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.