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Dimensionierung und Entwurf von Strahlverkehrsflugzeugen mit Statistiken Programmentwicklung von PreSTo und Anbindung an PrADO

Autor: Sanjay Luthra

Diplomarbeit

Kurzreferat

In dieser Diplomarbeit wird das Tool PreSTo (Preliminary Sizing Tool), das im Department Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW) erstellt wurde, vorgestellt und erweitert. Dieses Tool wurde in Anlehnung an die Vorlesung Flugzeugentwurf von Prof. Dr. Scholz entwickelt. PreSTo dient zur Dimensionierung von konventionellen Strahlverkehrsflugzeugen im Unterschallbereich, es wurde in Microsoft Excel erstellt. Die Dimensionierung eines kompletten Flugzeuges erfolgt in vielen Tabellenblättern. Im ersten Tabellenblatt werden die fünf Flugphasen eines Flugzeugs untersucht und dabei die Massen, die Flügelfläche und der Startschub abgeschätzt. Der User gibt in erster Linie die Parameter aus der Anforderung ein. Bei fehlenden Parametern hat der User die Möglichkeit, diese der Statistik zu entnehmen. In der Statistik sind die Originaldaten verschiedener Flugzeuge in Abhängigkeit von der Reichweite aufgeführt. Dem User wird für die zur Dimensionierung des Flugzeuges angeforderte Reichweite ein Durchschnittswert der jeweiligen Parameter aus verschiedenen Flugzeugen angeboten. Die Originaldaten verschiedener Flugzeuge sind auch in einer Datenbank parallel zu der Berechnung aufgeführt. Dabei hat der User die Möglichkeit, mittels eines Drop-Down- Menüs ein bestimmtes Flugzeug aus der Liste auszuwählen, um die Originaldaten des jeweiligen Flugzeuges anzusehen bzw. mit eigenen Werten zu vergleichen. In den nächsten Tabellenblättern werden die einzelnen Flugzeugkomponenten, wie Rumpf, Flügel, Leitwerke und Fahrwerk dimensioniert.

Bei der Erstellung des Tools wurden die Luftfahrtvorschriften von FAR Part 25 (Federal Aviation Regulation) von der US-amerikanischen FAA (Federal Aviation Administration) und von CS-25 (Certification Specification) von der EASA (European Aviation Safety Agency) berücksichtigt. Zur Dimensionierung eines Flugzeuges sind viele Methoden und Verfahren verschiedener Autoren, wie Raymer, Roskam, Loftin usw., bekannt. Der User hat die Möglichkeit, einige Rechenschritte der Dimensionierung nach einer bestimmten Methode durchzuführen. Zur Veranschaulichung der Ergebnisse sind viele Diagramme und 2- dimensionalen Bilder in verschiedene Ansichten dargestellt, dabei werden dem User auch die aktuellen Werte in vielen Diagrammen angezeigt. Damit kann der User genau sehen, wo sich der berechnete Wert befindet bzw. mit welchem Wert die Berechnung durchgeführt wird. Die Ergebnisse der Dimensionierung werden für die Vorgabedatei des PrADOs (Preliminary Aircraft Design and Optimization Program) in das letzte Tabellenblatt automatisch übertragen. Die fehlenden Parameter können dann manuell in die Vorgabedatei eingegeben werden. Anschließend kann die Vorgabedatei aus dem Excel-Tabellenblatt kopiert und in die Vorgabedatei des PrADOs eingefügt werden, um weitere Dimensionierungen in PrADO durchführen zu können. Als Beispiel wird ein neues Flugzeug in Anlehnung an die Boeing 777-200 LR Wordliner dimensioniert und damit gezeigt, wie ein Flugzeug nach einer bestimmten Methode mit diesem Tool dimensioniert werden kann.