Energiesysteme für die Raumfahrt at Universität Stuttgart

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Wie hoch sind jeweils die typischen prozentualen Anteile der Kraftstoffkosten und der Wartungskosten an den Betriebskosten (DOC's) eines Verkehrsflugzeuges?

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Wieviel (Euro) darf jeweils ein kg Gewichtseinsparung im Flugzeugbau und in der Raumfahrt kosten?

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In welchem Bereich liegen die Reißlängen von Alu-Legierungen und welche Reißlängen könnten in den Werkstoffen auf Basis von Carbon-Nano-Tubes zukünftig erreicht werden?

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Erläutern Sie die "Mittragende Breite" anhand eines I-Trägers unter Biegebelastung.

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Welche mechanischen Eigenschaften werden an die Leichtbauwerkstoffe im Bereich der Luft- und Raumfahrt gestellt? Nennen Sie 5 Eigenschaften.

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Welche funktionellen Eigenschaften werden an die Leichtbauwerkstoffe der Luft- und Raumfahrt gestellt? Nennen Sie 4 Eigenschaften.

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Was ist ARALL?

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Welche Aufgabe übernimmt die Leichtbaumethode "Gestaltleichtbau" bei der Auslegung einer Leichtbaustruktur?

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Was verstehen Sie unter "Passiver Leichtbau" und "Aktiver Leichtbau"? Nennen Sie jeweils ein Beispiel.

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Warum ist die Festigkeit der Magnesiumlegierungen oft nicht ausnutzbar?

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Was sind GLARE und ARALL?

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Sortieren Sie die Werkstoffe CFK-UD, Aramid-UD, Glas-UD und Titan aufsteigend nach ihrer Bruchdehnung und nach ihrer Dichte.

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Energiesysteme für die Raumfahrt

Wie hoch sind jeweils die typischen prozentualen Anteile der Kraftstoffkosten und der Wartungskosten an den Betriebskosten (DOC's) eines Verkehrsflugzeuges?

Kraftstoff- und Wartungskosten betragen jeweils etwa 15% der DOC's

Energiesysteme für die Raumfahrt

Wieviel (Euro) darf jeweils ein kg Gewichtseinsparung im Flugzeugbau und in der Raumfahrt kosten?

Flugzeugbau: dreistellige Größenordnung; 100-999 euro -> einige hundert Euro

Raumfahrt: vierstellige Größenordnung: 1000-9999 euro -> einige tausend Euro

Energiesysteme für die Raumfahrt

In welchem Bereich liegen die Reißlängen von Alu-Legierungen und welche Reißlängen könnten in den Werkstoffen auf Basis von Carbon-Nano-Tubes zukünftig erreicht werden?

-Stahl: 10km

-Titan: 20km

-AL-Legierungen: 15km

-unidirektionell verstärktes CFK: 100km

Werkstoffe auf Basis von Carbon-Nano-Tubes: zukünftig bis zu 2000km erreichbar

Energiesysteme für die Raumfahrt

Erläutern Sie die "Mittragende Breite" anhand eines I-Trägers unter Biegebelastung.

Wenn die Breite der Flansche eines Biegeträgers im Verhältnis zur Länge groß ist, tragen die nicht mehr voll mit. Da nicht mehr von einer konstanten Spannung ausgegangen werden kann, muss mit einer reduzierten tragenden Breite gerechnet werden. Es tritt ein sogenanter Shear-Lag-Effekt auf.

Energiesysteme für die Raumfahrt

Welche mechanischen Eigenschaften werden an die Leichtbauwerkstoffe im Bereich der Luft- und Raumfahrt gestellt? Nennen Sie 5 Eigenschaften.

geringe Dichte
hohe Festigkeit

hohe Steifigkeit

hohe Bruchdehnung

geringe Kerbempfindlichkeit

hohe Lochleibungsfestigkeit

hohe Schadenstoleranzhohe
hohe Zeitstandsfestigkeit (Kriechen)

hohes Energieaufnahmevermögen

konstruierbare Anisotropie

hohe Dämpfung

Energiesysteme für die Raumfahrt

Welche funktionellen Eigenschaften werden an die Leichtbauwerkstoffe der Luft- und Raumfahrt gestellt? Nennen Sie 4 Eigenschaften.

Wärmeleitfähigkeit
Wärmeausdehnung
elektrische Leitfähigkeit
Radar-Transparenz

schlechte Brennbarkeit

Energiesysteme für die Raumfahrt

Was ist ARALL?

Aramid Aluminium Laminate

Energiesysteme für die Raumfahrt

Welche Aufgabe übernimmt die Leichtbaumethode "Gestaltleichtbau" bei der Auslegung einer Leichtbaustruktur?

Durch Formgebung wird die Bauteilmasse minimiert.

Bsp.: Topologieoptimierung

Energiesysteme für die Raumfahrt

Was verstehen Sie unter "Passiver Leichtbau" und "Aktiver Leichtbau"? Nennen Sie jeweils ein Beispiel.

Passiver Leichtbau:
Strukturelemente übernehmen zusätzliche Aufgaben

-> Bsp.: Integraltank

Aktiver Leichtbau:

Bereits vorhandene Systeme werden modifiziert oder erweitert, wodurch beispielsweise auftretende Lasten verringert werden

-> Bsp.: Manöverlaststeuerung

Energiesysteme für die Raumfahrt

Warum ist die Festigkeit der Magnesiumlegierungen oft nicht ausnutzbar?

Besitzen bei Druckbeanspruchung eine niedrige Fließgrenze.

Energiesysteme für die Raumfahrt

Was sind GLARE und ARALL?

Hybridwerkstoffe
GLARE: Glassfibre Aluminium Reinforced

ARALL: Aramide Aluminium Laminate

Energiesysteme für die Raumfahrt

Sortieren Sie die Werkstoffe CFK-UD, Aramid-UD, Glas-UD und Titan aufsteigend nach ihrer Bruchdehnung und nach ihrer Dichte.

Bruchdehnung: CFK-UD<Aramid-UD<Glas-UD<Titan

Dichte: Aramid-UD<CFK-UD<Glas-UD<Titan

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