erkennen ein nicht parametrisierter KurvenZug cccccccccccccccssssssssssesees 71 Abbildung 32 Erzeugung geometrischer Abh n
120. g ebenso akt v wie auch berblickend in das Projekt eingreift sowie die F den zwischen reiner Konstruktion und Parametrisierung spinnt Seite 119 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test dN Verschneidungsebenen Yerklebung 5L 3 Part 2 ferschneidungsebenen verklebung SL 3 xterne Parameter Beziehungen E Hauptk rper Ge ffneter K rper Gussparungen Externe Verweise 2 se ffneter K rper F hrungsbleche A Ge ffneter K rper Referenzen Ruder Ebenen bg A Ge ffneter K rper Referenzen Ruder RippenF hrungsbohrurng se ffneter K rper Schnittebene Yerh ltniss senkrecht A Ge ffneter K rper Referenzen Steg Seite Ge ffneter K rper Schnittebenen Fals Yerklebung warne HL Abbildung 79 Konstruktive Festlegung der Parametrisierung Abbildung 79 zeigt beispielsweise eine einfache vom Konstrukteur festgelegte Bedingung die die u ere Begrenzung des Faserverbundwerkstoffkerns repr sentiert 54mm Abstand zur Au enkante hinsichtlich der Verklebung der Bauteile So w e diese wurden von den Konstrukteuren dieses Projektes viele Randbedingungen gelegt die spezielle Fertigungsbelange ber cksichtigen sollen Bei speziellen nderungen der Parameter f r das Leitwerk f hrt dies zu einer nicht mehr aktualisierungsfahigen Kontur Der Grund in Abbildung 79 ist die zu d nn werdende Endkante Wird dieses Bauteil vom Konstrukteur inspiziert so wird er feststellen dass sich das Problem durch einen Modifikati
121. gen bewertet werden k nnen L sungsm glichkeiten f r Seite 109 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test die Integrationen k nnen hierbei zu erstaunlichen konstruktiven Neuerungen f hren da die Geometrien variabel sind Durch Variation verschiedener Antriebssysteme mit dem HTOL entsteht eine ganze Produktpalette welche die nderungen das Flugverhalten und das unternehmerische Risiko transparent werden lassen Abbildung 73 Pegasus Rebell 7D01 Der Typ 7D Abbildung 73 l sst erkennen dass der Fl gel wie auch beim HTOL nach genau derselben Anforderung auszulegen ist Lediglich die Propellerkr fte fordern eine st rkere Fl gelwurzel Zur Verifizierung der mathematischen Ergebnisse von Leetsch wurden Flugversuche und Bodentests mit dem Antriebskonzept im Ma stab 1 6 von Dietz Fink und Kittmann durchgef hrt Die Neudefinition eines Stabilit tsverhaltens f r den Schwebeflug wurde hieran erarbeitet und in das mathematische Modell von Leetsch eingebaut Abbildung 74 zeigt eine Aufnahme eines Schwebefluges des ersten Demonstrators Die nderungen an den Systemen jedoch waren verschwindend gering da durch die nachtr gliche nderung der Flugmission lediglich die Kurzstart und Landeeigenschaft hinzukam die die meisten Ger te ohnehin nicht ber cksichtigen Systeme w e die Steuerung allerdings bekamen hierdurch zus tzliche Aufgaben die sich leicht in das bestehende System des HTOL integrieren lassen siehe Kaufmann und
122. geplante Anderungen gesondert hervorzuheben und zu verfolgen Durch diese Ma nahme l sst sich die Anzahl der Weight Reduction Proposals deutlich reduzieren Dies zeigt Koordination und Verst ndnis f r den Kunden der immer auf Gewichtsreduktion dr ngt Die Configuration Item List CIL Abbildung 17 zeigt die m glichen Konfigurationen eines Flugzeugtyps auf Kempf k 6 Durch die CIL werden die verschiedenen Konfigurationen eines Flugger tes bestimmt Hierbei gilt eine CAD Base Line als feste Basis welche durch das Zusammenf gen verschiedener Optionen zu unterschiedlichen Konfigurationen f hrt Diese Konfigurationen k nnen bereits m Vorfeld mit dem Kunden besprochen und festgehalten werden Durch den Configuration Management Plan CMP wird die Entwicklung der verschiedenen Konfigurationen festgehalten und ber die Mass Breakdown Structure MBD in hierarchischer Struktur bis auf die Ger te Bauteile Massen der Systeme und Baugruppen heruntergebrochen Analog zum CMP wird im Software Configuration Management Plan Soft CMP die Software Entwicklung f r die verschiedenen Flugzeugkonfigurationen geplant In der Master Minimum Equipment List MMEL Lederbogen l 1 Kempf g 1 sind die Anzahl der Ger te sowie die zur Zulassung erforderlichen Mindestger te festgehalten Die Anzahl der jeweils installierten und zum sicheren Betrieb erforderlichen Mindestanzahl sowie die Reparaturintervalle sind tabellarisch aufgef hrt Die Aufli
123. gigkeiten Quelle Tholl t 1 72 Abbildung 33 Panelbrett mit Parametern in Abh ngigkeit der Avionikelemente 73 Abbildung 34 Mit Knowledgeware erzeugte Abh ngigkeiten des Instrumentenbretts 74 Abbildung 35 Bedingung eines Wellendurchmessers durch Regelbildung ssss 75 Abbildung 36 Aktive Beeinflussung der Geometrieparameter ber externe Schnittstellen 76 Abbildung 37 Produktstruktur am Beispiel eines Cockpit Panels gesteuert ber eine DD 77 Abbildung 38 Schnittstelle Pegasus Rebell cccccccssssssssssssssccccccccsssssssscccccsccessssssssscooses 78 Abbildung 39 Eingabemasken geometrischer Parameter cccccccccsssssssssscccccscssssssssssccosees 79 Abbildung 40 Missionsparameter und Optimierungskenngr en ssssssssssssu00000000000000000000 80 Abbildung 41 Projizierte Rumpfgeometrie zur Parameterbestimmung Quelle Roskam r MA E EE E E E E E E E E E E E E 81 Abbildung 42 Realisierung der Roskam Bedingungen durch Projektion der Geometrie links bzw der Rumpfquerschnitte rechts ccccccccccssssssssssssccccccssssssssccosees 1 Abbildung 43 Master Line der Flugger te Pegasus Rebell 6C links und 7D rechts 82 Abbildung 44 Parametrisiertes Netz in Abh ngigkeit der Master Line rechts oben se ndertes Netz als Folge eines modifizierten Fl gels siehe auch Goekcen g 2 links unter Netzdarstellung des Typ
124. gramme FPPD Future Project Parametric Design und FPCC Future Project Cabin Configuration a 5 wurden f r den Entwurf von konventionellen Gro flugzeugen f r AIRBUS Industries a 2 entwickelt Mit Hilfe der CAD Software CADDS 5 p 5 st durch die blichen Vorgaben der Flugzeugkonfiguration des Missionsprofils und einiger geometrischer Rumpfdaten ein Flugzeugentwurf inklusive der Kabinenkonfiguration m glich Auch dieses Projekt h lt seine Grenzen innerhalb der reinen Vorentwicklung Jedoch s nd die durch CADDS 5 generierten Daten f r den weiteren Gebrauch in der Projektlinie nutzbar Pacelab Cabin und Pacelab Mission Ebenfalls von PACE entwickelt sind die Programme Pacelab Cabin und Pacelab Mission Sie dienen dem einfachen Vorentwurf von verschiedenen Flugzeugkabinenkonfigurationen und Missionsprofilen Aus Gr nden der Portierbarkeit per Labtop wurde auf die Integration rechenintensiver CAD Software siehe Abbildung 7 verzichtet Seite 19 Stand der Technik Die Lebenserwartung der durch diese Programme entstandenen Daten d rfte demnach wohl kaum ber die Grenzen der Vorauslegung und entwicklungsbegleitenden Konfigurationsuntersuchungen in den Konstruktionsabteilungen hinausgehen Unter Lebenserwartung von Daten ist in Anlehnung an die Informatik der zeitliche und physikalische Bereich n dem bestimmte Daten angewandt benutzt und weiterverarbeitet werden zu verstehen PacHab kinin hipe Barr peca caon bmi Eea
125. gzeugbau Universitat Stuttgart Okt 2002 Schnauffer P Konstruktive Ubungsaufgabe Umlenkgetriebe Institut fiir Flugzeugbau Universitat Stuttgart Mai 2003 Schnauffer P Konstruktive Ubungsaufgabe Bugfahrwerk Institut fiir Flugzeugbau Universitat Stuttgart Okt 2003 Seitz P Prozesssimulation in CATIA V5 Delmia Studienarbeit Institut f r Flugzeugbau Universitat Stuttgart 2006 Singer C Fehlerbehandlung in CATIA V5 und Erweiterung einer interaktiven Schnittstelle zwischen CAD PDM und mathematischen Entwurfsalgorithmen Dilpomarbeit Institut fir Flugzeugbau Universitat Stuttgart 2005 Spur G und Krause F L CAD Technik Carl Hanser Verlag Miinchen Wien 1984 ISBN 3 446 13897 8 Syan C S und Menon U Concurrent Engineering Chapman amp Hall London 1994 ISBN 0 412 58130 2 Tholl T Projekt Datenmanagement Studienarbeit Institut f r Statik und Dynamik der Luft und Raumfahrtkonstruktionen Universitat Stuttgart 2003 Tholl T Programmierung einer interaktiven Schnittstelle zwischen CAD und mathematischen Entwurfsalgorithmen Diplomarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2004 TU Berlin CAPDA diverse Publikation von Haberland Thorbeck Kranz Fenske Grabert Stoer Kokorniak Schneegans Xie und Domke www ilr tu berlin de LB forschung capda capdaque htm Berlin 1984 bis 1999 Unigraphics Solution SOLID EDGE Benutzerhandbuch Version 9 MU 28900 GER Unigraphics Solution I
126. h die Dokumentenliste kann eine Verfolgung der Dokumente f r das Flugger t die Baugruppe das System aber auch f r das einzelne Ger t nachvollzogen werden Das Wissen um den Stand der einzelnen Dokumente gibt damit Aufschluss ber den aktuellen Entwicklungsstand einer Komponente Ist z B die Declaration of Design and Performance bereits fertiggestellt so hat das Ger t s mtliche geforderten Qualifikationstests durchlaufen Durch die Trade Study Reports TSR werden Machbarkeitsstudien beschrieben Diese Studien sind von den Projektingenieuren getrennt zu behandeln Es sollte sichergestellt sein dass diese Berichte nicht mit dem Prozess des eigentlichen Projektes vermischt werden In der Seite 42 Datenfluss und Organisation m Entwicklungsprozess Documentation List sollten sie deshalb lediglich hinsichtlich hres Bearbeitungsstandes bewertet sein Ein Status Report informiert in festgelegten Abst nden ber den aktuellen Projektstand Es sollten hierin alle nderungen die durch Engineering Coordination Memos und Action Item Lists AIL beschlossen wurden erfasst sein damit ein zusammenh ngender T tigkeitsnachweis erbracht werden kann Die vom Hersteller an v elen Stellen geforderten Studien finden h ufig Ber cksichtigung damit ein Zusammenhang zwischen Wunsch und Real t t in chronologischer Reihenfolge entsteht Dies verbessert d e Transparenz zwischen Fiktion und Wirklichkeit in einem Projekt Eine Ausnahme in der hie
127. he bei kleinen Flugzeugen mit der ARS zusammenfallen kann Durch die fr he Definition von SRS kann anhand der ARS MMEL FHA und RTCA DO 160 178 die Anforderung an das Ger t mittels Equipment Requirement Specification festgelegt werden Die Equipment Specification ben tigt zus tzlich zur ERS die relative Einbausituation der Master Line zur Definition des Ger tes Die MMEL FHA wie auch die System und Ger teanforderungen bzw definitionen wurden von Lederbogen bereits zu Beginn der Konzeptphase erarbeitet und von Kempf m Nachhinein detailliert Durch die einfache intuitive Gestaltung dieser Dokumentenskelette l sst sich leicht eine Flugzeugkonfiguration mit entsprechend geeigneten Bauteilen finden In Abstimmung mit der Konstruktion wurden diese Schritte fr hzeitig durchgef hrt Durch die M glichkeit der Parametrisierung k nnen diese Schritte aber auch zu einem erheblich sp teren Zeitpunkt durchgef hrt werden Die Electrical Load Analysis wurde mit Hilfe einer VBA Programmierung Visual Basic for Applications m 7 innerhalb des Softwareproduktes Excel automatisch ber die steuernden Dokumente erstellt Dabei sind die Dokumente auf Basis der Untersuchungsergebnisse des Abschnitts 2 auf ihre wesentlichen Inhalte hin zerlegt worden F r einen sp teren Gebrauch als geschriebenes Dokument l sst sich ein Verweis der Excel Daten auf ein entsprechendes Word Dokument einf gen So kann ein in Word geschriebenes Dokument hinsichtlich
128. hen Flugzeugentwicklung Allgemein werden in der Luftfahrt heute vier sequentielle Phasen ftir eine Flugzeugentwicklung ben tigt so l sst sich die in Abschnitt 2 1 1 ausgef hrte Organisation der Flugzeugentwicklung auf vier parallele Arbeitsbereiche Abbildung 19 welche nahezu zeitgleich arbeiten projizieren Die mangelnde Festlegungsm glichkeit wird durch Abh ngigkeiten der einzelnen Aufgaben die ber Parameter gesteuert werden k nnen ersetzt um die Randbedingungen der Auditierf higkeit nicht zu verletzen Die Aufteilung in vier Arbeitsbereiche Level bis 4 wird durch die Parametrisierung der eigentlichen Aufgabe erreicht Es werden keine festen Vorgaben mehr ben tigt auf die verwiesen wird sondern Parameter welche leicht zu definieren sind und welche w hrend des gesamten Projektverlaufes variabel sein k nnen Anhand eines Referenzflugzeuges welches durch Abgleich mit existierenden Flugzeugen entworfen wird werden d e Baugruppen f r d e Entwicklung eines unkonventionellen Flugger tes mit R cksicht auf die oben aufgef hrten Entwicklungs und Fertigungsschritte erstellt Die Variation bzw Anpassung der einzelnen Baugruppen soll dabei zu einem iterativ optimierten Flugger t welches die Anforderungen des Referenzflugzeuges m glichst einh lt f hren Seite 50 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Vorentwurf eh Entwicklung fl Arbeitsbereiche lt ie
129. hl oder das bersetzungsverh ltnis des Getriebes ge ndert werden ber das Programm s mtliche Auslegungsparameter wie Kr fte und Momente Zahngeometrien Seite 92 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Lagergeometrien usw errechnet Innerhalb CATIAs werden die konstruktiven Elemente wie Lagersitze Wellendichtungen Muttern Schrauben etc ber Regeln Formeln und Bedingungen angepasst Als Vorlagen dienen existierende Kaufteile unterschiedlicher Hersteller siehe Hammer Abbildung 56 Verteilergetriebe des Pegasus Rebell 7D Das Getriebe besitzt dadurch eine eigenst ndige wissensbasierte Steuerung die in die interaktive Schnittstelle Pegasus Rebell implementiert werden kann und wurde auch so geschrieben dass es sich leicht in die Schnittstelle PR integrieren l sst Die weiteren drei Getriebe die f r den Senkrechtstarter ben tigt werden wurden aus dem hier Dargestellten mit unterschiedlichen Drehzahlen Leistungen und Getriebeausg ngen entwickelt Seite 93 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te 4 3 4 Einbindung der Fertigungstechnik Ein wesentlicher Aspekt zur Kostenreduktion einer Entwicklung ist die Fehlerbereinigung die durch die Randbedingungen der Fertigung entstehen siehe Abschnitt 2 1 5 Problematik der Zehnerregel Zu diesem Zweck ist eine virtuelle Fabrikation errichtet worden anhand
130. hrt dies zu einer doppelten Produktdatenf hrung welche die Identifizierung aber vor allem die Pflege der Daten erschwert ja sogar unm glich machen kann wenn ein Lieferant ein fest vorgeschriebenes Entwicklungs und Fertigungsverfahren etabliert hat Aus diesem Grund ist immer ein zentrales Datenmanagement Voraussetzung f r eine schnelle und kosteng nstige Entwicklung Ein Flugzeug wird gew hnlich in folgende Sektionen aufgeteilt welche durch entsprechend verantwortliche Projektgruppen Design and Build Teams DBTs bearbeitet werden Generell gelten f r die Aufteilung der DBTs die Baugruppen Fl gel Rumpf Leitwerk Fahrwerk Elektrik Avionik Hydraulik Cockpit Kabine Klimatisierung und Antrieb Chief Engineering J integration Development CAD FEM Qualification Certification integration Development CAD FEM Qualification Certification Onsite support Integration Development CAD FEM Qualification Certification Onsite support Abbildung 13 IPT DBT Definition Seite 29 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess Je nach Projektumfang und Aufgabe lassen sich die Themengebiete weiter aufteilen bzw zusammenfassen So werden f r den beispielhaften Entwurf des Flugger tes dieser Arbeit siehe Abschnitt 4 die Systeme Hydraulik und Klimatisierung nicht ben tigt Kabine und Cockpit zusammengefasst Fur die Schnittstellendefinitionen der gleichberechtigten DBTs wird eine Integrationsgruppe d
131. i Viele von ihnen widmen sich bereits anderen Aufgaben in Forschung und Technik Andere helfen auch heute noch das Projekt am Institut unerm dlich voranzutreiben Durch ihre Mitarbeit ist es gelungen zwei getrennte Entwicklungsablaufe unterschiedlicher Flugzeugtypen sowie deren Varianten zu simulieren und zu testen Weiterer Dank geb hrt Herrn Prof Dr Ing K Drechsler der als Institutsleiter das Potential eines neuartigen Entwicklungsverfahren erkannt und dadurch die Rahmenbedingungen f r diese Arbeit geschaffen hat Und schlie lich Dank Herrn apl Prof Dr Ing habil I Grieger der Aufgrund seiner exzellenten Leistungen im Bereich der Biometrie und Datenverarbeitung die Glaubw rdigkeit dieses elektronischen Dokumentenflusses wesentlich bekr ftigt Dipl Ing P Schnauffer Stuttgart den 10 06 2005 Seite 3 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Inhaltsverzeichnis ADKUTZUNSSVERZEICHNIS Runner een 6 Einleitung srecen ARRERNE EEG HEUNEEREEENBERUEELILRO E A O FREERREIEEEFSERRIER 12 1 STAND DER TECHNIK na een 14 1 1 Entwurfswerkzeuge im Flugzeugbau sscseccccossssececeococssssceceooossssscececcocssssseceocossssssceeesso 14 1 2 CAD Systeme in der Luftfahrtindustrie seceeccssecccccsssecccccseccccccsscccccosseccecossecccccsseeceessoe 25 2 DATENFLUSS UND ORGANISATION IM ENTWICKLUNGSPROZESS 27 2 1 Flugzeugentwicklung und deren Organisation in der Luftfahrt
132. ich sowohl durch das CAD als auch durch die Schnittstelle selbst die Konfigurationen beeinflussen lassen Iterative Optimierungsm sglichkeiten f r konfigurations aber auch missionsgetriebene Entw rfe werden hierdurch gegeben Die Flugphysik wird ber die Schnittstelle in Abh ngigkeit der CAD Geometrie errechnet Alle ben tigten Gr en werden durch die CAD Parameter ermittelt Zur Optimierung der Flugmission wird ein Entwurfsdiagramm f r nach FAR JAR 23 25 zu entwickelnden Flugger ten herangezogen Abschnitt 4 zeigt diese Vorgehensweise detailliert auf Durch die geometrische Vorgabe des Flugzeuges lassen s ch die Leistungs und Flugmissionsdaten ermittelt Lenotte I 3 Zus tzlich kann f r die entsprechende Konfiguration eine f r die Mission optimale Gr e bei vorgegebener Leistung errechnet und das komplette Flugger t auf diese Werte skaliert bzw ver ndert werden Seite 61 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus 3 2 3 Nutzung des Produktdatenmanagement Systems mit digitaler Unterschrift Steht ein hauseigenes PDM System zur Verf gung so k nnen die dort eingepflegten Daten f r den Flugzeugentwurf genutzt werden Wird durch Ver nderung der Flugzeugparameter eine ganze Reihe an verschiedenen Flugger ten generiert so k nnen diese als unterschiedliche Produkte ins PDM System eingepflegt werden Wird ferner die M glichkeit einer elektronischen Unterschrift genutzt so k nnen diese D
133. iche bereits bei der Projektplanung ihr spezielles Wissen n den Produktentwurf gleichzeitig einflie en lassen Ziel und Zweck dieser Dissertation ist es ein Entwicklungsprinzip zu beschreiben welches das gesamte Wissen eines Luftfahrtunternehmens bereits m Entwurf eines Flugger tes ber cksichtigt und somit den Entwicklungsprozess entschieden beschleunigt Durch genauere Vorhersagen und Risikeneingrenzungen k nnen un konventionelle Flugger te besser beurteilt werden Fertigungsproblematiken welche bereits 1m Entwurfsstadium diskutiert werden k nnen geben zudem eine bessere Transparenz f r die Problematik einer Neuentwicklung Der Einbezug des gesamten Unternehmens in den Entwurf vom Vertrieb ber die Entwicklung Konstruktion Qualifikation bis hin zur Produktion stellt die Forderung eines nahezu gleichzeitigen Entwicklungsablaufes ber alle Disziplinen hinweg dar Ein m glicher Ansatz welcher zun chst die verschiedenen Disziplinen innerhalb der Vorentwicklung zu verbinden versucht ist das in Abschnitt 1 1 vorgestellte Pad3D Concurrent Engineering s 12 und Simultaneous Engineering r 3 beschreiben in der Praxis vorkommende Ans tze f r die Verkn pfung und Uberlappung von Entwicklungs und Qualifikationsaufgaben Aufgabe dieser Dissertation ist es den Datenfluss des Entwicklungsprozesses eines Luftfahrtunternehmens ber diese Ans tze hinaus zu untersuchen neu aufzubereiten und am Beispiel einer Flugzeugentwick
134. icht sinnvoll und wird demzufolge durch die Schnittstelle Pegasus Rebell abgefragt Sollte dies jedoch gewollt sein so kann mit diesen Werten als Startpunkt ein neuer Typ entwickelt werden bei dem diese Verletzungen geometrisch d h im CAD System aufzul sen sind Auf diese Weise entstand auch der Typ 7D der durch den Einbau des unkonventionellen Antriebs Modifikationen an Rumpf Cockpit und Fl gel erfuhr Abbildung 68 Modifizierte Master Line links mit Strukturverletzung Quelle Tholl t 1 Es ist kaum vorstellbar dass eine derartige Bandbreite m glich zu sein scheint vergegenw rtigt man sich jedoch dass die hnlichkeiten nach wie vor gegeben sind so sind diese Gebilde eine logische Konsequenz aus der hier vorgestellten Parametrisierung Im Vergleich zur nahezu klassisch anmutenden Entwicklungsmethodik in CATIA V4 sind diese Gebilde in Minuten aus der bestehenden Master Line erzeugt worden 5 2 1 Pegasus Rebell 6C Die Struktur des Typs 6CO1 wurde wie in Abschnitt 4 erl utert entworfen und anschlie end ber seine Parameter angepasst Abbildung 69 zeigt das vollst ndige Flugger t inklusive s mtlicher entworfener Systeme und Ger te F r die Fertigungsuntersuchungen wurden zudem 60 Negativwerkzeuge und cirka 220 einfache Bauteil und Gruppenzeichnungen erstellt siehe auch Abbildung 22 und Abbildung 58 Seite 105 Der parametrisierte Flugzeugentwurf im Test Abbildung 69 Gesamtprodukt Pegasus Rebell 6C01
135. icklungsspr nge welche ein nicht unerhebliches Risiko mit sich bringen Die Forderung die Entwicklungszeiten zu verk rzen f hrte zu Philosophien wie Simultaneous oder Concurrent Engineering durch welche eine teilweise berlappung der Entwicklungs Qualifikations und Fertigungsschritte erreicht wurde Zur weiteren Reduktion der Entwicklungszeiten und Risiken ist es sinnvoll die in der Systementwicklung und Fertigung auftretenden Probleme fr hzeitig zu erkennen und zu beheben Dies setzt eine Entwicklungsphilosophie voraus die auf Geometrien und Daten aufbaut welche nicht wie es heutzutage blich ist fixiert sind Mit anderen Worten es wird notwendig paralleles anstatt sequenzielles Arbeiten einzusetzen Die Konsequenz dass verschiedene Design and Build Teams mit Daten arbeiten die nicht als eingefroren oder fix gelten stellt die Forderung nach globaler Abh ngigkeit des gesamten Entwicklungsablaufes zur Terminierung heutiger Entwicklungsproblematiken Abschnitt 2 1 5 Anders als beispielsweise bei Hin ber h 7 oder Rudolph wird deshalb im Folgenden ein praxisnaher und konstruktionsgerechter Entwurf eines Flugger tes vorgestellt welcher sich in einen Entwicklungsprozess eines typischen Luftfahrtunternehmens integrieren l sst Die M glichkeiten die eine Entwurfsgruppe wie auch die Konstrukteure in der heutigen Luftfahrtindustrie haben sollen hierbei nicht beschnitten sondern erweitert werden 3 1 Die Idee der nahezu zeitgleic
136. ie unterschiedlichsten Disziplinen einer Flugzeugentwicklung hinweg ist hierf r ein m glicher Ansatz der in dieser Dissertation ausgearbeitet und getestet werden sollte Die Parallelisierung der Disziplinen f hrte auf die Forderung relativer Daten die durch eine Parametrisierung des Gesamtprojektes und unterschiedliche weitere Randbedingungen ausgedr ckt werden konnte Es wurden somit nicht mehr feste Gr en entwickelt sondern Produkte die sich in gewissen Grenzen ver ndern lassen Zur Definition dieser Produkte wurden die in der Luftfahrt gebr uchlichen Dokumente herangezogen Zur Steuerung der ver nderlichen Parameter wurde eine wi ssensbasierte Schnittstelle f r das Gesamtprojekt sowie weitere wissensbasierte Schnittestellen f r einzelne in sich abgeschlossene Teilaufgaben entworfen Das Zusammenspiel zwischen Schnittstelle und CAD erwies sich dabei als v llig problemlos Die sich daraus ergebenden M glichkeiten sind jedoch beeindruckend So ist es m glich ganze Flugzeugfamilien auf der Basis eines entworfenen Flugger tes n k rzester Zeit zu erstellen F r Flugger te d e als Nischenprodukte gelten ein sehr gro er Vorteil da der Entwicklungsaufwand f r Varianten vernachl ssigbar klein geworden ist Zudem kann durch die bestehende Dokumentation die Qualifikation anhand des bereits bestehenden Typs abgeleitet werden Es konnte gezeigt werden dass der parallele Entwurf die Entwicklungszeiten und Risiken deutlich senken
137. ierten Referenzentwurf Radar antenne Reichweite Nutzlast Deckenl nge Rumpfbreite Sonde 10 10 10 10 10 10 10 10 _Kraftstoffmasse 3 3 3 3 6 4 Strukturmass 2 7 1 1 6 3 Abflugmasse 3 8 1 4 15 20 Fl gelfl che 2 5 2 5 4 9 Rumpfl nge 0 0 0 0 0 0 besp lte Oberfl che 0 8 0 8 1 6 Nullwiderstand 1 8 1 7 5 3 Fl chenbelastung 35 371 1 3 2 5 0 4 0 3 1 1 10 7 Schubbelastung 3 6 2 5 3 6 26 0 4 2 2 1 4 17 9 9 Antenne 1500 kg Nutzlast 4 500 kg bei Ma 0 3 ae j SS Abbildung 11 Skalierung des AIRBUS A400M nach Quelle Schieck s 2 AirOpt Stellvertretend f r diverse Bem hungen der Luftfahrtindustrie Berechnungen ber die Finite Element Methode FEM auf Konstruktionsdaten ohne zus tzliche Konvertierung aufzubauen soll hier das durch AIRBUS Industries initiierte Projekt AirOpt n 1 angef hrt werden Der Vorteil liegt im Verzicht auf Datenschnittstellen wie DXF IGES oder STEP AP 203 214 Encarnac o e 2 das hilft Datenverluste oder fehler zu vermeiden Seite 23 Stand der Technik Abbildung 12 CAD Entwurf des A400M als Basis zur FEM Optimierung Quelle Netz n 1 Das in Abbildung 12 dargestellte Flugzeug ist in CATIA V5 entwickelt und dient direkt zur Netzgenerierung ber FEM mit anschie ender Berechnung durch einen in die CATIA Umgebung integrierten ANSYS Kernel a 11 Durch diese Ma nahme f llt die Datenkonvertier
138. ifikationen durchf hren zu m ssen Im Entwurfsstadium konnten bereits Bauteile und Gruppen einbezogen werden deren Entwicklung als abgeschlossen galt Ver nderliche Bauteile wie die Au enhaut eines Flugger tes konnten direkt auf die Mission und auf die Produktions und Fertigungsbelange angepasst werden Die Untersuchungen universit rer Ausarbeitungen diverser Flugger tekonstruktionen s 6 s 7 s 8 zeigten zudem bei Zuhilfenahme hochwertiger CAD Werkzeuge deutlich ein Verk mmern der zeichnerischen Darstellungsf higkeiten notwendige Informationen auf der abgeleiteten Zeichnung aufzuzeigen Der Grund liegt wohl m Wissen um den 3D K rper von dem die Zeichnung abgeleitet wird Der Konstrukteur unterscheidet meist nicht mehr zwischen den beiden Ebenen da die Ger teintegration ebenfalls im 3D Bereich stattfindet und der 3D K rper dadurch f r die Entwicklung und Integration immer dominanter wird Dabei ist es unerheblich ob diese 3D K rper in CATIA V4 bzw V5 PRO E weiterf hrende Literatur u 3 p 2 o 1 oder anderen 3D Werkzeugen wie z B SOLID EDGE u 1 und MicroStation weiterf hrende Literatur k 14 entworfen wurden Der Einsatz einer digitalen Unterschrift h lt diesem Sachverhalt entgegen Durch den Einsatz einer digitalen Unterschrift wird es m glich elektronische Daten in Dokumente berzuf hren Durch diesen Umstand sind die heutigen Papierdokumente nicht mehr notwendig Der Vorteil liegt n der Reduktion
139. igkeiten im Unterschall interessant so dass die zwei Bereiche subsonisch und transonisch f r die Schnittstelle von Bedeutung sind Der berschall wurde ebenfalls von Redmann bereits in MathCAD entwickelt zum gegenw rtigen Zeitpunkt ist diese Mathematik jedoch noch nicht in die Schnittstelle PR integriert Seite 80 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te S transept max lig dg MEASURED AT INCREMENT CENTER FUSELAGE REFERENCE NEGATIVE FOR INCREMENT 2 AND II PLANE AS SHOWN BODY CAMBER LINE Abbildung 41 Projizierte Rumpfgeometrie zur Parameterbestimmung Quelle Roskam r 11 Abbildung 41 zeigt einige durch die Mathematik geforderten Parameter am Beispiel des Rumpfes Um den Forderungen nach projizierten Fl chen nachzukommen wurden in die Master Line zus tzliche geometrische Elemente eingef gt Die Abbildung 42 zeigt diesen Sachverhalt am Beispiel des Rumpfes Abbildung 42 Realisierung der Roskam Bedingungen durch Projektion der Geometrie links bzw der Rumpfquerschnitte rechts Getestet wurden die implementierte Mathematik von Lenotte Redmann getrennt an einer Cessna C 172 siehe auch Janes j 1 Zum Vergleich der korrekten Umsetzung in die Schnittstelle hielt ebenfalls diese Cessna Pate f r die Vergleichsrechnung In Abbildung 40 sind die Ergebnisse dieser Vergleichsrechnung zu erkennen Die Abweichung zur realen Maschine lag deutlich
140. ilometer Entwurfsaufgabe Reichweite 3172 km mit 100 Passagieren Reisemachzahl 0 8 Reiseflugh he 10 5 km in 4 103 a a un Startwert f r die Optimierung Fl gelstreckung 90 Fl gelfl che in m Fall 2 DOC Analyse mit konstanten Flugzeugpreis 16 9 Mio EURO lt 5 Startwert fur die Optimierung Optimierungsergebnis 400 4 D x 2 o IL 4 00 6 ae 100 8 01 90 Fl gelfl che in m Randbedingungen 1 Landebahnlange kleiner als 2000 m SL ISA 2 Anfluggeschwindigkeit kleiner 80 m s 3 Startbahnlange kleiner als 2000 m SLISA Abbildung 3 Optimierungsbeispiel des Programmpaketes PrADO Quelle Heinze h 2 Seite 16 Stand der Technik Visual CAPDA Das in FORTRAN geschriebene Programm Visual CAPDA Visual Computer Aided Preliminary Design of Aircraft x 1 t 3 wurde von der Technischen Universitat Berlin in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen PACE p 1 entworfen Es ist fur schnelle und einfache Untersuchungen konventioneller wie auch unkonventioneller Flugzeuge nutzlich Das Programm ist f r Propeller und Fan getriebene Flugzeuge entwickelt und liefert zus tzlich zu den gangigen optimierten Missionsdaten die Direct Operating Costs DOC und Emissionswerte Durch die fehlenden echten dreidimensionalen Modellierungsfahigkeiten es werden lediglich auBere Umrisse eines Flugzeuges generiert ist dieses Programm ebenfalls ein typisches Entwurfswerkzeug Abbildung
141. ind elektrische Ger te durch fr hzeitige Systemintegrationen ber die ERS bzw ES definiert so l sst s ch bereits im Entwurfsstadium eine zuverl ssige Aussage ber das k nftige Bordnetz erreichen Seite 46 Datenfluss und Organisation m Entwicklungsprozess Politische Entscheidungen hinsichtlich innovativer Neuentwicklungen k nnen so zu einem erheblich fr heren Zeitpunkt getroffen werden welches den Vorteil mit sich bringt dass ein erheblich gr erer Zeitraum f r Neuentwicklungen zur Verf gung steht Die Aircraft Performance Analysis APA spiegelt die Leistungsf higkeit und damit den Nutzen eines Flugger tes wider Die System Performance Analysis SPA zeigt die eigentliche Leistungsf higkeit des Systems auf Eine grundlegende Beschreibung der Systeme erfolgt dagegen im System Description Document S DescD w hrend im Stress Report of Equipment Item SREI die Belastungen auf Ger te und Teile definiert werden Die mechanische Belastung auf die Bauteile wird detailliert in der Load Analysis LA aufgelistet Eine Auslegungsrechnung der Bauteile geht damit einher Dokumentation der Konstruktion Die Master Line definiert die Oberfl chen welche in der ATA 06 abgelegt sind Ist diese das Flugger t beschreibende Kontur parametrisiert so k nnen durch sie nderungen in der Flugzeugstruktur hervorgerufen werden siehe Abschnitt 4 3 1 Die CAD Base Line repr sentiert dagegen das Flugzeuggrundger st welches b
142. ine Auf dieses Produkt wird nicht nur die FEM Level 1 Analyse aufgesetzt es steuert auch s mtliche Produkte der Produktlinie der Konfigurationen und Fertigungswerkzeuge Die Produktlinie ist nach ATA Chapter aufgebaut S mtliche von der Master Line abh ngigen Bauteile referieren auf dieses Produkt Abbildung 25 zeigt diese Abh ngigkeit auf Alle Bauteile des Rumpfes die auch in Abbildung 28 zu erkennen sind sind von den geometrischen Elementen der Master Line gesteuert Allerdings f hrt dies auch unweigerlich zu einer Mehrfachreferenzierung der Master Line d h die Master Line wird durch die Verkn pfung mit verschiedenen Produkten entsprechend h ufig n der Gesamtstruktur wiedergegeben Seite 64 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Diese Abh ngiskeit wird innerhalb CATIAs als externe Referenz bezeichnet Durch die Tatsache dass h ufig mehrere Bauteile auf die gleichen Oberfl chen referieren entsteht eine Mehrfachreferenzierung der Elemente der Master Line die in Abbildung 25 skizziert ist Pegasus Rebell 6 C 7D Master Line Sektion Fl gel Sektion X Sektion X A Sektion Y Bauteil z H henleitwerk H henleitwerk Seitenleitwerk Bu Zu j E E Seitenleitwerk Abbildung 25 Schematisierte Abh ngigkeit der Produktstruktur von der Master Line Mehrfachreferenzierung Auch die Konfigurationen der Flugzeugtypen bestehen
143. ischen und organisatorischen Natur gekennzeichnet Einzelne Projektschritte und Verantwortlichkeiten werden ebenfalls im PP festgehalten Zusammen mit dem SOW dem Project Plan und dem System Safety Program Plan SSPP welcher das Qualit tsmanagement hinsichtlich der Systemsicherheit beschreibt wird die gesamte Ausf hrung des Projektes beschrieben Der Program Plan sollte auf den System Safety Program Plan verweisen und diesen nicht enthalten da ansonsten die durch die Seite 40 Datenfluss und Organisation m Entwicklungsprozess Sicherheitsabteilung geforderten Verfahren bedingt durch die fehlende Verantwortung m glicherweise nicht korrekt einflie en H ufig werden hier auch die Namen der Verantwortlichen gefordert Werden die Namen explizit aufgef hrt so ist dieses Dokument bei personeller nderung zu aktualisieren Eine m gliche Alternative ist es stattdessen einen Stellvertreter ber die restliche Projektzeit intern zu benennen oder den Program Plan als f hrendes Papier f r ein Kick off Meeting hoher Aufwand zu Beginn des Projekts heranzuziehen Unbefriedigend ist und bleibt die personelle Abh ngigkeit dieses Dokuments Der Project Plan Schedule PPS beschreibt die einzelnen Stufen des Projektes und wird vom dem Kunden stetig verfolgt Es st nicht zu empfehlen diesen Zeitplan als politisches Mittel einzusetzen Die Praxis zeigt jedoch genau das Gegenteil denn h ufig ist die Zeitknappheit im Projekt der letzte W
144. kann aber durch die notwendig werdende Parametrisierung auch nicht erstickt Ferner lie sich zeigen dass das Projekt selbst bei gro er Datenmenge und Interaktion der einzelnen Disziplinen nicht ins Stocken ger t sondern mit zunehmendem Entwicklungszeitpunkt m Umgang stetig einfacher n seiner Handhabung wurde Das Arbeiten auf Parametern f hrte somit zu einer engen Verkn pfung aller Disziplinen die nicht zu aufwendig f r einen Einsatz in einem Unternehmen gew hlt wurden Die Aufteilung der Aufgabe n einen konventionellen und einen unkonventionellen Anteil lie eine fr hzeitige Systementwicklung und integration zu wobei Einfluss auf die Flugzeugkontur und damit auf die Flugmission genommen werden konnte dies war selbst zu Ende des Projekts leicht durchzuf hren Die Abtrennung des Antriebs vom eigentlichen Flugzeugentwurf f hrte zu einer zeitgleichen Grundlagenentwicklung die ebenfalls leicht ins Projekt eingef gt werden konnte Dieser Aspekt l sst sich nat rlich auch nutzen aus den bestehenden Flugger ten weitere Neuerungen zu kreieren eine Neuerung kann dabei wie der unkonventionelle Aspekt dieser Arbeit gesehen werden Seite 122 Schlussbemerkung und Ausblick Grunds tzlich erfordert die Entwicklung eines parametrisierten Projekts der Gr enordnung wie in dieser Arbeit aufgezeigt gro e Sorgfalt Planung und spezielles Fachwissen sowohl auf dem Gebiet der CAD Techniken als auch auf dem Umfeld des zu entwickelnd
145. keiten in direkter Line erzeugt und ber die Master Line bzw zus tzliche Hilfsgeometrien gesteuert und klar gegliedert Die Nummerkreisdefinition wie auch die Produktstrukturgliederung waren hierbei u erst hilfreich Abbildung 37 schematisiert einen typischen Fall am Beispiel des Cockpit Panels auf Das Instrumentenbrett wurde wie oben beschrieben in Abh ngigkeit der Avionikinstrumente erstellt und in die Panelverkleidung integriert ndert sich z B die Gr e der Avionikger te signifikant so ndert s ch das Panel und seine Verkleidung als Folge davon dies stellt eine direkte Abh ngigkeit von Panel und Verkleidung dar Der Zusammenbau der ber verschiedene ATA Chapter verteilten Teile erfolgt ber DDs Hier werden die Bedingungen der Bauteile definiert welche aus den Einzelteilen eine Einheit bilden Teile innerhalb eines ATA Chapters werden entsprechend den Unterkapiteln und hrer Fertigungsweise ber Produkte zusammengefasst Wird eine nderung initiiert so werden zun chst die direkten Abh ngigkeiten aktualisiert und danach die bergeordneten Bedingungen der DDs Wird das Gesamtprodukt in Abh ngigkeit der Master Line gesetzt so werden zuerst die Bauteile parametrisiert als Produkt aufgebaut und anschlie end zueinander bedingt W re beispielsweise eine Abh ngigkeit der Avionikkomponenten von der Master Line gegeben w rde eine Anderung Seite 76 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un
146. ktionen etc und der dadurch in Mitleidenschaft gezogenen Elemente werden in der Software Fault Tree Analysis Soft FTA anhand eines Strukturbaumes widergespiegelt Die Mindestanforderungen f r den Flugeinsatz an alle Systeme Baugruppen werden durch die Flight Safety Analysis FSA f r das Safety of Flight abgefragt Die wichtigsten Qualifikationstests die f r eine sichere Flugdurchf hrung ben tigt werden sind in der FSA vereinbart danach k nnen die Flugtests beginnen Seite 44 Datenfluss und Organisation m Entwicklungsprozess Im Airworthiness Compliance Report AwCR ist die bereinstimmung der Flugsicherheitsbelange mit den beh rdlichen Vorgaben aufgezeigt Die bereinstimmung der Flugzeugauslegung mit den beh rdlichen Vorgaben FAR JAR wird im Aircraft Compliance Report ACR Paragraph f r Paragraph festgehalten die bereinstimmung des Systems im System Compliance Report SCR Die Konformit t zu den beh rdlichen Anforderungen an Bauteile wird durch den Component Similarity and Analysis Report CSAR wiedergegeben Sind einzelne Ger te bereits m Flugeinsatz und nach einem lteren Stand entwickelt worden so kann durch Vergleich mit der aktuellen Vorschrift dem so genannten Read Across ein Ger t zugelassen werden wenn die nderung der Vorschrift das Ger t nicht betrifft oder die nderung z B durch entsprechende Tests abgearbeitet werden kann Entwicklungsdokumentation Die Anforderungen an das Flugger
147. leml sungsstrategien gestellt In der Praxis zeigt sich eindrucksvoll Je leichter der Umgang mit dem PDM desto sicherer und transparenter wird der Datenfluss da die fehlerhafte Bedienung wie z B das Fehlleiten von Dokumenten vermieden werden kann Produktfestlegung im Flugzeugbau Das Produkt wird m Flugzeugbau durch eine Bezeichnung engl Identification eine Identifikationsnummer engl Part Number und einen Baustatus h ufig Amendment Amndt oder Modification Status Mod bezeichnet definiert Entscheidend f r den Vertrieb am Markt ist die Identifikation des Produktes durch das angebrachte Identifikationsschild Bereits n der fr hen Entwicklungsphase wird festgelegt ob der Flugzeugbetreiber das Produkt vom Lieferanten beziehen kann oder direkt den Flugger tehersteller zu kontaktieren hat Beide Varianten kommen in der Praxis vor Es h ngt letztlich von der Philosophie des Herstellers und der Fragestellung ab ob die eine oder andere M glichkeit f r ihn sinnvoll ist hinsichtlich Lagerhaltungs und Verwaltungskosten oder hnlichem Dadurch entscheidet der Nummernkreis Eigner b 5 VDI Richtlinie 2215 k 2 mit ob ein Produkt direkt vom Lieferanten oder Hersteller am Markt vertrieben werden kann Ist ein Lieferant als Hersteller bekannt so k nnen Ger te die vom Betreiber engl Operator ben tigt werden direkt vom Lieferanten bezogen werden nderungen bedingt durch Qualit tsm ngel k nnen dadurch direkt mi
148. lige Aussehen einer Kabine die Kosten und Entwicklungsrisiken bleiben jedoch zum gegenw rtigen Standpunkt au er Acht da sie mathematisch nur begrenzt erfassbar sind SEPA Das approximative Rechenverfahren SEPA Schnelle Entwurfs und Parameter Analyse k 12 wurde von Kraus zum Erstellen von Flugzeugvarianten und derivativa entwickelt und basiert haupts chlich auf empirischen St tzdaten Im Wesentlichen wird bei SEPA davon ausgegangen dass ein bestimmtes Wissen welches sich durch die Flugzeugentwicklungshistorie eines Unternehmens beschreiben l sst und welches von Kraus als Wachstumsgesetz bezeichnet wird Seite 21 Stand der Technik Aussagen ber den Entwurf von Flugzeugfamilien enth lt Hierzu werden Varianten und Derivativa f r den Betriebspunkt eines bestimmten Fluggerates oder einer geplanten Flugzeugfamilie rechnerisch entworfen in Abbildung 9 am Beispiel eines A300 aufgezeigt CAD Daten werden durch SEPA nicht generiert Vielmehr wird bei diesem Verfahren die Portierbarkeit und die Extrapolation bei Kraus Wachstumsschritte 7 bis 9 genannt f r zuk nftige Flugmodelle von Kraus selbst in Frage gestellt Interessant ist allerdings die durch SEPA geschaffene M glichkeit einer Analyse f r den direkten Konkurrenzvergleich Abbildung 10 welche als Grundlage f r strategische Entscheidungen hinsichtlich eines m glichen neuen Projekts dienen k nnte ln Wachstumspotental A300 Wachstumsgrenze 2
149. ll Diese Phase endet ebenfalls mit einer speziell anberaumten Besprechung Critical Design Review CDR an der alle interferierenden Partner teilnehmen Wird dem System n dieser Besprechung aus speziellen Gr nden nicht zugestimmt so kann und wird n den meisten F llen ein erheblicher Einfluss hinsichtlich Kosten Zeitplan Lieferung Qualifikation Zertifikation etc entstehen daher die Bezeichnung kritisch Vor Abschluss dieser Phase sollten ebenfalls alle geforderten Daten dem jeweiligen Kunden zur Pr fung bermittelt werden Haben die Daten bestand wird das CDR einberufen Die Systemverantwortlichen sind angehalten die letzten Details in den Systemen zu untersuchen 4 Qualifikation Zertifikation Die f r das sp tere Flugger t ben tigten Tests werden n der Qualifikationsphase durchgef hrt und dokumentiert Gew hnlich wird hier Hand in Hand mit der Luftfahrtbeh rde gearbeitet Qualifikationsunterlagen werden f r jedes einzelne Ger t erstellt Die Tests erfolgen nach den Richtlinien der Luftfahrtbeh rde RTCA DO 160 r 1 RTCA DO 178 r 2 MIL C 810 u 2 etc Seite 32 Datenfluss und Organisation m Entwicklungsprozess Im Sinne des Concurrent Engineering wird diese Phase meist zeitgleich bzw leicht zeitversetzt zur Entwicklungsphase begonnen Die Qualifikationsaufgaben werden vom Projektmanagement und einem Qualifikationsbeauftragten Qualification Manager seleitet Der Qualification Manager hat die Aufg
150. llung anerkannten Betrieb festgelegt Die Normenreihe DIN ISO 9000 9004 beschreibt beispielsweise die branchenneutralen Anforderungen an ein Qualit tsmanagementsystem QM System DIN ISO 9000 stellt den Leitfaden zum Umgang mit der Normenreihe dar Die verschiedenen Nachweisstufen f r ein Qualit tsmanagement werden durch die Normen DIN ISO 9001 9003 festgelegt w hrend die DIN ISO 9004 d 6 Empfehlungen zum Aufbau des QM Systems selbst gibt Soll ein s mtliche Diszipline umfassender Entwurf generiert werden so wird durch das Qualit tsmanagement die Auflage der Auditierbarkeit gesetzt D h alle Entwurfsschritte sind eindeutig nachvollziehbar auszuf hren und zu archivieren die entstehenden Daten sind als gelenkte Dokumente zu f hren Dies kann z B durch das Einpflegen der Daten n ein PDM System erflogen Der Vorentwurf unterliegt dabei denselben Randbedingungen wie die eigentliche Produktentwicklung Sind im Entwurf alle Kriterien eines QM Systems erf llt so wird der Datenfluss f r den weiteren Entwicklungsverlauf nicht unterbrochen bzw es sind keine neuen oder zus tzlichen Daten zu erzeugen Oder einfach gesprochen Unterliegt der Vorentwurf den Gesetzen des Projektes so ist er ein Teil dieses Prozesses d h das Projekt beginnt mit dem Vorentwurf selbst Seite 35 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess Die eindeutige Festlegung des Zusammenspiels von Entwicklungst tigkeiten und Qualit tsmanagementmethoden
151. lung zu erl utern Die n Abschnitt 2 erl uterten Untersuchungen sollen einen solchen Weg aufzeigen und durch Nutzung eines Produktdatenmanagement Systems einen auditierfahigen Gesamtentwurf Abschnitt 3 vorstellen welcher die gesamte gelenkte Dokumentation ebenfalls ber cksichtigt und ausgew hlte nutzt Ferner soll ein eindeutiger Datenfluss generiert werden der sowohl auf die gebr uchlichen Daten und Dokumente zugreift als auch die M glichkeit bietet bestehende Firmenstrukturen Seite 12 Einleitung beizubehalten Hierbei soll der Datenfluss durch eine klare Gliederung welche durch eindeutige Mechanismen des Projektmanagements siehe auch p 3 a 1 gesteuert werden kann erfolgen Da die meisten Dokumente in einem Entwicklungsprozess eindeutige Aufgaben haben sollen diese am Bespiel einer typischen Systemdokumentation erkl rt und ihre gegenseitigen Abh ngigkeiten und Bedeutung f r die Neuorganisation des Datenflusses aufgezeigt werden Abschnitt 3 Die Philosophie lautet hierbei Jede Information an m glichst nur einem einzigen Ort Wodurch sichergestellt werden soll dass bei nderungen die Dokumente keinen Widerspruch aufzeigen oder an mehreren Stellen gleichzeitig gepflegt werden m ssen Alle Schritte Aktionen und nderungen etc sollen einen eindeutigen Ausl ser haben Die Firmenstrukturen und Verantwortlichkeiten sollen dargelegt werden Als Ergebnis soll in Bezug auf die Dokumentation ein Datenfluss entstehen w
152. mensammlung Parametric Technology Corporation 128 Technology Drive Waltham MA 02453 8905 Jan 2000 Platz J und Schmelzer H J Projektmanagement in der industriellen Forschung und Entwicklung Springer Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo 1986 ISBN 3 540 17108 8 ISBN 0 387 17108 8 Popp Jan Zulassungsrelevante Auslegungsrechnung un konventioneller Kleinflugzeuge Studienarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2005 PTC Firmeninformationen Produktpalette Pro ENGINEER CADDS 5 und Windchill PTC Needham USA 2003 www PTC com Radio Technical Commission for Aeronautics RTCA RTCA DO 160 D Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Washington D C USA Radio Technical Commission for Aeronautics RTCA RTCA DO 178 B Software Considerations In Airborne Systems And Equipment Certification December 1 1992 COMDTINST M411502D System Acquisition Manual December 27 1994DODD 5000 1 Defense Acquisition March 15 1996 Ranky P G Concurrent Simultaneous Engineering Methods Tools amp Case Studies CIMware Limited England 1994 ISBN 1 872631 04 5 Redmann D Aerodynamische und flugmechanische Daten f r unkonventionelle Flugzeuge Studienarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2003 Richter G Das Lotrechtstart Versuchsflugzeug C450 der S N E C M A Luftfahrttechnik Band 5 Nr 1 VDI Verlag D sseldorf 1959 Richter T Mechler H und Schmitt D
153. ments Criticality Analysis Revision Reliability Maintainability amp Assessment Reliability Prediction Report Risk Reduction Plan Radio Technical Commission for Aeronautics Radio Technical Commission for Aeronautics Document Surface Fliigelflache Produktdatenmanagementprogramm des Unternehmens SAP AG System Analysis Report System Certification Matrix System Compliance Report System Definition Document System Definition Specification System Description Document Schnelle Entwurfs und Parameter Analyse Supplier Equipment Specification System Interface Control Document System Interface Documentation System Installation Requirement Documentation Structural Integrity Test Plan Statement of Work Software Configuration Management Plan Software Fault Tree Analysis Software Quality Assurance Plan Software Requirement Specification Software Specification System Performance Analysis Specification System Preliminary Hazard Analysis System Requirement Documentation Stress Report of Equipment Item System Requirement Specification System Specification System Safety Analysis System Safety Program Plan STEP AP 203 STEP AP 214 T TLAR TLSRD TS TSO TSR TU USW V VBA VDI Visual CAPDA VPM VTOL W WBS WCP WPL WR WRP X Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus ISO Standard for the Exchange of Product Model Data automotive ISO Standard for the Exchange of Produc
154. mern sind bei Dokumenten im Einsatz die keinen direkten Bezug auf Bauteile besitzen Parallelnummern dagegen verweisen direkt auf Bauteile Abbildung 30 rechts Seite 69 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Folgende Beispiele sollen dies verdeutlichen Dokumententyp Dokumententyp Equipment Requirement Secification Equipment Secification yt Baugruppe pn ae Ger tefunktion ERS 3410 091 0001 a Ly ES 34 32 091 111 OO m Laufende Nummerierung ee 0001 9999 ATA Kapitel Ger tenummer 34 Hauptkapitel 10 Unterkapitel ATA Kapitel Abbildung 29 Nummernkreis nicht ger tebezogener Dokumente Requirement Specifications Abbildung 29 erhalten dieselbe Nummernkreisdefinition wie die DDs da auch hier evt mehrere Ger te oder Komponenten ben tigt werden um eine Anforderung zu erf llen Das Pendant zur Requirement Specification die Specification selbst hat einen direkten Bezug zu System Ger t oder Bauteil und f hrt dahingehend eine definierte Bauteilabh ngigkeit auf Jedoch wird bei der Specification weder ATA Chapter noch Ortzugeh rigkeit festgehalten da ein und dasselbe Bauteil n verschiedenen Systemen und Positionen eingesetzt werden kann Die ger tebezogenen Work Package Lists dagegen beinhalten sowohl Ort als auch Ger teinformationen damit die zu verrichtende Arbeit genau spezifiziert werden kann Dokumententyp
155. mission aufgebracht werden werden hierbei durch eine Schnittstelle errechnet Ver nderungen an der Geometrie erm glichen es die Belastungen und Verformungen direkt zu berechnen Zudem besteht die M glichkeit Bauteile hinsichtlich dieser Belastungen zu optimieren Bauteilst rken k nnen hierbei in definierbaren Schritten errechnet werden Materialeigenschaften ver ndert werden Dies dient der Vorgabe f r die Kr fte und Bauteildimensionierung Die Master Line kann und sollte als elektronisches Dokument in ein PDM System eingepflegt werden Dadurch lassen sich alle weiteren Schritte nachvollziehen ein Umstand der f r die Auditierfahigkeit eines Unternehmens notwendig ist siehe Abschnitt 2 1 4 Des weiteren k nnen alle folgenden Projektschritte wie das Entwerfen der Struktur auf die Master Line bezogen werden Durch diese Gestaltgebung und das Wissen um die Flugmissionswerte wird eine Diskussion mit einem potentiellen Kunden nun auf anschauliche Weise m glich Anderungen k nnen mit dem Kunden ber die Schnittstelle in kurzer Zeit erfolgen und bewertet werden 2 Arbeitsbereich Level 2 Durch das zweite Level wird die eigentliche Projektstruktur repr sentiert Hier arbeiten die Entwicklungsingenieure an den zu fertigenden Flugzeugkomponenten und Systemen unterst tzt durch die Forderungen der Fertigung Die nahezu zeitgleich gestartete Entwicklungsphase ber cksichtigt ebenfalls die Werkzeug und Produktionsplanung in Abh ngigkeit
156. n Sie stellt das Ergebnis aus Base Line und Konfiguration der Arbeitsgruppe Level 1 dar Die geometrischen Randbedingungen bzw Formen sind hierin definiert Entsprechend der allgemein gebr uchlichen Konvention sind hier die geometrischen Eigenschaften und Abh ngigkeiten festgelegt Die Parameter welche etwa Gr e und Formgebung betreffen werden durch die Schnittstelle Pegasus Rebell angesteuert so dass s ch durch die nderung der Parameter die Gestaltung des Flugger tes jederzeit beeinflussen l sst Wird die eigentliche Struktur in Abh ngigkeit der Master Line definiert so kann jedes Bauteil bei einer nderung der Master Line ohne weitere konstruktive Schritte aktualisiert werden Konstruktive Randbedingungen die beispielsweise ber zus tzliche Hilfsgeometrien zum Aufbau komplexer Bauteile wie die Landeklappen Abbildung 21 in die Struktur einflie en und welche durch die Konstrukteure der Arbeitsgruppe Level 2 getroffen werden k nnen ebenfalls durch eine Schnittstelle der Arbeitsgruppe Level 1 beeinflusst werden so dass durch diese zus tzliche Abh ngigkeit ein Bauteil allein durch die Parameter manipuliert und an die entsprechenden Flugmissions oder Fertigungsbelange angepasst werden kann Abbildung 21 Durch die Master Line und zus tzliche Hilfsgeometrie erstellte Landeklappenausf hrung Die Systeme sind durch Definition Drawings in die Produktstruktur eingegliedert Die DDs erm glichen einen ATA Chapter bergreifende
157. n Einsatz der zu steuernden Parameter Abbildung 22 Zus tzlich erm glichen sie einen direkten Zugriff auf die Dokumentation der Systeme Ihre Abh ngigkeit beruht auf der Master Line und den Forderungen die durch die Dokumentation in der Arbeitsgruppe Level 3 aufgestellt wird Seite 59 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Abbildung 22 Darstellung der dreidimensionalen Definition Drawing DD 2500 060 001 Die Fertigung Level 4 Abbildung 23 ist als eigenst ndiges Produkt unabh ngig von den zu entwerfenden Flugger ten entwickelt Die Abh ngigkeiten zum Flugger t werden durch flugzeugspezifische Werkzeuge und Vorrichtungen repr sentiert Sie sind in einem getrennten Produkt n Abh ngiskeit der Master Line aufgebaut und n der Fabrikationshalle positioniert Durch die M glichkeit wesentliche f r die Entwicklung eines Flugger tes wichtige Abh ngigkeiten und Limitierungen zu parametrisieren tritt immer mehr die eigentliche Fertigung beim Flugzeugentwurf n den Vordergrund Verfahren welche vorrangig eingesetzt werden k nnen fr hzeitig Ber cksichtigung finden Seite 60 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Abbildung 23 Hallen Layout der simulierten Fabrikationsst tte 3 2 2 Interaktive Schnittstelle zwischen CAD und Flugphysik Die Schnittstelle Pegasus Rebell w rd zur interaktiven Steuerung der CAD Daten genutzt Zu beachten ist dass s
158. nach Kessler k 7 Seite 141 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus ama DoD gt SYSTEM VALIDATION SYSTEM VERIFICATION PSSA SSA PTS PTS CERTIFICATION ACTIVITIES a IG SES EQUIPMENT S Y S T E M PTS VALIDATION EQUIPMENT Equipment VERIFICATION CERTIFICATION Equipment supplier System supplier RONNIE J mM r oC Abbildung 82 Systemdokumentation nach ABD 0200 Quelle Heitmann h 3 Die Auff cherung der Dokumentation welche durch die Entwicklung mehrerer Ger te innerhalb verschiedener Systeme entsteht ist in Abbildung 82 skizziert wobei auf Flugzeugdefinitionsebene durch die Flugger teanforderung Top Level Aircraft Requirement TLAR Funktionen definiert werden die durch die einzelnen Systeme abzudecken sind AIRBUS Industries verfasst die Anforderungen dieser Funktionen in den Functional Requirement Documents FRD und deren tats chliche Beschreibung in den Functional Description Documents FDD Die Anforderungen der FRD und FDD entsprechen den in den Functional Schematics und der ARS festgehaltenen Werten Wiederholschleifen welche sich durch nderungen in den Anforderungen auf den verschiedenen Entwicklungsebenen ergeben werden von Heitmann in Abbildung 83 schematisiert Die Ursache ist in der sequenziellen Abarbeitung der einzelnen Aufgaben zu suchen k 1 Der Grund f r die Aufteilung der AIRBUS Dokumentation vor allem die fr hzeitige Erstellung de
159. nalyse Fiir eine schnelle Belastungs und Verformungsuntersuchung wurde eine Oberflachenanalyse tiber das CATIA eigene Modul Analyse amp Simulation erstellt Dabei wurde Wert auf die Aktualisierungsfahigkeit der FEM Netze gelegt Abbildung 44 Mitte zeigt eine Modifikation der Master Line im Bereich des Fl gels Auch die Ruder welche in prozentualer Abh ngigkeit der Fl geltiefe definiert wurden und der Fl gel Rumpf bergang sind von dieser Modifikation betroffen Das f r den Pegasus Rebell generierte Netz folgt dieser nderung durch Neuberechnung der Netzes selbst ndig Damit eine solche Variabilit t geschaffen werden kann sind eine Reihe von Definitionen in der Master Line notwendig die durch Goekcen und Vogt v 6 beschrieben werden in Abbildung 43 rechts Seite 82 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te farblich unterschiedlich gekennzeichnet sind die Bereiche die auf unterschiedliche Materialen und Wandungsst rken optimiert werden k nnen Weiterhin finden in der Analyse verschiedene Lastf lle die unterschiedliche Flugmissionsabschnitte repr sentieren Anwendung Die unterschiedlichen Belastungen auf die Geometrie sowie Eigengewichte der Bauteile k nnen ebenfalls parametrisiert ber eine externe Excel Schnittstelle bzw ber PR angesprochen werden Die Ergebnisse werden durch einen Ergebnisbericht wiedergegeben in dem sich leicht eine berpr fung der Rech
160. nalyse Wird ein Dokument von mehreren Personen unterzeichnet so wird es zun chst mit der ersten Unterschrift gesch tzt bei jeder weiteren zum Einf gen der elektronischen Unterschrift ge ffnet und daraufhin wieder gesch tzt Es kann sich ja schlie lich ein gr erer Zeitraum zwischen den einzelnen Aktionen befinden Der Umgang mit dem Ein und Auspflegen bzw mit dem Einfrieren und Auftauen von Dokumenten verh lt sich auf PDM Ebene hnlich Auftauen soll den umgekehrten Vorgang von Einfrieren bezeichnen Ein aufgetautes Dokument kann wieder ge ndert bzw erg nzt werden Allerdings werden hier zus tzlich die Unterschriften durch ein zus tzliches HESY Modul auf Authentizit t gepr ft Dazu ist jede Person angewiesen einmalig mehre Unterschriften zu leisten ber die die aktuell Get tigte abgepr ft wird Dies geschieht mit berraschender Genauigkeit da die menschliche Unterschrift selbst nach einem Schlaganfall noch geleistet und auch wieder erkannt werden kann Abbildung 62 zeigt das Auftauen eines Dokuments in Verbindung mit der elektronischen Unterschrift Das Einfrieren der Daten erfolgt nach gleichem Prinzip Seite 99 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Benutzer k nnen durch diesen Mechanismus nicht nur erkannt sondern es kann auch gleichzeitig gepr ft werden ob diese Person zum Kreise der Zul ssigen f r diese Unterschriftenleistung geh rt
161. nc 13736 Riverport Drive Maryland Heights MO 63043 2000 US Department of Defence MIL STD 810 F Military aircraft standard for qualification BIFFAR GmbH Technische Dokumentation Postfach 1129 Planegger Str 2 82110 Germering und www docuware com Dokuware Therese Giehe Platz 2 82110 Germering 2000 Utz J und Cox W R Inside Pro ENGINEER OnWord Press 2530 Camino Entrada Santa Fe NM 87505 4835 USA 1994 ISBN 1 56690 035 2 VDI Ausschuss Einf hrungsstrategien und Wirtschaftlichkeit VDI Richtlinie 2216 Einf hrungsstrategien und Wirtschaftlichkeit von CAD Systemen Verein Deutscher Ingenieure Beuth Verlag GmbH D sseldorf 1994 v 2 v 3 v 4 v 5 v 6 w 1 w 2 w 3 x 1 Literaturverzeichnis VDI Ausschuss K Brankamp VDI Richtlinie 2220 Produktplanung Ablauf Begriffe und Organisation Verein Deutscher Ingenieure Beuth Verlag GmbH D sseldorf 1980 VDI Ausschuss VDI Richtlinie 2221 Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte Verein Deutscher Ingenieure Beuth Verlag GmbH D sseldorf 1993 VDI Ausschuss Entscheidungen beim Konstruieren VDVVDE Richtlinie 2235 Wirtschaftliche Entscheidungen beim Konstruieren Methoden und Hilfen Verein Deutscher Ingenieure Beuth Verlag GmbH D sseldorf 1987 VDI Ausschuss Konstruktion und Qualit tssicherung VDI Richtlinie 2247 Qualit tsmanagement in der Produktentwicklung Verein Deutscher Ingenieure Beuth Verlag
162. nen Herstellern auftauchen k nnen Wichtig ist es hier die doppelte Datenablage zu vermeiden da in der Praxis doppelte Daten fehlerhaft bzw unvollst ndig gelenkt werden So f hrt z B ein unterschiedlicher Wert eines Ger tes in zwei verschiedenen Dokumenten immer zu Verwirrungen Ob der Wert des aktuelleren der Richtige ist kann nicht eindeutig gekl rt werden da er evt versehentlich falsch eingetragen und nicht korrigiert Seite 37 Datenfluss und Organisation 1m Entwicklungsprozess wurde Abhilfe kann hier eine automatisierte Dokumentenaktualisierung schaffen siehe auch Abschnitt 4 4 am Beispiel der Electrical Load Analysis Abbildung 16 zeigt die heutzutage bliche Vorgehensweise zur Erstellung von Dokumenten Die Problematik die in modernen Unternehmen dadurch auftreten kann ist dass die Dokumente n Papierform unterzeichnet vorliegen evt zus tzlich eingescannt werden die dazugeh rige Software Datei jedoch getrennt zu sichern ist Bei h ufigen nderungen kann es dadurch zu Diskrepanzen zwischen Soft und Hardcopy f hren siehe auch Tholl t 1 3 Li Projektin enieur verantwo _ angeschlossene Aa aa Entwicklungsingenieu i Meeting Partner Freigabe Unterschrift aller Partner Einsicht und Kontrolle Einladung zum Meeting nur zur Information einscannen in work released Abbildung 16 Dokumentenerstellung und lenkung Typischerweise werden in jeder Phase der Produktentstehung und fe
163. ner freigesetzt wird kann nun zum fr hestm glichen Zeitpunkt m Entwurf abgerufen werden Dieser Zuwachs an Wissen im Entwurfsstadium bietet nicht nur einen besseren berblick ber das Projekt er bindet gleicherma en die verschiedenen Gruppen an die bevorstehende Aufgabe und steigert damit nicht zuletzt die Motivation der teilhabenden Parteien eines Unternehmens da sie nun vielleicht l ngst f llige Aufgaben im Vorfeld einbringen und diskutieren k nnen Abbildung 77 Erstes Hallen Layout links aktuelle Situation rechts mit vergr erter Lagerungsm glichkeit Abbildung 77 zeigt die Modifikationen der Lagerst tte die sich 1m Laufe des Projekts parallel zur Flugzeugentwicklung ergeben hat Durch die leichte Modifikation der Negativwerkzeuge siehe Abbildung 78 lassen sich aus einer Flugzeugentwicklung ganze Flugzeugfamilien fertigen Dem hierf r notwendigen zus tzlichen Stauraum musste das aktuelle Hallen Layout gerecht werden Abbildung 78 Durch die Parametrisierung modifiziertes Fl gelnegativ Seite 115 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test Im Rahmen universit rer Untersuchungen konnte der Vorteil des Wissens um die Fertigung im Systementwurf r 13 r 14 deutlich herausgestellt werden Studenten die frei von Verfahrenszw ngen eines Unternehmens sind wurden mit dem Fertigungswissen um die Auslegung eines Servo Tabs s 4 und eines Verteilergetriebes s 5 vertraut gemacht ohne sie dabei auf ein entsprechende
164. neues Konzept zu adaptieren Die Anforderungen sind zu diskutieren die Lieferanten an die neue Aufgabe heranzuf hren Wird dieser unkonventionelle Aspekt aus der Entwicklungsaufgabe entfernt so erh lt man eine konventionelle Entwicklungsaufgabe Abbildung 20 mit ihren eigenen spezifischen Anforderungen Dieses im weiteren Verlauf als Referenzprodukt bezeichnete Flugger t besitzt Seite 53 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus jedoch eigene konventionelle Anforderungen welche eine nderung der eigentlichen Flugmission zur Folge haben Es stellt demnach nicht dasjenige Flugger t dar welches der potentielle Kunde w nscht und welches auch ebenfalls nicht produziert werden soll Es stellt lediglich ein virtuelles Produkt dar anhand dessen fr hzeitig Aufgaben get tigt werden k nnen welche f r das unkonventionelle Flugger t von Nutzen sind Trennt man den unkonventionellen Aspekt von der eigentlichen Aufgabe und definiert statt dessen einen konventionellen Flugk rper so kann die Erfahrung der Lieferanten zu einem fr hen Zeitpunkt genutzt werden da der Lieferant hier sein Fachwissen einbringen kann Der Lieferant ben tigt ein Aufgabengebiet das er kennt und wodurch er seine Kompetenz fr hzeitig ins Projekt einbringen kann Deshalb die Aufteilung in einen konventionellen und einen unkonventionellen Anteil Gleichzeitig werden Fragen hinsichtlich der Fertigbarkeit und Wartung bzw Instandhaltung r
165. ngigkeit der Werkzeuge von der Struktur Level 2 bzw der Master Line Level 1 kann eine fr he Modellierung der Prozesse durchgef hrt werden Werden die Fertigungswerkzeuge im fr hen Stadium erzeugt so kann bereits in der Definitionsphase der Struktur ein Wissenstransfer zwischen Produktion und Konstruktion entstehen ndert sich die Flugzeugkontur so ndern sich die davon betroffenen Fertigungswerkzeuge und schritte innerhalb ihrer eigenen Grenzen automatisch mit Ein Punkt der die Kundenbelange mit den Anforderungen der Produktion in Einklang zu bringen hilft Dies f rdert nicht nur ein preisg nstiges Produkt sondern auch dessen Qualit t So hilft z B das Wissen um die max male Gr e von Bauteilen die Kosten welche durch ihre Produktion entstehen einzusch tzen Dadurch kann die Frage ob die Produktionsst tte vergr ert Seite 114 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test neue Maschinen beschafft werden sollen oder zus tzlicher Stauraum f r Werkzeuge ben tigt wird leichter sicherer und vor allem schneller abgesch tzt werden Wird diese Bewertung zus tzlich von den f r diese Aufgaben Verantwortlichen in diesem Falle den Fertigungsplanern selbst get tigt so st das Wissen bereits m Entwurf auf neuestem Stand Fertigungsplaner k nnen sich bereits fr hzeitig auf Umbauma nahmen einstellen bzw an hrer Gestaltung teilhaben Wissen welches normalerweise erst zum Zeitpunkt der bergabe an die Fertigungspla
166. ngiskeit zus tzlich Die Entwicklungsaufgaben wurden in den letzten Jahren immer mehr zum Lieferanten verlagert War der Zulieferer bis vor wenigen Jahren noch Bauteilhersteller Build to Print so ist er jetzt mit Entwicklungsaufgaben betraut welche Zertifierungsbelange beinhalten Die gegenw rtige Situation hat bereits ein Stadium erreicht in dem die Systemlieferanten eine Seite 27 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess Entwicklungsverantwortung haben die es hnen erm glicht selbst zu agieren und ber systematische Fragen zu entscheiden W hrend sich der Hersteller auf die Endmontage w 1 konzentriert liegt die Hauptaufgabe der Lieferanten in der Produktentwicklung und auf den zeitgleichen Just in Time Lieferbedingungen nach welchen deren Fertigungslinien und nicht zuletzt das Produkt selbst ausgelegt sind Der Hersteller selbst tr tt als Projektf hrer auf der die Richtung und das Projektziel vorgibt D h auf Seiten des Herstellers herrscht das Projektmanagement auf Seiten der Lieferanten die eigentliche Entwicklung vor so dass nur eine enge Verkn pfung und entsprechendes Vertrauen letztendlich zum Ziel f hrt Durch das Einbinden von eigenverantwortlichen Systemlieferanten kann z B die Fertigung erheblich beschleunigt und die Fertigungskosten durch den Wegfall von Doppelfunktionen reduziert werden So werden bei modernen Herstellern auf Wareneingangskontrollen der Produkte ihrer Systemlieferant
167. nimum Equipment List Lockheed P2V Neptune Federal Aviation Administration Flight Standards Division Aircraft Evaluation Group ANM 270S 1601 Lind Ave S W Renton Washington 98055 4056 Foster J V Master Minimum Equipment List A 300 600 A 310 Federal Aviation Administration Flight Standards Division Aircraft Evaluation Group SEA AEG 1601 Lind Ave S W Renton Washington 98055 4056 Foster J V Master Minimum Equipment List AIRBUS Industries A 330 600 A 310 Federal Aviation Administration Flight Standards Division Aircraft Evaluation Group SEA AEG 1601 Lind Ave S W Renton Washington 98055 4056 Garrett M F Master Minimum Equipment List Avionics de Transport Regional ATR 42 Federal Aviation Administration Flight Standards Division Seattle Aircraft Evaluation Group 1601 Lind Ave S W Renton Washington 98055 4056 Goekcen S FEM Analysen f r un konventionelle Flugger te Diplomarbeit Institut fur Flugzeugbau Universitat Stuttgart 2003 Greiner J Entwicklung und Test einer interaktiven Schnittstelle fiir den Einsatz der digitalen Unterschrift im Entwicklungs und Fertigungsprozess eines modernen Luftfahrtunternehmens Diplomarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart Stuttgart 2005 Hammer M Entwurf von Getriebestrangen f r unkonventionelle Flugzeuge Studienarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2006 Heinze W sterheld C M und Horst Pe Multidiszipin res Flug
168. nsatz kommen wobei die Entwicklungszeit erheblich verk rzt werden kann Abschlie end werden die Vor und Nachteile dieses neuen Verfahrens erl utert Die sowohl das computerunterst tzte Design als auch das Produktmanagement einschie ende Arbeit besch ftigt sich mit einer auditierfahigen Entwicklungsl sung f r kleine und mittelst ndische Unternehmen die Kleinflugzeuge in geringer St ckzahl mit hoher Flexibilit t entwerfen Aber auch Gro unternehmen k nnen bedingt durch in der Luftfahrt vereinheitlichte Entwicklungsschritte von dieser Dissertation profitieren Seite 1 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Abstract The disquisition on hand Multidisciplinary dataflow in a development process in the aircraft design describes a completely parameterized aircraft design for un conventional air vehicles It shows the possibility of a simultaneous and virtual airplane development for conventional and specially unconventional aircrafts with respect to miscellaneous disciplines processes and facilities from design to manufacturing For a further reduction of the development time and risk in the aircraft design the disquisition on hand examines the possibility of parallelisation of several development processes To provide each design team development data needed in time the dates were parameterised and set into global dependency In order to examine the parameterisation facilities a dataflow in
169. nten Ger ten Systemen oder Partnern dar F r die Festlegung einer Ger teschnittstelle dient das Interface Control Document ICD Im ICD werden die gesamten schnittstellenrelevanten Daten eines Ger tes aufgezeigt Gerade bei Entwicklungen f r Kleinserien und Einzelanfertigungen ist eine schnittstellenorientierte Projektverfolgung und eine hochgradige Arbeitsaufteilung eine notwendige Randbedingung Von gro em Vorteil ist es im ICD auf die Installation Drawings zu verweisen Seite 47 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess Die Installation Drawings IDs wiederum beschreiben die einzelnen Bauteile des Systems und ihre Einbausituation im Flugzeug Wohingegen die Component Specification Drawing CSD eine typische Ger te Angebotszeichnung ist Qualifikations und Zertifizierungsdokumentation Anforderungen die Bauteile und Systeme an die Flugtestphase haben werden mit den Flight Test Requirements FTR festgelegt Allem voran werden hier neue Elemente und das Zusammenspiel der Systeme getestet damit die get tigten Annahmen berpr ft werden k nnen S nd Bodentests f r Systeme oder Baugruppen notwendig so werden s e mit dem Iron Bird Test Plan IBTP geplant Hiermit wird sichergestellt dass w hrend der Flugtestphase keine gef hrlichen Zust nde auftreten und das Safety of Flight erreicht wird Die Tests welche die Funktionst chtigkeit der Flugzeugstruktur betreffen werden mit dem Structural Integrity Test Plan
170. nto default aspx view 22 amp pcid fab96 1 7a 57ff 4789 9397 6dac071b19b0 USA 2004 Mohr R R Preliminary Hazard Analysis 5 Edition JACOBS SVERDRUP 600 William Northern Blvd Tullahoma TN 37388 Febr 2002 MSC Software Corporation Introductioon to MSC Patran PAT301 Exercise Workbook Msc Patran Version 9 0 Miinchen 2000 M ller F Flugzeugentwurf Entwurfssystematik Aerodynamik Flugmechanik und Auslegungsparamter f r kleinere Flugzeuge ISBN 3 931776 19 0 Verlag Dieter Thomas BuchenstarBe 15a D 82256 F rstenfeldbruck 2003 M ller K Management f r Ingenieure Berichtigter Nachdruck Springerverlag Berlin Heidelberg New York 1990 ISBN 3 540 18454 6 ISBN 0 387 18454 6 Netz J und Vogel F AIRBUS Entwicklung von AirOpt CAD_FEM GmbH Infoplaner 2 2003 OnWord Press Development Team Pro ENGINEER Quick Reference OnWord Press 1580 Center Drive Santa Fe NM 87505 USA 1993 ISBN 1 56690 036 0 Seite 135 Literaturverzeichnis 0 2 p 1 p 2 p 3 p 4 p 5 r 1 r 2 r 3 r 4 r 5 r 6 r 7 r 8 Otis C E Ed M Aircraft Gas Turbine Powerplants Jeppesen amp Co GmbH P O Box 70 05 51 Walter Kolb Strasse 13 60594 Frankfurt Library of Congress Cataloging in Publication Number 91 14478 PACE Firmeninformationen Pacelab Mission Cabin und Airport PACE GmbH Berlin 2003 www pace de Parametric Technology Corporation Pro ENGINEER Grundlagen The
171. nung ermitteln l sst siehe Abbildung 45 Durch die Auflistung diverser Parameter und Elemente ist eine M glichkeit zur Pr fung der Ergebnisrechnung stark vereinfacht worden Ein direkter Vergleich zur analytischen Nachweisrechnung vergleiche Popp p 4 die f r ein Flugger t dieser Klasse zu erbringen ist wird dadurch sehr transparent Abbildung 44 Parametrisiertes Netz in Abh ngigkeit der Master Line rechts oben ge ndertes Netz als Folge eines modifizierten Fl gels siehe auch Goekcen g 2 links unter Netzdarstellung des Typs 7D Die starke Beanspruchung der Kontur im Bereich des Rumpf Fl gel berganges Abbildung 45 rechts oben r hrt von der Vorgabe dass der Fl gel direkt mit dem Rumpf verbunden ist Seite 83 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te O23 0085S SR 396 Name otalt ott Bedingung RestraintSet 1 Last LoadSet 2 Masse MassSet 1 Modellmasse wird ber cksichtigt Spannung 8 317et 001 J Equilibrium Aufgebrachte Kr fte Komponenten Fx N 1 0108e 003 Fy N 2 9863e 015 Fz N 1 9128e 004 Mx Nzm My Nxm Mz Nxm 7 6573e 001 9 0289e 004 9 8004e 002 Reaktionen brig geblieben 1 0108e 003 2 0302e 003 1 9128e 004 7 6569e 001 9 0289e 004 9 2993e 002 1 3427e 003 2 0302e 003 8 8698e 005 3 6704e 003 2 7927e 003 5 0115e 003 Relativer Wichtigkeitsfehler 1 0450e 007 1 5800e 007 6
172. odynamische Auslegung aber auch die Systemauslegung sind wesentliche Entwurfsparameter und Konstruktionsangaben postuliert Die Festlegung der Qualifikationstests der Ger te erfolgt ber die Angabe des Flugger tetyps seines Antriebs der Flugmission und der relativen Position des Ger tes m Flugzeug selbst So lassen sich ber die RTCA DO 160 178 die wesentlichen Tests sowie die Gefahreneinteilung und die Position des Ger tes bekannt ist bestimmen Die Flugmission w e auch die Anforderung an die einzelnen Systeme und Komponenten wird durch die Aircraft Requirement Specification gegeben siehe Abbildung 17 Sie enth lt ebenso s mtlich Parameter und Werte die durch Schnittstelle Pegasus Rebell erstellt werden Die Gefahreneinteilung f r die Systeme und deren Ger te wird durch die Functional Hazard Analysis definiert Die Anzahl der einzelnen Ger te und ihre zugelassene Ausfallrate w hrend einer Flugmission helfen zus tzlich ein System zu definieren dies ist Aufgabe der Master Minimum Equipment List Die System Requirement Specification fixiert die Anforderung an ein System die durch ARS RTCA DO 160 178 MMEL und FHA definiert wird Die Anforderung an das Ger t durch die Equipment Requirement Specification ergibt sich aus der SRS der FHA und dem Wissen des Lieferanten Die System Specification definiert das System wobei Verweise auf Equipment Specification Definition Drawing System Interface Control Drawing Interface Control
173. oftware AAA Aeroplane Flight Manual Action Item List FEM Software des Hauses ANSYS Aircraft Maintenance Manual Amendment Application Protocol Aircraft Performance Analysis Aircraft Requirement Specification Aircraft Specification Air Transport Association Acceptance Test Procedure Acceptance Test Report Airworthiness Compliance Report Bonding and Earthing Diagram beziehungsweise Computer Aided Design CAD Software des Unternehmens PTC Computer Aided Engineering Computer Aided Manufacturing Computer Aided x x ist ein Platzhalter f r D E und M Computer Aided Three Dimensional Interactive Application Version 4 Computer Aided Three Dimensional Interactive Application Version 5 Critical Design Phase Critical Design Review Computational Fluid Dynamics Configuration Item List Component Maintenance Manual Configuration Management Plan Component Parts List Certification Review Item Cross Section Drawing Certification Similarity and Analysis Report CSD CSP D 2D 3D DB DBT DD DDP Dep d h DIN DOC Doc Docu List Domino DMS DS D Spec DTP DTR DXF E ELA Electrical ICD EIRD EMI engl ERS ES etc evt EWD F FAA FAA SSH FAME FAR FASTR FDD FEM FHA FMEA Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Component Specification Drawing Certification Support Plan zweidimensional dreidimensional Datenbasis Data Base Design and Build Team D
174. on des Abstandes auf etwa 100mm sein Problem l sen wird und ein neues aufwirft Wie das ungest tzte Fasergelege an dieser Stelle stabilisiert wird oder ob dies in diesem Falle noch ausreichend ist wird nun er selbst evt in Absprache mit seinen Kollegen entscheiden m ssen nicht aber sein Computer Nach L sen dieser Aufgabe kann das neue Leitwerk berechnet werden Durch Methodiken dieser Art bleibt der Konstrukteur der Entscheidungstrager im Projekt er ist es schlieBlich auch der in einem Unternehmen die Modifikation zu unterzeichnet hat In den Projekten 6C und 7D sind viele solcher Entscheidungsparameter gesetzt die vom Konstrukteur selbst zu modifizieren sind bei vielen ist nicht zuletzt zus tzliche Arbeit zu leisten es repr sentiert schlie lich ein stetig wachsendes Projekt dessen Ist Zustand als Ausgangspunkt f r etwas Neues angesehen werden kann Seite 120 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test Von der technischen Seite der Projektleitung eines solchen Projekts w rd daher ein umfangreiches Wissen und zielgerichteter Weitblick gefordert Wird das Projekt sich selbst berlassen so k nnen alle erarbeiteten Freiheiten schnell verloren gehen Leistungseinbu e durch Mehrfachreferenzierung Das durch die Mehrfachreferenzierung siehe Abbildung 25 sowohl der Master Line als auch diverser Hilfsgeometrien erzeugte Datenvolumen verursacht selbstverst ndlich eine berh hung des Speicher und Rechenbedarfs Zwar we
175. onsbauweisen f r unkonventionelle Flugzeuge Diplomarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2005 DIN ISO 9000 Qualit t Qualit tssicherung Qualit tsmanagement Beuth Berlin 1992 DIN ISO 9004 Qualita tsmanagement und Elemente eines Qualit tssicherungssystems Leitfaden Beuth Belrin 1990 Dietz M Modellaufbau eines Antriebskonzepts f r unkonventionelle Flugzeuge Diplomarbeit Institut f r Flugzeugbau Universit t Stuttgart 2003 Eigner M und Stelzer R Produktdatenmanagement Systeme Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 2001 ISBN 3 540 66870 5 Seite 129 Literaturverzeichnis e 2 e 3 e 4 f 1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 f 7 11 8 11 9 Encarnac o J Hellwig H E Hettesheimer E Klos W F Lewandowski S Messina L A Poths W Rohmer K und Wenz H CAD Handbuch Auswahl und Einf hrung von CAD Systemen Springer Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo 1984 ISBN 3 540 13797 1 ISBN 0 387 13797 1 Ennulat D VDI 2218 Feature Technologie Verein Deutscher Ingenieure VDI Gesellschaft Entwicklung und Vertrieb Postfach 10 11 39 40002 Diisseldorf Nov 1999 Ennulat D VDI 2219 Datenverarbeitung in der Konstruktion Einf hrung und Wirtschaftlichkeit von EDM PDM Systemen Verein Deutscher Ingenieure VDI Gesellschaft Entwicklung und Vertrieb Postfach 10 11 39 40002 Diisseldorf Nov 1999 Federal Aviation Administration FAR 21 F
176. otential Quelle Kraus K 12 cccccssssssssssssscccccccsssssssscccooees 22 Abbildung 10 Vergleich theoretischer und praktischer Familiendaten Quelle Kraus k 12 PENO EEE T E E vanaunevieueundesscsuavsdasshedha T 22 Abbildung 11 Skalierung des AIRBUS A400M nach Quelle Schieck s 2 oossssssssssseee0 23 Abbildung 12 CAD Entwurf des A400M als Basis zur FEM Optimierung Quelle Netz n 1 OTE A E IE AEE OEN AE E AEE O AE A E AEE nan E E 24 Abbildung 13 IPT DBT Definition u a a 29 Abbildung 14 Projektphasen Quelle Bil b 2 esceeesesssssseeeocoossssceceecccsssssececosossssssccesosssssssseo 31 Abbildung 15 Fehlerentstehung und Fehlerbehebung nach Quelle VDI Richtlinie 2247 v D EI E S A E E ES E E O E E E E E R 37 Abbildung 16 Dokumentenerstellung und lenkung ssceeeccccsssssssecceoccssssseceeooossssscececosssssssseo 38 Abbildung 17 Abh ngigkeit der wesentlichen Systemdokumente ssscssscccccsssssssssseees 40 Abbildung 18 Wesentliche Projektdokumentation ssssseeeeocccsssscceeocossssscecccossssceceeossssssscceesoo 41 Abbildung 19 Definition der vier Arbeitsbereiche cccsssssssscccccssssssssssscccccccssssssssccosees 51 Abbildung 20 Aufteilung der Systemanforderungen ccccccsssssssscccccssssssssssscccccssccsssssssees 55 Abbildung 21 Durch die Master Line und zus tzliche Hilfsgeometrie erstellte Eandeklappena ust hrune u BEREIT RE 59 Abbildun
177. pfes ein Stahlrohrrahmen eingesetzt Die FAR JAR 23 Richtlinien besagen dass der Motor aus Griinden der hohen Temperaturen von Stahl getragen werden sollte Ein Umstand der zur Idee des schwimmend gelagerten Rahmens f hrte da der Propeller ebenfalls vom Trager gehalten werden sollte Seite 101 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test Abbildung 63 Pegasus Rebell 6C01 entwickelt in CATIA V4 Abbildung 63 zeigt dieses Modell das zugegebener Ma en einfacher in seinen Details aufgebaut wurde Grunds tzlich aber existieren hier dieselben Systeme und Bauteile Die Au enhaut Avionik und Antriebsteile wurden lediglich in einem einzigen Solid K rper entworfen und stellen damit die wohl gr te Vereinfachung dar Zeichnungen wurden ausschlie lich f r Gesamtstruktur und Baugruppen angefertigt Die Entwurfmethodiken entsprechen einem soliden Standard wie er auch bei Hogh nachzulesen ist Der Zeitaufwand kann jedoch nicht als geringer gegen ber dem f r das Entwickeln gleichwertiger Produkte in CATIA V5 unter den hier beschriebenen Methodiken angesetzt werden Der Hauptgrund daf r ist in dem sehr kleinen Flugzeug zu suchen St ndig mussten Bauteile wieder ge ndert versetzt oder neu modelliert werden Es musste dabei wie auch heute allgemein blich Schritt f r Schritt ein System nach dem anderen entworfen und fixiert werden Beim Zusammenf gen wurden stetig Kompromisse eingegangen oder das Projekt war zu einer typischen R cks
178. pment standards Seite 2 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Vorwort Es ist s cherlich nicht einfach eine neue Entwicklungsphilosophie f r ein gesamtes Unternehmen innerhalb einer einzigen Dissertation abzubilden In der Vergangenheit und Gegenwart s nd diverse Ans tze untersucht worden Zum Einen Philosophien die sich mit dem Entwurf eines Flugger tes besch ftigt haben Zum Anderen gibt es diverse Ans tze die verschiedensten Software Typen mit den unterschiedlichsten Aufgaben zu vereinen Der hier vorliegende Ansatz der selbst die Behandlung der Dokumentation eines typischen Luftfahrtprojektes einschlie t liefert sicherlich gen gend Basis f r eine Vielzahl an wissenschaftlichen Arbeiten Dank sei deshalb in erster Linie Herrn Prof Dipl Ing R Voit Nitschmann ausgedr ckt der wesentlich durch seine Unterst tzung und F rsprache zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen hat Dank ebenfalls sei all den wissenschaftlichen Kr ften ausgedr ckt die hoch motiviert und engagiert an der Entstehung des parametrisierten Entwurfs mitgewirkt haben V Lenotte D Redmann R Leetsch T Tholl S Goekcen M Kaufmann P Lederbogen M Hammer M Dietz R Fink A Sch n M Dias Figueredo H Hummel B Marovic P Seitz E Hermanns C Singer M H berle und I Braun Sie leisteten einen weit gr eren Anteil als zum Gelingen ihrer eigenen Arbeiten notwendig gewesen w re zu diesem Projekt be
179. pr fen k nnen eine Tatsache welche einen betr chtlichen Geschwindigkeitsvorteil erbringt Der eindeutige Vorteil einer digitalen Dokumentenablage innerhalb eines Unternehmens liegt jedoch im Verzicht auf einer platzraubenden Papierablage sowie dem personellen Aufwand der f r die Lenkung von Papierdokumenten notwendig ist Ebenso verringert sich die Archivgr e da elektronische Dokumente auf erheblich kleinerem Raum aufbewahrt werden k nnen Auch wenn der Aufbau der Produktstruktur au erhalb der PDM Umgebung durchgef hrt wurde konnten durch die strickte Nummerkreisfestlegung ausgiebige Test mit SmarTeam durchgef hrt werden Dabe zeigte s ch dass sowohl das Bauteil als auch die Parameter d e in getrennten Dateien liegen zuverl ssig durch dieses PDM System verwaltet werden Der Aufbau der Struktur au erhalb lag lediglich an drei Gr nden Zum Einen stand es zum Zeitpunkt des Strukturaufbaus noch nicht zur Verf gung und zum Anderen sind nderungen gro er Strukturen wie sie Abbildung 70 Abbildung 71 und Abbildung 72 zeigen erheblich schneller durchzuf hren Drittens war es sicherer Fehler an der Struktur ohne eine zus tzliche Software Komponente zu lokalisieren und zu beheben 5 6 Projektablauf Wie in einem Projekt mit einer kleinen Gruppe von sechs bis acht Personen blich wurden von Beginn an w chentliche Besprechungen durchgef hrt So konnte das Projekt geplant koordiniert und auftretende Problemstellungen diskutier
180. r FRDs und FDDs zeigt sich in der Kommunalit t derselben So wird das Wartungshandbuch Seite 142 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Aircraft Maintenance Manual AMM durch diverse im Laufe des Entwicklungsprozesses entstandene Dokumente erzeugt Abbildung 84 E n Umstand der eine klare straffe Strukturierung und Gliederung voraussetzt Feedback Feedback Abbildung 83 System Specification Hierarchie Quelle Heitmann h 3 Eine weitere M glichkeit der Dokumentstrukturierung wird in Abschnitt 4 4 durch eine intelligente Verkn pfung der Dokumente untereinander beschrieben 3 Function System 3 related documents Component related documents Abbildung 84 Dokumentenabhangigkeit am Beispiel von AIRBUS Quelle Heitmann h 3 Seite 143 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus Lebenslauf Schulbildung 08 1975 07 1979 08 1979 07 1988 Wehrdienst 08 1988 11 1988 Pilotenschulung 03 1989 09 1989 11 1994 03 1995 Studium 10 1989 12 1995 Praktika 12 1988 03 1989 10 1991 02 1992 Berufserfahrung 01 1996 05 1997 06 1997 08 1999 06 1997 04 2001 Seit 05 2001 Seite 144 Grundschule Flehingen Gymnasium Bretten Freistellung aufgrund einer Oberschenkelfraktur Flugbereitschaft GmbH Karlsruhe Luft und Raumfahrttechnik Universitat Stuttgart Hirsch amp Attik GmbH Kiirnbach Dornier R
181. r beschriebenen Systemdokumentation ist die Work Package List WPL Sie ist kein Dokument welches normalerweise zur Projektdokumentation herangezogen wird Vielmehr wird die WPL zur Pr fung der zu erledigenden Aufgaben eines Projektes genutzt Einige Unternehmen nutzen hierf r die Action Item List oder entsprechend gestaltete Besprechungsberichte die als Minutes of Meeting bezeichnet werden Bereits in der Angebotsphase sollte das gesamte Arbeitspensum festgestellt werden So muss es m glich sein die Risiken von allen betroffenen Abteilungen bewerten und zusammenfassen zu k nnen Zus tzlich zur AIL Documentation List und dem Zeitplan ist die WPL eine gute Erg nzung zur Erleichterung des Projektmanagements Sicherheitsdokumentation Eine vorl ufige Gefahreneinteilung bekannter Ger te Elemente Baugruppen und Funktionen wird durch die Preliminary Hazard List PHL zu Beginn einer Flugzeugentwicklung definiert Ihr Nachfolger ist die Preliminary Hazard Analysis PHA m 10 untersteht gew hnlich der Verantwortung des Flugzeugger teherstellers Dieses Dokument detailliert die Angaben aus der PHL so weit dass es als Grundlage fiir das Statement of Work und damit fiir den System Safety Program Plan herangezogen werden kann Punkte die nicht von der PHA erfasst werden k nnen durch die Requirements Criticality Analysis RCA aufgefangen werden Die System Preliminary Hazard Analysis SPHA repr sentiert die auf das jeweilige System herunte
182. rden die Daten nur ein einziges Mal vom System geladen jedoch in entsprechender H ufigkeit der Referenzierung dargestellt Zur Feststellung dieses Mehraufkommens wurde die gesamte Projektstruktur des in Abbildung 69 gezeigten Typs 6CO1 von der berfl ssigen Mehrfachgeometrie ges ubert Eine 60 ige Datenreduktion war die unmittelbare Folge Der Grund hierf r st n der u erst detailgenauen Modellierung der Au enhaut in der die einzelnen Faserschichten Sch ume Sch ftungen und Verklebungen vergleiche Abbildung 48 nachgebildet wurden zu sehen Dieses ges uberte Produkt l sst zwar nur noch sehr eingeschr nkt bearbeiten kann aber ohne weitere Besorgnis einer Aktualisierung unterzogen werden Ein Aspekt der Unternehmen zugute kommen k nnte die mit Partnern Daten austauschen m chten ohne dabe das n das Modell eingef gte Wissen preiszugeben So k nnte der Motor der in unserem Fall ein einfaches Modell mit fester Geometrievorgabe ist eine solche ges uberte Struktur sein Sicherlich l sst sich selbst ohne Parametrisierung eine solche Struktur nicht ohne zus tzliche Geometrie erzeugen Nimmt man an dass zumindest ein 10 20 iger Anteil an Fl chengeometrie zum Erstellen der Struktur notwendig ist so h tte man ein 40 50 iges Mehraufkommen an Daten gegen ber einer konventionellen Entwurfsstruktur Beim Typ 7D lag der Unterschied indes bei nur etwa 40 gegen ber der ausged nnten Struktur Der Grund ist in dem gr eren Anteil
183. rgebrochene PHA Gem MIL STD 882D d 3 werden in der Requirements Criticality Analysis die Risiken welche sich durch die Anforderung an unterschiedliche Systeme oder deren Software ergeben herausgestellt Ausgehend von der PHA werden Analysetechniken angesetzt welche am definierten Design Konzept unter den verschiedensten F llen zu Sicherheitsrisiken f hren Die Beschreibung der Ausfallsicherheit der Ger te und Systeme aber auch von Systemfunktionen Cassel c 1 anhand der beh rdlichen Forderungen geht aus der Functional Hazard Analysis FHA hervor Ist der Systemlieferant mit diesen Kriterien vertraut so werden durch dieses Dokument bereits zu Anfang des Projekts die Weichen gestellt w 2 die gro e Iterationsschleifen unterbinden helfen In der heutigen Zeit in der der Weg zum verantwortlichen Systemlieferant vielfach erst noch vollzogen werden muss kommt es bei der Festlegung der Ausfallsicherheiten zu h ufigen Fehlannahmen Diese Fehler die normalerweise zu zu sicher entworfenen und damit zu zu schweren Systemkomponenten f hren werden h ufig erst bei Panel Meetings aufgedeckt In jedem Fall hat die FHA durch ihre Sicherheitsanforderungen einen gro en Einfluss auf das Gewicht Haupts chlich werden durch die FHA die sicherheitsrelevanten Aspekte f r Baugruppen Seite 43 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess Systeme Ger te Komponenten oder Funktionen bestimmt Dadurch l sst sich die Ausfallsicherheit b
184. rnativen Antriebs begr ndet Inklusive aller zur Verf gung stehenden Zeichnungen wurde f r jeden der gezeigten Varianten nicht mehr als ein Tag zur Berechnung und evt Fehlerbehebung ben tigt Bei beiden Varianten musste kein nennenswerter nderungsaufwand getrieben werden Seite 108 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test Abbildung 72 Unkonventioneller Ansatz die Pegasus Rebell 6C04 5 2 2 Pegasus Rebell 7D Wurden in der Vergangenheit Flugger te wie ein Senkrechtstarter entwickelt so wurde stets die Senkrechtstart und Landeeigenschaft als Hauptkriter um herangezogen und ein Gro teil des Flugger tes daraufhin ausgelegt Das Ergebnis war meist versuchabh ngig wie z B beim VTOL C450 r 5 Teilt man das Hauptproblem welches die Ursache fiir diverse Systemanpassungen ist vom restlichen Flugger t und betrachtet beide Problemstellungen unabh ngig voneinander so kann man am Beispiel des Senkrechtstarters folgende nderung der Randbedingungen erkennen Das Flugger t mit besonderem Anspruch an Senkrechtstart und Landeeigenschaften wird durch ein konventionelles Fluggerat mit normalen horizontalen Start und Landeeigenschaften ersetzt Das HTOL kann anhand der FAR JAR 23 in diesem Fall mit hohem Anspruch an Reisegeschwindigkeit Steigverm gen und Kunstflugtauglichkeit b 7 ausgelegt werden Durch die anschlie ende Zusammenf hrung entstehen konstruktive Schwierigkeiten die nun anhand der verschiedenen Randbedingun
185. roup 901 Locust Street Room 332 Kansas City MO 64106 2641 Aircraft Evaluation Group Master Minimum Equipment List CASA 212 All Models Federal Aviation Administration Aircraft Evaluation Group ANM 270S 1601 Lind Ave S W Renton Washington 98055 4056 Aircraft Evaluation Group Master Minimum Equipment List BD 700 1Al Federal Aviation Administration Flight Standards Division Aircraft Evaluation Group LGB AEG 3960 Paramount Blvd Lakewood CA 90712 4137 Alber R und Rudolph S On a grammar based design language that supports automated design generation and creativity Institute of Aerospace Structures University of Stuttgart Germany Alber R Rudolph S und Kr plin B On Formal Languages in Design Generation and Evolution Institute of Aerospace Structures University of Stuttgart Germany 2002 ANSYS Inc Firmeninformationen Produktinformationen ANSYS www ansys com Canonsburg USA 2003 Air Transport Association ATA iSpec 2200 Information Standards for Aviation Maintenance http airlinesorg siteprotect net store 1301 Pennsylvania Ave NW Washington D C USA 2005 b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b 7 c 1 d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 e 1 Literaturverzeichnis Baltus R Produktinformationen HESY www hesy de Bonn 2004 Bil C Development and application of a computer based system for conceptual aircraft design Delft University Press
186. rtigung Daten generiert modifiziert oder als ung ltig erkl rt Diese Daten k nnen hierbei jeglicher Natur sein Werden diese Daten entsprechend entwickelter Mechanismen gelenkt so spricht man von einem auditierf higen Datenfluss Werden diese Daten in der jeweiligen Projektstufe fixiert bzw dokumentiert so k nnen die weiteren Projektschritte auf diesen Daten aufbauen Die folgend angesprochenen Systemdokumente sind ein wesentlicher Teil der gesamten Flugger tedokumentation und im weiteren Verlauf explizit dargestellt da in ihnen ein gro es Potential f r den parametrisierten Entwurf steckt Ferner wird festgestellt welchen Inhalt die Dokumente haben und wie ihr Einfluss auf andere Dokumente ist Seite 38 Datenfluss und Organisation m Entwicklungsprozess Die Namensgebung der folgenden Dokumente ist am internationalen Sprachgebrauch orientiert Es k nnen sich aber von Unternehmen zu Unternehmen gro e Unterschiede in der Benennung und Inhalt ergeben wie das Beispiel 1m Anhang zeigt 2 2 1 Beh rdliche Auflagen Die durch die amerikanische Beh rde Federal Aviation Administration FAA ins Leben gerufene Flugger teanforderung Federal Aviation Requirements FAR dient als Anforderungskatalog f r Flugger te Die Abschnitte 23 f 2 und 25 befassen sich hierbei mit Klein und Gro flugzeugen In Anlehnung daran brachte die europ ische Luftfahrtbeh rde Joint Aviation Authority JAA das Pedant zur FAR die Joint Aviation Requir
187. rung einer virtuellen Produktpalette in CATIA V5 Das durch die CAD Entwicklung und sSchnittstellenprogrammierung entstandene Entwicklungssystem erm glicht eine gro e Bandbreite an Flugzeugmodifikationen Abbildung 65 zeigt Beispieltypen durch simple nderung der Parameter ber die Schnittstelle PR Abbildung 66 den Versuch einen Kleinjet ber die Master Line des Typs 6C zu entwerfen Hier w ren lediglich die Scheiben zu ndern sowie T ren und Gondeln hinzuzuf gen um daraus ein Verkehrsflugzeug entstehen zu lassen Abbildung 65 Beispielhafte Fl gelmanipulation des Typs 6C Sicherlich etwas unkonventionell Die in Abbildung 67 gezeigten Modelle des Typs 7D diese Bilder sind w hrend der Testphase der Parameter berpr fung entstanden Anderungen dieser Art wurden n an der Master Line zur Pr fung der Parametersteuerung unz hlige Male durchgef hrt Abbildung 66 Darstellung eines Verkehrsflugzeugs mit 18 m Spannweite Weiterhin lassen sich aus dem Typ ohne zus tzliche Modifikation weitere geometrische Formen generieren die aus dem Typ 6C einen Nurfl gler mitsamt seiner ganzen Aerodynamik entstehen lassen Seite 104 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test Abbildung 67 Modifizierte Master Line des Typs 7D Durch simple nderung der Rumpf und Fl gelwerte entstehen auch Formen wie in Abbildung 68 links zu erkennen Der Fl gel ragt tief in das Cockpit hinein Eine solche Geometrieverletzung ist nat rlich n
188. s 7D 000 000000000000000000000000000000000000000 83 Abbildung 45 Auszug des FEM Ergebnisberichtes 0 ssssssssssueenossssssssssnuunnnssssssssssnuunnnnnnse 84 Abbildung 46 Trapezfl gelsegmente fur die Verschneidung von Rumpfschalen links und Mitte Hilfsgeometrie f r die Erzeugung von Faserverbundschichten am Tragfl gel und zur Verschneidung der mittleren Rumpfsegmente rechts 85 Abbildung 47 Steuergestange und Kinematiken abh ngig von der Master Line 86 Abbildung 48 Rumpfschnitt mit berlappender Verklebung Quelle Kaufmann k 5 87 Abbildung 49 Embau des Antriebes links Aufhangung Seitenruder rechts Quelle rechte Abbildung Kaufmann Ke an 87 Abbildung 50 Darstellung der DD 2500 060 001 links und DD 2500 060 002 rechts f r die Innenraumeestaltuns sk 88 Abbildung 51 Darstellung des dreidimensionalen Anteils zweier Definition Drawing f r zwei verschiedene Antriebvarianten ossssssssssssssssssssssssssssnnssssnsnnnnnnnnnnnsssnsnsnnsssssnnse 88 Abbildung 52 Modellvorbereitung der Antriebe f r eine K hlluftanalyse des Motorraums UDer CI Diener 89 Abbildung 53 Profilierung der Fanschaufel ber das Mehrschnittverfahren Quelle kleine Abbildung Kaufmann K 4 z u 0 u400 00er 90 Abbildung 54 Parametrisierung der Propellerschaufeln ccccccccssssssssssccccccsssssssssssccosees 91 Abbildung 55 Kinematische Anlenkung des Hubfans 0000000
189. s Verfahren festzulegen Das Ergebnis mehrerer hundert studentischer Arbeiten welche ber den Zeitraum von zwei bis drei Monaten angefertigt wurden zeigt deutliche Tendenzen W hrend in den vorangegangenen Konstruktionen haupts chlich gerechnet wurde verlagerte sich das Augenmerk auf das zu fertigende Design Trotz gleichen bzw vergleichbaren Rechenweges und aufwandes r 15 s 3 wurden mit der Zeit immer bessere Konstruktionsentw rfe entwickelt welche eine erheblich geringere Streubreite aufzeigten Daf r wurde mehr und mehr Wert auf praktische wie auch innovative Konstruktionen gelegt Die Fehlerquote vor allem beim Umgang mit Lagern und Dichtungen sank erheblich Als wesentlicher Punkt sei anzumerken dass sich die meisten dieser Entw rfe auch fertigen lie en f r studentische Arbeiten in den niederen Semestern nicht ganz selbstverst ndlich 5 3 Dokumentation und Systemauslegung im parametrisierten Flugzeugentwurf Es konnte durch die Arbeiten von Lederbogen und Kempf gezeigt werden dass eine fr he Systemauslegung durch die Nutzung skelettierter Dokumente ohne genaue Kenntnis der Flugzeuggeometrie leicht und schnell durchgef hrt werden konnte S mtliche m Vorfeld entwickelten Ger te und Systeme sind im gegenw rtigen Stadium in die Typen 6C und 7D integriert Dabei konnte durch die flexible Master Line R cksicht auf deren Randbedingungen genommen werden ohne empfindliche und in der Realit t teuere und zeitaufwendige Mod
190. schnitt 4 4 zeigt durch das patentierte HESY Handschrifterkennungssystem von Baltus b 1 einen Weg auf durch den sich diese Problematik weitgehend aufheben l sst Durch den Einbezug von Projektdaten aus bestehenden PDM Systemen n den Entwurf wird es m glich ein sich st ndig weiterentwickelndes Entwicklungswerkzeug zu generieren welches das Wissen des gesamten Unternehmens bis h n zur eigentlichen Fertigungsstra e stetig ausbauen und nutzen kann Seite 63 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te 4 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Werden neue Technologien in Verbindung mit neuen Prozessen eingesetzt so empfiehlt es sich diese Prozesse in einem neuen Projekt von Beginn an zu etablieren Eine Gruppe die f r dieses Projekt abgestellt wird auch h ufig Keimzelle genannt hat dadurch die M glichkeit neue Verfahren und Werkzeuge einzusetzen ohne sich zun chst mit der Kompatibilit t und Pflege alter Dokument und Datentypen eines Unternehmens auseinandersetzen zu m ssen Entscheidet sich ein Unternehmen z B von einem 2D CAD Werkzeug auf eine 3D Software berzugehen so s nd die alten Daten weiterhin zu pflegen migrieren und Modifikationen entsprechend den bestehenden Verfahrensanweisungen der Qualit tssicherung durchzuf hren Der Vorteil einer solchen Keimzelle ist die schnelle Adaption an die neuen Gege
191. sensbasierte Unterprodukte werden aus CATIA ber eine interaktive Excel Schnittstelle ausgelesen in Pegasus Rebell eingelesen verarbeitet und ber Excel wieder interaktiv zur ckgelesen Bei diesem Vorgang m ssen weder Dateien neu geladen noch geschlossen werden 8 DE Pegasus Rebell Konfiguration Flugmission Rumpf Fl gel Leitwerke Aerodynamik Stabilit t Einstellungen Version Pegasus Rebell Pegasus Rebell 6C Pegasus Rebell 7D Bauart Homebuilts Single Engine Propeller Driven C Twin Engine Propeller Driven Regional TBP M Leitwerkskonfiguration Keuzleitwerk M Canardfl gel C T Leitwek l Finne gt Fahrwerk Anzahl Bugfahrwerke 1 Anzahl Hauptfahrwerke E l Einziehfahwerk M Klappenkonfiguration Iv plain flaps fowler flaps split flaps M Kr ger flaps single slotted flaps Iv slats double slotted flaps Gewichtskategorie G lt 2730 kg C G gt 2730 kg Commuter Twinpropeller 2730 kg lt G lt 8618 kg Abbildung 38 Schnittstelle Pegasus Rebell Die programmierte Oberfl che Abbildung 38 enth lt mehrere Ansichten die in die Bereiche Konfiguration Flugmission Rumpf Fl gel Leitwerke Aerodynamik Stabilit t und Einstellungen sowie in dazugeh rige Unterbereiche eingeteilt sind detaillierte Erkl rung siehe Tholl t 2 und Singer s 10 Die Schnittstelle wurde ber die Softwareumgebung Visual Studio NET Professional
192. sers bedingt durch die Mitarbeit an verschiedenen milit rischen und zivilen Luftfahrtprojekten 2 1 Flugzeugentwicklung und deren Organisation n der Luftfahrt Der klass sche Flugger tehersteller welcher sein Flugzeug vollst ndig selbst entwickelte und nur fertige Teile vom Lieferanten bauen lie wird mehr und mehr durch den modernen projektverantwortlichen Hersteller ersetzt Dieser schart eine gr ere Zahl an Lieferanten um sich die auch einen Teil des Entwicklungsrisikos mit tragen sie werden als Systemlieferanten oder Risk Sharing Partner bezeichnet Der Vorteil liegt darin dass diese Lieferanten eine bestimmte Fachkompetenz besitzen welche sie von vorneherein in das Projekt mit einbringen k nnen Das Wissen aus anderen Projekten mit anderen Flugzeugherstellern bef rwortet die Entstehung eines besseren und gleichzeitig g nstigeren bzw zuverl ssigeren Produkts Die ehemalige Vormachtstellung des Herstellers wird dadurch auf alle Partner welche beim Hersteller vor Ort als Teil der ganzen Entwicklungsgruppe agieren verteilt Diese Arbeitsaufteilung welche den Systemlieferanten ein hohes Ma an Eigenverantwortung gibt nimmt dem Hersteller gleichzeitig einen gro en Teil seiner Autorit t liegt keine klare Aufgabenverteilung bzw Verantwortung vor so gewinnt der finanzielle Aspekt schnell die Oberhand Die durch die Lieferanten eigenverantwortlich durchgef hrten Qualifikationen verst rken diesen Effekt der Lieferantenabh
193. ssen sich m gliche innovative Neuentwicklungen fr hzeitig in das Projekt integrieren Problematiken welche durch die Systeme entstehen k nnen vorab diskutiert oder an dem virtuellen Referenzflugzeug ausgearbeitet bzw nachvollzogen werden Ist z B die Gr e des Flugger tes m Belly Fairing durch die Integration aller Systeme nicht ausreichend kann bereits hier eine kosteng nstige nderung der Fairing vorgenommen werden Der Einfluss auf die Aerodynamik kann ber eine interaktive Schnittstelle leicht ermittelt und die M glichkeit der Entwicklung kleinerer evt kostenintensiver Komponenten mit dem Kunden im Detail diskutiert werden M gliche Einfl sse auf die Flugmission lassen sich aufzeigen die Mission nach bereinkunft abwandeln Langzeitentwicklungen f r welche in der Systementwicklung h ufig die Zeit aber auch der entsprechende Integrationsfreiraum fehlt k nnen durch die fr hzeitige Definition der Systeme get tigt werden So k nnten Overhead Panels aus Spritzteilen bestehend durch leichtere Crash Core Panels ersetzt werden wenn der Systemlieferant die n tige Zeit zur Verf gung hat die Produktionsanlagen auf das neue Verfahren umzustellen Die Innovationen welche hierdurch beg nstigt werden k nnen ebenso als Verkaufsargument genutzt werden Durch die Einbindung der bereits existierenden Produktionsdaten in den Entwurf k nnen aufkommende Modifikationen damit ma geblich beeinflusst werden Wird der Weg einer innova
194. stung erfolgt in Reihenfolge der ATA Chapter der im Flugzeug vorhandenen Ger te und Systeme k 11 f 14 f 15 a 8 f 10 m 4 a 7 a 6 f 13 Die MMEL beschreibt aus der Sicht des Flugbetreibers die Anzahl der Systeme Ger te und Funktionen welche w hrend des Betriebes ausfallen k nnen und welchen Effekt dies auf die weitere Flugf hrung hat Zusammen mit den Systemlieferanten und den Betreibern kann hiermit eine bereinkunft ber die Handhabung getroffen werden ber die MMEL kann also der Hersteller mit dem Betreiber ber Neuerungen und deren Auswirkung auf die Flugf hrung diskutieren Die Documentation List Docu List stellt alle an den Kunden zu liefernden Dokumente auf welche durch die Forderungen des Kunden festgehalten im Request for Proposal auch gerne als Request for Quotation bezeichnet eindeutig gefordert werden ndert sich diese Anforderung so ist zu pr fen ob diese Liste und damit die entsprechenden zu liefernden Dokumente betroffen sind Die Docu List ist ein hervorragendes Instrument zur Begleitung der Dokumentenerstellung Der Name des f r jedes einzelne Dokument Verantwortlichen bzw seine Organisationseinheit Org Einheit sollte aufgelistet sein damit die Verantwortlichkeit nicht an zweiter Stelle getrennt zu pflegen ist In dieser Dokumentenliste werden die f r das Projekt zu schreibenden Dokumente und ihr aktueller Bearbeitungsstand sowie IST SOLL Vergleich verwaltet Durc
195. t Model Data aerospace Top Level Aircraft Requirement Top Level System Requirement Documentation Trade Study Technical Standard Order Trade Study Report Technische Universit t und so weiter Aufz hlung Visual Basic for Applications Verein Deutscher Ingenieure Visual Computer Aided Preliminary Design of Aircraft Virtual Product Management Vertical Take Off and Landing vehicle Work Breakdown Structure Weight Control Plan Work Package List Weight Report Weight Reduction Proposal zum Beispiel Seite 11 Einleitung Einleitung Die Luftfahrtindustrie leidet zunehmend an einem zu hohen Entwicklungsaufwand bei der Entstehung eines Flugger tes Verursacht durch geringe St ckzahlen und extrem lange Generationenfolgen von zehn Jahren und mehr stellen die Entwicklungskosten einen gro en Anteil des Kaufpreises dar Bedingt durch die langen Entwicklungszeiten von Flugzeugprojekten m ssen Aussagen ber weit in der Ferne liegende Vorg nge getroffen werden welche nicht selten als allzu grobe Sch tzungen angesehen werden k nnen In der Luftfahrtindustrie wird es deshalb zunehmend wichtiger Entwicklungszeiten zu verk rzen und d e damit verbundenen Entwicklungskosten zu reduzieren Dies verlagert die Produktverantwortung immer weiter in den Bereich der Vorentwicklung Dort m ssen vermehrt Fragen ber den gesamten Entwicklungszyklus hinaus beantwortet werden Hierf r m ssten aber alle am Produkt beteiligten Bere
196. t den Lieferanten durchgef hrt werden Werden beide Nummernkreise Hersteller und Lieferant genutzt so sind beide Nummern durch die gesamte Dokumentation wie auch deren nderungswesen zu f hren Ein arbeitsintensiver Weg der nicht selten f r Verwirrungen sorgt So k nnte sich eine Nummer eines Nummernkreises durch eine nderung an einem Bauteil ndern und einen neuen Modifikationsstand erhalten die andere eines zweiten Nummernkreises jedoch nicht da die n jenem Unternehmen geltenden Verfahren evt keine nderung des Modifikationsstandes ausl sen Dann stellt sich nat rlich die Frage ob die im Umlauf befindlichen Ger te noch benutzt werden d rfen Wird vorgegeben dass sich bei einer nderung einer Nummer die zweite ebenfalls ndern muss so m ssen die Datens tze erneut bearbeitet werden ohne dass eine nderung beim zweiten Unternehmen erfolgt ist Weshalb wurde dann die nderung berhaupt durchgef hrt Zudem w re der Hersteller bei dem die gesamten Systeme zusammenlaufen durch eine Unzahl an nderungen die f r ihn gar keine nderung darstellen besch ftigt Seite 34 Datenfluss und Organisation m Entwicklungsprozess Ein Ausweg aus dieser Problematik ist die Nutzung eines gemeinsamen Nummernkreises siehe auch Abschnitt 4 1 1 Die VDI Richtlinie 2215 zeigt verzweigte und unverzweigte Nummernsysteme auf Welches System m einzelnen Fall eingesetzt wird h ngt stark vom Unternehmen und seiner Struktur ab H
197. t werden Zun chst war dies auch sehr sinnvoll da eine gro e Anzahl neuer Aufgaben anstanden Nahezu zeitgleich zur Master Line wurde die Struktur aufgebaut Durch die Etablierung einer srundlegenden Dokumentation wurden Cockpit Avionik konventioneller Antrieb und Beleuchtung ohne genaue Kenntnis der Master Line entworfen und anschlie end mit hr verkn pft Die skelettierten Dokumente zeigten sich als u erst hilfreich f r eine fr he Systemauslegung zu einem Zeitpunkt an dem die Master Line noch nicht definiert war Auch die Aufteilung der Aufgaben in HTOL und VTOL erwies s ch als sehr gut da die Randbedingungen fur den VTOL noch nicht feststanden Dadurch konnte eine Definition gefunden werden die sich bedingt durch die flexible Master Line leicht und schnell integrieren lief Seite 117 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test Die Fabrikationshalle und die m glichen Fertigungsmethoden wurden unterdessen von Beginn des Projektes an etabliert und gaben so einen wesentlichen Aufschluss ber die zu fertigenden Bauteile Anschlie end wurden die grundlegenden Werkzeuge anhand der Master Line aufgebaut Zu diesem Zeitpunkt an dem die Modellierung einzig auf empirischen Annahmen entstand lag das Hauptaugenmerk auf der praktikablen Umsetzung der Bauteile Parameter d e f r eine sp tere Modifikation ben tigt wurden konnten so h ufig von den Konstrukteuren in Abstimmung untereinander und mit der Gruppe festgelegt werden Es zeigt
198. tarter durchgef hrt Das alleinige ndern der Baugruppen und Systeme war bedingt durch das sehr kleine Flugzeug nahezu genauso zeitintensiv wie das Entwickeln der Bauteile selbst W rde es sich hier um ein sro z gig bemessenes Flugger t handeln w re eine Modifikation sicherlich leichter und schneller verlaufen Abbildung 64 VTOL Flugzeugvarianten erzeugt in CATIA V4 Abbildung 64 zeigt einige der insgesamt 25 unterschiedlichen Flugger te die sicherlich niemals dieses Entwurfstadium berschreiten werden Zu erkennen ist hier dass immer w eder bekannte Elemente w e die Fl gel Leitwerke Mantelantriebe oder die Gestaltung des Innenraumes auftauchen Eine Modifikation des Mantels alleine f hrte zu einer ganzen Reihe an Modifikation die an diesen Elementen jedes Mal von Hand durchgef hrt werden mussten so dass diese vermeidlich kleinen nderungen ebenfalls sehr zeitintensiv wurden Auf die Systeme den Antrieb und das Fahrwerk wurde deshalb bedingt durch die langwierige nderungsarbeiten vollst ndig verzichtet In diesem mehrere Monate umfassenden Unterfangen konnten jedoch an diesen Modellen zu Anfang dieser Dissertation die grunds tzlichen Zusammenh nge und die f r den parametrisierten Entwurf ben tigten Methodiken und Vorgehensweisen erarbeitet werden und die in der in Abschnitt 4 gezeigten Weise in CATIA V4 so wohl kaum umsetzbar sind Seite 103 Der parametrisierte Flugzeugentwurf m Test 5 2 Generie
199. tegory Aeropanes Civil Aviation Authority Printing amp Publication Services Greville House 37 Gratton Road Cheltenham GL50 2BN England 2002 Joint Aviation Authorities Joint Aviation Requirements JAR 25 Large Aeroplanes Civil Aviation Authority Printing amp Publication Services Greville House 37 Gratton Road Cheltenham GL50 2BN England 2002 Joint Aviation Authorities Joint Aviation Requirements JAR 145 Approved Maintenance Organisations Civil Aviation Authority Printing amp Publication Services Greville House 37 Gratton Road Cheltenham GL50 2BN England 2002 Joint Aviation Authorities Joint Aviation Requirements JAR 147 Approved Maintenance Training Examinations Civil Aviation Authority Printing amp Publication Services Greville House 37 Gratton Road Cheltenham GL50 2BN England 2002 Joint Aviation Authorities Joint Aviation Requirements JAR E Engines Civil Aviation Authority Printing amp Publication Services Greville House 37 Gratton Road Cheltenham GLS50 2BN England 2002 Joint Aviation Authorities Joint Aviation Requirements JAR MMEL Master Minimum Equipment List Civil Aviation Authority Printing amp Publication Services Greville House 37 Gratton Road Cheltenham GL50 2BN England 2002 Joint Aviation Authorities Joint Aviation Requirements JAR P Propeller Civil Aviation Authority Printing amp Publication Services Greville House 37 Gratton Road Cheltenham GL50 2BN England 2002
200. teilung des Projektes auf die Partner und Arbeitsgruppen ist in der Work Breakdown Structure WBS erklart Zur Darlegung der personellen Organisation sollte auf den Program Plan verwiesen werden damit bei Anderungen personeller Natur die WBS nicht zus tzlich modifiziert werden muss Mit dem Weight Control Plan WCP wird ein Zeitplan in dem das Systemgewicht und das Zielgewicht dargestellt ist bermittelt Alle zu liefernden Teile bzw alle fiir den Kunden notwendigen Teile werden in der Component Parts List CPL aufgelistet Diese Liste sollte als Referenz f r s mtliche Dokumente dienen Wird dieses Dokument ge ndert so l st es eine Kettenreaktion in der Systemdokumentation aus Durch die CPL erfolgt eine Auflistung s mtlicher Teile in einem Flugger t Bedingt durch die Gr e und Komplexit t eines Flugk rpers wird die CPL in verschiedene Bereiche und Systeme aufgeteilt und von den entsprechenden Design and Build Teams und Systemverantwortlichen getrennt gepflegt F r die Produktion werden diese verschiedenen Teilelisten zu einer St ckliste welche die jeweiligen Optionen f r den jeweiligen Kunden beinhalten f r das komplette Flugzeug zusammengef hrt Die Systemdarstellung wird durch die System Schematics schematisch aufgezeigt die Funktionen des Flugger tes durch die Functional Schematics und in den Electrical Schematics werden die Stromlaufplane des Flugger tes erfasst Die Electrical Wiring Diagrams EWDs die auch Ele
201. tem Analysis Report SAR stellt den Bericht der SSA der an den Kunden weitergegeben wird dar Er fasst die Ausf hrungen der System Safety Analysis abschlie end zusammen Die Zuverl ssigkeit Wartbarkeit und Sicherheit der einzelnen Komponenten wird im Reliability Maintainability amp Safety Assessment RMSA untersucht Die errechnete vorausgesagte Ausfallwahrscheinlichkeit f r System und Ger t wird durch den Reliability Prediction Report RPR repr sentiert Die Failure Modes and Effects Analysis FMEA beschreibt die Erlebenswahrscheinlichkeit eines Bauteils Ger tes Systems bis hin zum gesamten Flugzeug b 3 Zur Bestimmung der Komponenten eines Systems werden die Anforderungen der FHA welche Aufschluss auf die geforderte Erlebenswahrscheinlichkeit geben herangezogen Mit Grundlage der Failure Modes Effects and Criticality Analysis FMECA wird die Wahrscheinlichkeit flugsicherheitskritischer Systeme und Baugruppen durchleuchtet Ausf lle einzelner Bauteile Ger te Systeme und der dadurch in Mitleidenschaft gezogenen Elemente werden in der Fault Tree Analysis FTA anhand eines Strukturbaumes dargestellt Im Vergleich zur FMEA und FMECA sestaltet gilt das Erstellen der FTA als zeitintensiv Cassell zeigt die Schrittweise Entstehung der Ausfallsicherheiten von Ger ten Systemen und Komponenten angefangen bei der FHA ber FTA und FMEA bis hin zur FMECA Die durch Software verursachten Ausf lle einzelner Systeme Aktionen Fun
202. ter Minimum Equipment List Modification Status Maintenance Steering Group Maintenance Steering Group 3 Analysis according to MSG 3 Maintenance Task Analysis Main Time Between Unscheduled Removal Organisationseinheit Power Leistung Parametric Aircraft Design 3 Dimensional Produktdatenmanagement Produktdatenmanagement System Preliminary Design Phase Preliminary Design Review Parametric Geometry by Reduced Input Data Preliminary Hazard Analysis Preliminary Hazard List Project Interactive Analysis and Optimisation Program Plan Project Plan Schedule Pegasus Rebell Preliminary Aircraft Design and Optimisation CAD Software Pro ENGINEER des Unternehmens PTC Procurement Specification Product Support Plan Preliminary System Safety Analysis Purchaser Technical Specification Quality Assurance Plan Qualita tshandbuch Qualitatsmanagement Seite 9 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus QPP QTP QTProcedure QTPlan QTPL QTR QuadGrid R RCA Rev RMSA RPR RRP RTCA RTCA DO S S SAP R3 SAR SCM SCR SDD SDS S DescD SEPA SES SICD SID SIRD SITP SOW Soft CMP Soft FTA Soft QAP Soft RS Soft S SPA Spec SPHA SRD SREI SRS SS SSA SSPP Seite 10 Qualification Program Plan Qualification Test Procedure Qualification Test Procedure Qualification Test Plan Qualification Test Plan Qualification Test Report Quick and dirty Grid set up program Require
203. teressen des eigenen Unternehmens in einer Vielzahl von Aufgaben vertreten Dabei arbeiten Hersteller und Lieferant politisch und physikalisch zusammen D h Lieferanten in Abbildung 13 als Partner Kurzform fiir Risk Sharing Partner bezeichnet entscheiden wesentliche Aufgaben mit und sind an der Entstehung des Flugzeugdesigns mitverantwortlich Hierbei ist unter Design entsprechend DIN ISO 9001 siehe auch DIN ISO 9000 d 5 folgendes zu verstehen Design kann Entwicklung Berechnung Konstruktion bzw deren Ergebnis Entwurf Gestaltung oder Konzept usw einschlie en und entsprechend benannt werden Seite 28 Datenfluss und Organisation im Entwicklungsprozess Fehlt es hierbei einem Systemingenieur an Erfahrung n diesem Umfeld so kann das ganze Projekt leicht in Mitleidenschaft geraten Eine besondere Bedeutung kommt deshalb der Vorortunterst tzung des Lieferanten zu Das System Safety Handbook der Federal Aviation Administration legt zudem Mindestanforderungen an diesen Personenkreis fest Die eigentliche Entwicklung einer Gro zahl von Baugruppen Systemen und Ger ten ist heute bereits in die H nde der Systemlieferanten verlegt worden die Lieferanten dienen sozusagen als verl ngerte Werkbank des Herstellers Ein Aspekt welcher zu dem Problem f hrt dass verschiedene Prozesse und Entwicklungsverfahren aufeinander abgestimmt und vereinheitlicht sein m ssen In vielen F llen f
204. tiven Entwicklung vom Systemlieferant eigenverantwortlich get tigt so liegt es in seinem eigenen Interesse eine Ersatzl sung parat zu halten sollte der Einsatz des Neuen gef hrdet sein Aus eigenem Antrieb w rd er wohl selbstst ndig darauf achten seine eigenen Kosten zu minimieren und m gliche Unwegsamkeiten fr hestm glich anzeigen Ein Umstand der ebenfalls zur Kostenminimierung des Gesamtprojekts f hrt Seite 56 Multidisziplin rer Datenfluss im Entwicklungsprozess des Flugzeugbaus 3 1 2 Steuernde Dokumente der parallelen Entwicklung F r viele Ger te und Systeme ist die eigentliche Flugger teentwicklung von untergeordneter Bedeutung Zur Spezifikation Entwicklung und Qualifikation werden lediglich Randbedingungen ben tigt welche durch die folgenden Dokumente bereits zu Entwurfszeiten zur Verf gung gestellt werden k nnen Bei entsprechender bereinkunft k nnen diese Daten in tabellarischer Form ohne dabei Fehlinterpretationen zu erzeugen ausgetauscht werden Dies erm glicht eine fr hzeitige Einbindung der Systemauslegung welche durch die Aufsplittung der Projektaufgabe n einen konventionellen und einen unkonventionellen Aspekt unterst tzt wird Die durch die FAR JAR angegebenen Forderungen k nnen als hilfreiche Anhaltswerte f r die parametrische Auslegung gesehen werden da die Angaben notwendiger Daten entweder eindeutig definiert oder als Verh ltnis bzw Parameter festgelegt sind Explizit f r die aer
205. tration National Headquarters 800 Independent Avenue S W Washington DC 20591 USA Federal Aviation Administration FAR P FAA Regulations and Policies Policy amp Procedures Branch AIR 110 Federal Aviation Administration National Headquarters 800 Independent Avenue S W Washington DC 20591 USA Federal Aviation Administration FAR TSO Technical Standard Orders FAA Regulations and Policies Policy amp Procedures Branch AIR 110 Federal Aviation Seite 130 f 10 f 11 f 12 f 13 f 14 f 15 g 1 g 2 g 3 h 1 h 2 Literaturverzeichnis Administration National Headquarters 800 Independent Avenue S W Washington DC 20591 USA Federal Aviation Administration Aircraft Evaluation Group Master Minimum Equipment List Mitsubishi MU 300 Mitsubishi MU 300 10 Beech 400 Beech 400A Federal Aviation Administration Aircraft Evaluation Group MKC AEG 901 Locust Street Room 332 Kansas City MO 64106 2641 Federal Aviation Administration FAA System Safety Handbook FAA Regulations and Policies Policy amp Procedures Branch AIR 110 Federal Aviation Administration National Headquarters 800 Independent Avenue S W Washington DC 20591 USA 2000 Fink R Aufbau Modifikation und Flugtests mit einem Antriebskonzept f r unkonventionelle Flugzeuge Diplomarbeit Institut f r Flugzeugbau Universitat Stuttgart 2005 Flight Standards Division Aircraft Evaluation Group Master Mi
206. ufig wird eine Kombination aus beiden ein so genanntes Mischsystem eingesetzt Wird ein zus tzlicher Nummernkreis zur Identifizierung des Bauteils der eigentlichen Klassifizierung vorangestellt so spricht man von Parallelsystemen ist dagegen der Zahlencode derselbe so spricht man von einem Verbundsystem Werden einem Nummernkreis verschiedene Attribute mitgegeben bezeichnet man dies als Speicherf higkeit einer Nummer Die VDI Richtlinie 2215 zeigt m gliche Attribute Baugruppe Ger t Werkstoff Formgebung Art der Bearbeitung usw welche einer Nummer zur Wiedererkennung mitgegeben werden k nnen Diese rein formelle Gliederung erweist sich als u ert n tzlich im Umgang mit gro en Baugruppen w hrend eines Entwicklungsprozesses Unverzweigte Nummern dagegen sind leicht zu generieren reflektieren jedoch das Bauteil mit nur geringem Kontext 2 1 4 Firmenspezifische Verfahren Je nach Branche und Spezialisierung des Unternehmens werden hausinterne Entwicklungs Qualifikations Zertifizierungs und Fertigungsverfahren aber auch Kundenbetreuung und Reparaturbedingungen individuell festgelegt Dabei kann die Organisation oder die Systemdefinition z B eines Flughafen siehe Daenzer d 1 stark von denen eines Flugger teherstellers abweichen Der grobe Rahmen wird durch Mechanismen wie das Qualit tshandbuch die FAR JAR 21 FAR JAR 145 FAR JAR 147 DIN ISO 9000 9004 und weitere Auflagen f r einen f r Luftfahrtger teherste
207. ummerierung meist in etwas einfacherer Form geschieht So werden z B f r die Systemdokumente unterschiedliche Nummernkreise genutzt damit eine klare Trennung der Aufgaben daraus hervorgehen kann Eine klare Aufgabenaufteilung unterst tzt beim Aktualisieren einer ge nderten Struktur das Vorbeugen von Inversionsschleifen die in CATIA V5 nur bedingt erkannt werden die Nummernkreise sollen aus eben diesem Grund helfen die Produkte wie auch deren Funktionen und Abh ngiskeiten klar zu gliedern Die Definition des Nummernkreises der Bauteile und Produkte ist f r die Baugruppen und Systeme so definiert worden dass die Layer Belegsung von CATIA V5 auf die Baugruppennummerierung angepasst werden kann Bei umfangreichen Projekten ist die Nutzung von Layern zur Erleichterung der Arbeit ohnehin s nnvoll Seite 67 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te DO Pegasus Rebell 6c 2 ATA 23 Communications 2 ATA 24 Electrical Power gt ATA 25 Equipment Furnishing 1 DD5700 020 001 ATA 27 Flight Controls 2 Produkt 020 002 00 I ATA 28 Fuel System CO ATA 31 Instruments 3 Produkt 022 001 00 ATA 33 Lights 4 Produkt 022 100 00 DD ATA 34 Navigation 2 ATA 52 Doors 5 Produkt 022 101 00 gt 474 53 Fuselage 6 022 101 00 ATA 55 Stabilizers E gt ATA 56 Windows ATA 57 Wing 6 022 102 00 020 001 00 5 Produkt 022 103 00 OD 021 001 00
208. ung zwischen Konstruktion und Berechnung weg die Strukturoptimierung wird dadurch erheblich beschleunigt Die Synergie von CAD und FEM hat bei CATIA V5 einen weiteren Vorteil Bei entsprechend aufgebauten Modellen pflanzt sich eine konstruktive Anderung automatisch fort so dass die Netzgenerierung und Bauteilberechnung direkt durch die Konstruktion gesteuert werden kann naheres siehe Abschnitt 4 3 1 und 4 3 2 FAME Das von AIRBUS Industries selbst entwickelte und sich noch in der Entwicklung befindliche Programmpaket FAME Fast and Advanced Mass Estimation ist hnlich wie MIDAS f r die schnelle Vorhersage konventioneller Flugzeuge im fr hen Vorentwurf konzipiert h 4 Gest tzt auf den Werten von AIRBUS gefertigten Flugzeugbaugruppen werden Interpolationswerte f r eine neue m gliche Konfiguration ermittelt Zur Verbesserung dieser Daten sind zus tzlich analytische Berechnungsmethoden hinterlegt siehe auch k 8 durch welche schnelle Konkurrenzanalysen mit wenigen Parametern m glich werden Zentraler Gesichtspunkt von FAME ist es eine m glichst genaue Gewichtsprognose im Entwurfsstadium zu geben Hierzu werden detaillierte Missionsparameter und aerodynamische Lasten berechnet Systeme und andere fehlende Parameter werden durch Standardwerte repr sentiert Die Ergebnisausgabe erfolgt n einem dreidimensionalen Strukturmodell Seite 24 Stand der Technik 1 2 CAD Systeme n der Luftfahrtindustrie Zur Steigerung
209. unter 2 f r die Optimierungspunkte Flugzeuggr e Gewicht und Motorleistung vergleiche Lenotte und Redmann Seite 81 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te 4 3 Projektstruktur im CAD 4 3 1 Master Line der Pegasus Rebell 6C und 7D Die Master Line wurde entsprechend den Design and Build Teams Abschnitt 2 1 1 aufgeteilt und modelliert Dabei sind Schnittstellen ebenfalls in bereinstimmung mit der Projektlinie entworfen worden Die Geometrieabh ngigkeiten wurden in einer Weise aufgesetzt dass aerodynamische strukturelle und fertigungstechnische Belange abgedeckt sind Abbildung 43 links kennzeichnet diese unterschiedlichen Bereiche durch verschiedene Farben Durch die mehrfache Aufteilung von Fl gel und Rumpf lassen sich Gewichtsoptimierungen ber die FEM Analyse verschiedene geometrische Gebilde wie auch aufgeteilte Werkzeuge erzeugen Abbildung 43 Master Line der Flugger te Pegasus Rebell 6C links und 7D rechts Das unkonventionelle senkrecht startende Modell in Abbildung 43 rechts welches aus den Geometrien des Typs 6C entstanden ist gilt lediglich als eine Weiterentwicklung des Typs Als Modifikationen und Neuerungen des Pegasus Rebell 7D genannten Senkrechtstarters gelten hierbei die Modellierung der Cockpitscheiben Gondeln sowie nderungen an Fl gel und Rumpf Die restlichen Komponenten werden lediglich durch ihre Parameter angepasst FEM Level 1 A
210. us Externe Parameter Durchrmesser Einbauraum Fahirtmesser 2 fe Formel 18 Hauptk rper Skizze JRadius 20 Radius Externe Parameter Durchmesser jhe em Heer WP fs Formel 19 Hauptk rper Skizze F Radius 22 Radius Externe Para meter Durch messer Einbauraum Wendezeiger 72 Jen Formel 20 Hauptk rper Skizze 3 Radius 21 Radius Externe Parameter Durchmesser Einbauraum Variometer 2 _ FSC Cl fey Formel 22 Hauptkorper Skizze Radius 19 Radius Externe Parameter Durchmesser Einbauraum Kurskreisel 2 aes is Formel 23 Hauptk rper Skizze Radius 25 Radius Externe Parameter Durchmesser Einbauraum Borduhr 72 r E ERT Tees ge TA Te Je Formel 24 Hauptk rper Skizze 3 Lange 1ALange Externe Parameter Hohe Einbauraum Transponder Js Formel 25 Hauptk rper Skizze F L nge 16 Lange Externe Parameter Breite Einbauraum Transponder end Js Formel 26 Hauptk rper Skizze 3 Radius 47 Radius Externe Parameter Durchrmesser Einbauraum Funkger t 2 Abbildung 34 Mit Knowledgeware erzeugte Abh ngigkeiten des Instrumentenbretts Die Beziehungen durch Formel und Regelbildung werden in s mtlichen Bereichen des Projektes Pegasus Rebell f r die unterschiedlichsten Aufgaben eingesetzt So sind durch universit re Arbeiten siehe auch Goekcen Hammer Kempf Tholl und Kaufmann mehrere zehntausend Formeln und Regeln innerhalb der CATIA V5 Umgebung f r das Projekt Pegasus Rebell geschrieben worden Durch die
211. verbundwerkstoffen FVW sowie deren Klebstellen werden zus tzlich zur Master Line weitere Hilfsgeometrien ben tigt Diese sind in die Produktstruktur eingebettet und besitzen direkte geometrische Abh ngigkeiten Zum Schutze vor Verwechslung mit zum Produkt geh rigen Bauteilen sind sie nicht an den f r das Projekt generierten Nummernkreis gekoppelt so dass keine Verbindung mit der Fertigung der zu produzierenden Teile hergestellt werden kann Kaufmann hat diesen Sachverhalt detailliert festgehalten Abbildung 46 zeigt einen kleinen Teil der zus tzlichen Hilfsgeometrie die f r die Erzeugung der Rumpfschalen ben tigt wird Abbildung 46 Trapezfl gelsegmente f r die Verschneidung von Rumpfschalen links und Mitte Hilfsgeometrie f r die Erzeugung von Faserverbundschichten am Tragfl gel und zur Verschneidung der mittleren Rumpfsegmente rechts Die Hilfsgeometrien sind in Abh ngigkeit zur Master Line bzw zu bereits bestehenden Produkten aufgebaut und besitzen den gr ten Teil der Parameter des gesamten Projektes Diese Geometrien k nnen f r die unterschiedlichsten Bereiche getrennt entworfen und innerhalb dieser Strukturen verwaltet werden Sie k nnen ebenfalls im Verlauf des Projektes erstellt werden sofern die Notwendigkeit zus tzlicher Geometrie die nicht durch die Master Line bereitgestellt wird besteht Ein wesentlicher Vorteil liegt darin dass nicht die gesamte Fl chengeometrie zur Definition aller Strukturteile durch di
212. vermehrt Kernkompetenzen gebildet welche das Unternehmen klar charakterisieren Einige Unternehmen konzentrieren sich z B auf die Verarbeitung von Metallen andere auf Faserverbundstrukturen w eder andere auf bestimmte Systeme oder deren Ger tschaften Eine allgemeine Produktplanung wird durch die VDI Richtlinie 2220 aufgezeigt und stellt eine nicht zu untersch tzende Herausforderung an das Projektmanagement da neue Prozesse innerhalb eines Unternehmens an die entsprechenden bestehenden Unternehmensstrukturen und prozesse angepasst werden m ssen L sungsstrategien f r gezielte Aufgaben werden z B durch Witschi w 3 beschrieben Bei der Entwicklung neuer Produkte gehen Gro unternehmen meist in kleinen Schritten vor Je kleiner die Schritte sind umso geringer das Entwicklungsrisiko die Wiederholschleifen bei Fehlern im Design und der Produktqualit t Gest tzt durch Projektbesprechungen engl Design Reviews v 5 werden die einzelnen Schritte fixiert Dieser hohe Aufwand fordert eine hohe Entwicklungskapazit t wie sie z B in der Automobilindustrie vorliegt Gest tzt durch hohe Produktst ckzahlen repr sentieren in diesem Industriezweig die Produktionskosten den dominanten Anteil am Produktpreis Dadurch l sst sich dieser Entwicklungsaufwand schlie lich auch rechtfertigen In der Luftfahrtbranche in der die Entwicklungskosten einen gro en Teil des Produktpreises bestimmen hat sich nachfolgende Aufteilung durchgesetzt siehe
213. von anderen Elementen auf einfache Weise generieren und manipulieren zu k nnen siehe auch Pad3D Abschnitt 1 1 Abbildung 31 Sitz ohne Abh ngigkeit nach au en parametrisiert an der wei en Polylinie zu erkennen ein nicht parametrisierter Kurvenzug Seite 71 Die virtuelle Flugsystementwicklung und Fertigung am Beispiel un konventioneller Flugger te Parametrisierung durch geometrische Bedingungen Zur Erzeugung komplexerer Abh ngigkeiten innerhalb eines Bauteils oder Produktes finden geometrische Bedingungen in das Projekt Einzug Durch die M glichkeit der Kombination mit der oben beschriebenen Parametrisierung lassen sich komplexe Geometrien erzeugen Abbildung 32 zeigt die Entstehung einer Au enhaut eines einfachen Fl gelsegmentes durch Verschneidung mit einer weiteren parametrisierten Kontur Abbildung 32 Erzeugung geometrischer Abh ngigkeiten Quelle Tholl t 1 Werden zus tzlich Positionsangaben dieser beiden Fl chen parametrisiert verwaltet so lassen sich Klappeneinschnitte beliebig in Tiefe Breite und Winkel ver ndern Werden zudem die Parameter der Fl chen manipuliert so s nd beliebige einfach gestrakte Fl gelkonturen realisierbar Parametrisierung durch Formelbedingungen und Regelbildung Werden Formeln oder Regeln ber das Modul Knowledgeware in die Bedingungen der Geometrien Abbildung 33 eingebracht so l sst sich der oben gezeigte Effekt noch weiter vertiefen Seite 72 Die virtuelle
214. zeugentwurfsverfahren PrADO Programmentwurf und Anwendung im Rahmen Seite 131 Literaturverzeichnis h 3 h 4 h 5 h 6 h 7 h 8 h 9 i 1 1 2 1 3 1 4 i 5 u 1 Seite 132 von Flugzeug Konzeptstudien Institut f r Flugzeugbau und Leichtbau Technische Universit t Braunschweig Braunschweig 2001 Heitmann J Overview of ABD 0100 0200 Pr sentation Jens Heitmann EYD AIRBUS Deutschland GmbH Hamburg 2002 Heltsch N Modifikation des Massenvorhersageprogramms FAME f f r Faserverbundwerkstoffe und Verifikationsrechnungen an CFK R mpfen Hamburg 2001 Hepperle M JavaProp Softwareprodukt und Handbuch www mh aerotools de airfoils javaprop htm Myrtenweg 1 D 38108 Braunschweig Deutschland 2004 Himmler A Produktinformationen Helios GL ADS3 vom 05 03 2004 Hella KGaA Hueck amp Co www hella com Lippstadt 2004 Hin ber A Lage und Bahnanalyse f r den Vorentwurf von Raumstationen Dissertation Institut f r Raumfahrtsysteme Universit t Stuttgart 2001 Hogh J Marx P Padanabhan S Rall U Stocker H und Winkler H CATIA SOLUTIONS Das CAD CAM CAE System CATIA Version 4 Verlag Moderne Industrie Landsberg Lech 1996 ISBN 3 478 91450 7 Hogh J Marx P Padanabhan S Rall U Stocker H und Winkler H CATIA SOLUTIONS Der aktuelle Leitfaden zu CATIA mit praktischen L sungen Band 1 und 2 Verlag Moderne Industrie Landsberg Lech 1997 fortlaufen
215. zw die erforderliche Redundanz bestimmen Zusammen mit der MMEL k nnen hiermit die Lebensdauer wie auch die Sicherheit gegen Ausfall bestimmt werden Obwohl die FHA ein Dokument ist welches zum Bereich der Flugsicherheit geh rt sollte sie in der Verantwortung der Entwicklungsabteilung liegen damit eine bessere Synergie zwischen Sicherheit und Entwicklung geschaffen werden kann Mit steigender Anforderung an das System steigen im Allgemeinen die Entwicklungszeiten die Kosten und das Gewicht Zudem werden meist die interferierenden Systeme ebenfalls davon betroffen so dass durch die Modifikation der FHA eine regelrechte nderungskaskade entsteht Der System Safety Program Plan beschreibt eine sichere Durchf hrung des Projektes soweit dies nicht im Program Plan geschehen ist Einzelne Projektschritte und Verantwortlichkeiten werden hierin aufgezeigt Verfahren und Anweisungen welche die Qualit tssicherung betreffen und damit die Auditierf higkeit darstellen bzw eine gleichbleibende Qualit t garantieren werden im SSPP erl utert Zusammen mit dem SOW und dem Project Plan wird hiermit die gesamte Ausf hrung des Projektes beschrieben Der Sicherheitsstandard der bereits im SSPP aufgef hrt wurde wird f r den Entwicklungsprozess eines Systems durchleuchtet Die System Safety Analysis SSA sorgt f r die Einhaltung der Sicherheitsbelange bei der Entwicklung eines Flugzeuges Systems Ger tes oder auch einer Komponente Der Sys

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