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Messtechnik, Antriebstechnik & Zelltechnik

Modulbezeichnung: Messtechnik, Antriebstechnik & Zelltechnik
Modulbezeichnung (engl.): Measurement, Engine & Airframe
Studiengang: Aviation Business (grundständig), Bachelor, ASPO 01.10.2018
Code: ABBG14
SWS/Lehrform: 4V (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte: 5
Studiensemester: 2
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur 90 Minuten

[letzte Änderung 05.11.2021]
Prüfungswiederholung:
Informationen bzgl. der Prüfungswiederholung (jährlich oder semesterweise) finden Sie verbindlich in der jeweiligen ASPO Anlage.
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
ABBG14 Aviation Business (grundständig), Bachelor, ASPO 01.10.2015, 4. Semester, Pflichtfach
ABBG14 Aviation Business (grundständig), Bachelor, ASPO 01.10.2018, 2. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
ABBG11 Mathematik
ABBG13 Werkstofftechnik & Physik


[letzte Änderung 05.11.2021]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
ABBG15 Flugzeug Wartung und Instandhaltung


[letzte Änderung 05.11.2021]
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Dirk Hübner
Dozent:
Prof. Dr. Dirk Hübner


[letzte Änderung 05.11.2021]
Lernziele:
Teil Messtechnik
 
Die Studierenden können die physikalischen Grundlagen, auf denen Messungen beruhen wiedergeben. Sie können die technische Umsetzung dieser physikalischen Zusammenhänge der wichtigsten Messmethoden in der Luftfahrt beschreiben. Die Studierenden sind zudem in der Lage zu beschreiben, wie ein Messergebnis zustande kommt und können mögliche Messfehler erläutern. Dazu lernen die Studierenden zunächst die Grundbegriffe der Messtechnik einzuordnen und entwickeln daraus ein Verständnis für den eigentlichen Vorgang des Messens. Darauf aufbauend werden die Studierenden in die Problematik Messfehler (inkl. möglicher Ursachen) und die Abschätzung von Fehlern indirekt gemessener Größen mithilfe der Theorie der Gauss´schen Fehlerfortpflanzung eingeführt (z. B. Dichtebestimmung mittels der Idealen Gasgleichung, Geschwindigkeitsermittlung mittels der Bernoulligleichung, etc.). Weiterhin lernen die Studierenden Messeinrichtungen mit Hilfe statistischer Methoden zu bewerten. Unter Annahme einer normalverteilten Grundgesamtheit dienen Mittelwert und Standardabweichung diesem Zweck. Im Anschluss daran lernen die Studierenden mögliche Wandlungsprinzipien bzw. die sich daraus abgeleiteten Messeinrichtungen für in der Luftfahrt bzw. in der Aero-/Thermodynamik relevante physikalische Größen kennen und können damit die jeweiligen Wandlungsprinzipien hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit und Aussagekraft bewerten. Letzteres beinhaltet die technischen Zusammenhänge und die Anwendung derer in Fallbeispielen (z. B. Berechnung der Temperaturerhöhung aus der gemessenen Thermospannung). Exemplarisch sind im Folgenden Übungsaufgaben aus dem Gebiet „Messfehler“ aufgelistet: 1) Die Länge eines Stabes ist mit einem geeigneten Messzeug 20mal gemessen worden. Die einzelnen Messwerte sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben. (+ Tabelle). Der systematische Fehler des Messzeuges möge so klein sein, dass er nicht berücksichtigt werden muss. a) Berechnen Sie aus den Messwerten den arithmetischen Mittelwert, die Standardabweichung, den Vertrauensbereich des Mittelwertes für eine statistische Sicherheit von 95% und die Vertrauensgrenzen des Mittelwertes für eine statistische Sicherheit von 95%! b) Wie lautet das Messergebnis? c) Interpretieren Sie das Messergebnis! 2) Die Garantiefehlergrenzen eines Digitalmultimeters betragen für Wechselspannungsmessungen im Messbereich 0-200V laut Hersteller ±(0,5%v.M.+2Digits). a) Wie lautet das Messergebnis bei einer Anzeige von 76,2V? b) Wie ändern sich Anzeige und Messergebnis, wenn bei gleicher Spannung ein Messbereich von 0-2000V gewählt wird?
 
Teil Antriebstechnik
Die Studierenden können die verschiedenen konventionellen Antriebsarten von Fluggeräten beschreiben (insbesondere von Verkehrsflugzeugen) und einordnen. Weiterhin können Sie die Funktion und Wirkungsweise der Turboluftstrahlwerke und deren Komponenten erläutern. Zudem sind die Studierenden in der Lage, einzelne Triebwerke anhand verschiedener Kennziffern (Einheitsmasse, spez. Schub, spez. Brennstoffverbrauch, Vortriebswirkungsgrad, etc.) zu charakterisieren. Sie kennen die physikalischen Grundlagen und können sie mit Hilfe thermodynamischer Zusammenhänge (z. B. Ideale Gasgleichung, Erhaltungssätze, Kreisprozesse) begründen. Daraus abgeleitet sind die Studierenden in der Lage, die Anforderungen an Luftfahrtantriebe z. B. hinsichtlich Schadstoffemission, Treibstoffverbrauch und Lärmentwicklung zu formulieren. Abschließend können die Studierenden aufzeigen, mit welchen zukünftigen Technologien diesen Anforderungen Rechnung getragen werden kann. Exemplarisch sind im Folgenden Übungsaufgaben aus den Gebieten „Thermodynamik“ und „Schub“ aufgelistet: 1) Eine Gasturbine arbeitet nach dem Joule-Prozess. Anfangs- und Enddruck liegen bei 1b und 9b. Die Anfangstemperatur ist mit 15°C gegeben. Die höchste Temperatur des Prozesses beträgt 1100°C. Für einen Betrieb der Anlage mit Luft (cpL = 1005 kJ/(kg K),  = 1,4) sind folgende Größen zu berechnen: a) Die Temperatur nach der Verdichtung. b) Die Temperatur nach der Expansion. c) Die zuzuführende Wärmemenge. d). Die abzuführende Wärmemenge. e) Der thermische Wirkungsgrad des Prozesses. f) Der erforderliche Gasmassenstrom, wenn die Leistung der Gasturbine 800kW betragen soll. 2) Ein Turbojettriebwerk wird in Bodennähe mit einer Fluggeschwindigkeit von 120m/s betrieben. Es sind folgende Daten bekannt: Umgebungsdruck p0 = 1013hPa, Umgebungstemperatur T0 = 288,15K, Luftmassenstrom m ̇0 = 70kg/s, Brennstoffmassenstrom m ̇B = 1,4kg/s, Zapfluftmassenstrom m ̇Z = 0,7kg/s, Düsenaustrittsgeschwindigkeit c9 = 580m/s, statischer Düsendruck p9 = 1250hPa, Düsenaustrittsfläche A9 = 0,21m². Es ist der Schub des Triebwerks zu berechnen!
 
Teil Zelltechnik
Die Studierenden kennen die Konstruktionshauptgruppen eines Flugzeuges und können diese beschreiben. Zudem können sie zwischen den Begriffen Bauweisen, Bauarten, Bauprinzipien abgrenzen und Beispiele aufzeigen. Anhand einfacher Beispiele erkennen die Studierenden geometrische und werkstofftechnische Größen, die die Höhe der Beanspruchung der einzelnen Konstruktionsgruppen der Zelle beeinflussen. Anhand der Zellenstruktur des A300B2 und B4 wird das erlernte verdeutlicht und im Rahmen einer Fallstudie am A318/A319/A320/A321 vertieft. Exemplarisch sind im Folgenden Übungsaufgaben aus den Gebieten „Konstruktion“ und „Beanspruchungsarten“ aufgelistet: 1) a) Nennen Sie die Konstruktionshauptgruppen und die zugehörigen Konstruktionsgruppen eines Flugzeuges (Starrflügler)! b) Erläutern Sie die Bedeutung der folgenden Begriffe: „Fail Safe“ und „Safe Life“! 2) a) Welche Beanspruchungsarten wirken am Rumpf? b) Leiten Sie die Kesselformeln für Längs- und Umfangsspannung in einem Zylinder bei Druckbeaufschlagung her!
 


[letzte Änderung 11.02.2020]
Inhalt:
Teil Messtechnik
- Grundlagen analoge und digitale Messtechnik, Messfehler
- Temperaturmessung (Thermoelemente, Widerstandsthermometer, Pyrometer)
- Messung mechanischer Größen (Kraft, Druck, Beschleunigung/Vibration, Position, Geschwindigkeit, Drehzahl)
 
Teil Antriebstechnik
- Einführung in die Antriebstechnik von Verkehrsflugzeugen, Überblick über konventionelle Verfahren, Komponenten
- Physikalische/-s Grundlagen/Prinzip des Strahlantriebs, Thermodynamische Grundlagen, Zustandsgrößen und –änderungen,
  theoretischer Hintergrund der Schuberzeugung
- Ableitung einiger Kennziffern (Einheitsmasse, spez. Schub, spez. Brennstoffverbrauch, Vortriebswirkungsgrad, etc.)
  zur Charakterisierung und Bewertung von Triebwerken
 
Teil Zelltechnik
- Konstruktionshauptgruppen, Konstruktionsgruppen, Zelle
- Bauweisen, Bauarten, Bauprinzipien, Beanspruchung
- Zellenstruktur am Beispiel A300B2 und B4
- Analyse der Zellenstruktur A318/A319/A320/A321 mittels AMM

[letzte Änderung 27.04.2016]
Lehrmethoden/Medien:
Vorlesung/Präsentation mit integrierter Übung, Tafelanschrieb, Kopien/Ausdrucke,


[letzte Änderung 11.02.2020]
Literatur:
Teil Messtechnik:
- Messtechnik für Ingenieure und Praktiker, Zimmermann/Ortwig, Shaker Verlag, 2009, ISBN 978-3-8322-8232-5
- Strömungsmesstechnik, Nitsche/Brunn, Springer Verlag, 2006, ISBN–10 3-540-20990-5
- Das Ingenieurwissen Messtechnik, Tränkler/Fischerauer, Springer Vieweg, 2014, ISBN 978-3-662-44029-2
 
Teil Antriebstechnik:
- Flugzeugtriebwerke, Bräunling, Springer Verlag, 2009, ISBN 978-3-540-76368-0
- Gasturbinen und Flugantriebe, Rick, Springer Vieweg, 2013, ISBN 978-3-540-79445-5
- Verdichter für Turbo-Flugtriebwerke, Grieb, Springer Verlag, 2009, ISBN 978-3-540-79445-5
 
Teil Zelltechnik:
- Impulsgeber Luftfahrt, Hinsch, Springer Vieweg, 2013, ISBN 978-3-642-32668-4
- Handbuch der Luftfahrt, Mensen, Springer Vieweg, 2013, ISBN 978-3-642-34401-5
- AMM A318/319/A320/A321, Air France, 1987, Chapter 52, 52, 53,5, 56, 57 (PDF)
- Zellstruktur der Airbusse A300B1 und B4, Lufthansa Technische Schule, 1988 (PDF
 
 
 


[letzte Änderung 11.02.2020]
[Tue Nov 30 13:46:09 CET 2021, CKEY=amaxz, BKEY=avg3, CID=ABBG14, LANGUAGE=de, DATE=30.11.2021]