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Konstruktiver Entwurf und Dimensionierung einer flugzeugseitigen Schnittstelle zwischen fahrwerklosen Verkehrsflugzeugen und einem bodengebundenen Fahrwerksystem

Autor: Erik Chowson

Bachelor Arbeit

Kurzreferat

Die Wirtschaftlichkeit eines Flugzeuges hängt in hohem Maße vom Verhältnis zwischen Nutzlast- und Betriebsleermasse ab. Das Fahrwerksystem nimmt bei modernen Verkehrsflugzeugen etwa acht Prozent der Betriebsleermasse ein und wird während des Reisefluges ungenutzt mitgeführt. Der Austausch des konventionellen Flugzeugfahrwerks durch möglichst massenarme Schnittstellen, die in ein flughafenseitig installiertes bodengebundenes Fahrwerksystem (Projektname: GroLaS - Ground-based Landing Gear System) einkoppeln, reduziert die Betriebsleermasse und erhöht damit die Wirtschaftlichkeit. Die Hauptaufgaben des konventionellen Fahrwerksystems werden dabei durch das bodengebundene System übernommen. Die vorliegende Bachelorarbeit beinhaltet die konstruktive Auslegung und Dimensionierung der flugzeugseitigen Schnittstelle mittels methodischen Konstruierens. Nach der Identifikation der Anforderungen und der Abstraktion des Problemkerns folgen zur Lösungssuche die Auswertung eines Gruppenbrainstormings sowie eine Literaturrecherche. Das anschließend nach einer Nutzwertanalyse ausgewählte Schnittstellenkonzept wird zu einer mechanischen Kupplung für das Bug- und Hauptfahrwerk weiter entwickelt, dessen Dimen-sionierung auf analytischen und numerischen Berechnungen basiert. Die numerischen Be-rechnungen erfolgen durch diskretisierte Volumenelemente mit dem Finiten Elemente Pro-gramm SimulationXpress, das in dem Konstruktionsprogramm SolidWorks integriert ist. Die dabei zugrunde liegenden Lastfälle richten sich nach der Bauvorschrift CS-25 für große Luftfahrzeuge. Die Masseneinsparungen durch den Einsatz der Fahrwerkskupplungen werden qualitativ und quantitativ für Langstreckenflugzeuge untersucht. Mit den in dieser Arbeit konstruierten Kupplungen kann die Flugzeugbetriebsleermasse um 5,8 Prozent gesenkt werden. Die Schnittstellen für das Haupt- und Bugfahrwerk sind etwa 70 Prozent leichter als das bisherige Fahrwerk. Demnach kann das Konzept fahrwerkloser Flugzeuge als potentielle Lösung für wirtschaftlicheres Fliegen gesehen werden und ist für die Schnittstellen technisch umsetzbar.