20 JAHRE - Bayerische Forschungsstiftung
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mechatroniK neue ProJeKte ProJeKtLeitung FZg-augsburg außenstelle der Forschungsstelle für Zahnräder und getriebebau technische universität münchen Prof. Dr.-ing. b.-r. höhn Prof. Dr.-ing. K. stahl beim glaspalast 1 86153 augsburg tel. 0821/999801-0 Fax. 0821/999801-10 ProJeKtPartner L-3 communications magnet-motor gmbh www.magnet-motor.de 84 Mechatronischer Flugzeugradnabenantrieb (Konzeptphase) hauptfahrwerk airbus a320 Flugzeuge fliegen nicht nur mit ihren haupttriebwerken – sie fahren auch damit. ein elektromechanischer antrieb soll die umwelt entlasten und wirtschaftliche Vorteile bringen. Verkehrsflugzeuge führen rollbewegungen auf dem weg zwischen terminal und start-/ Landebahn derzeit durch ineffizienten an- trieb mittels der haupttriebwerke durch. Pro Flugbewegung führt dies zu ca. 30 minuten triebwerkslaufzeit am boden und entspre- chendem Kerosinverbrauch, Lärmbelästigung und abgasemissionen. besonders belastend für Personen wirkt sich dies im bereich der Parkposition des Flugzeugs am Passagiergate aus. Durch den einsatz eines alternativen antriebs für die bodenbewegungen würde es genügen, die Flugtriebwerke erst wenige minuten vor dem start (aufwärmzeit des triebwerks) und fernab vom gate anzulassen bzw. bereits kurz nach der Landung abzustellen. im Forschungsvorhaben wird an der realisierung eines mechatronischen radnabenantriebs für Verkehrsflugzeuge gearbeitet. Ziel ist die entwicklung und erprobung einer kompakten antriebseinheit, bestehend aus einem drehmomentstarken elektromotor und einem kompakten umlaufgetriebe. Das bild zeigt beispielhaft einen möglichen einbauort für den radnabenantrieb. Der ein- bauraum in den Felgen des hauptfahrwerks wird heute weitgehend von den mecha- nischen bremsen für das Flugzeug bean- sprucht. Die antriebseinheiten dort unterzu- bringen, erfordert daher sehr kompakte und möglichst leichte Komponenten. insbesondere für Kurzstreckenflüge, bei denen der anteil der rollbewegungen am boden gegenüber der Flugzeit relativ hoch ist, bietet der einsatz des elektromechanischen antriebs bei gleichzeitiger entlastung der umwelt erhebliche wirtschaftliche Vorteile. in einer ersten Konzeptphase sollen mögliche bauräume und wirkprinzipien untersucht und ein gesamtkonzept aufgestellt werden.
Robotische On-Orbit-Servicing-Technologien Links: satellit zur Lebenszeitverlängerung (oLeV); rechts: beispielszenario für orbitales servicing Das Projekt Forrost hat die entwicklung neuartiger, komfortabel fernsteuerbarer robotersysteme für die raumfahrt zum Ziel, um raumfahrtsysteme mittel- und längerfristig autonom reparieren und warten zu können. satelliten kreisen auf verschiedenen umlaufbahnen (orbits) um die erde, um nützliche Dienste wie navigation, globale wettervorhersage und Live-Übertragungen aus aller welt zu gewährleisten. wenn Probleme auftreten, die satelliten, andere raumfahrtsysteme, astronauten auf der iss oder die bevölkerung auf der erde gefährden, kann die raumfahrtrobotik wertvolle hilfe leisten. Die einsatzbereiche der robotersysteme sind vielfältig: servicing von unkontrollierten sa- telliten im geo-orbit, Lebenszeitverlänge- rung von Kommunikationssatelliten (bild 1); servicing von satelliten in niedrigen und mittleren erdumlaufbahnen (bild 2); wartung und betankung von satelliten; robotische aktivitäten zur Vorbereitung von mond- und mars-Flügen und die präzise Landung im Zielgebiet – um einige beispiele zu nennen. Das Fördervorhaben Forrost soll die notwendigen on-orbit-servicing-technologien vorbereiten und vervollständigen. Das Projekt gliedert sich in die entwicklungsschwerpunkte bewegungsschätzung (methoden zur schätzung der bewegung des Zielsatelliten), Parameteridentifikation (methoden zur iden- ca. 36.000 km ca. 400 km tifikation der Dynamikparameter des servicers und des gekoppelten systems), bahnplanung (methoden zur autonomiesteigerung bei der bewegungsplanung für frei fliegende robotersysteme), regelung (methoden zur realisierung eines reglers für einen frei fliegenden robotischen servicer), Ka-band-Kommunikation und stereo-Videosystem (aufbau und charakterisierung einer Ka-band-Kommunikationsstrecke mit einem leistungsfähigen Videosystem) sowie autonomie und Kollisionserkennung (methoden zur Kollisionserkennung und -vermeidung mit Fokus auf frühzeitiger erkennung von gefahrensituationen und erarbeitung geeigneter, autonomer Problemlösungen in echtzeit). mechatroniK neue ProJeKte ProJeKtLeitung Deutsches Zentrum für Luft- und raumfahrt e. V. (DLr) robotik und mechatronik Zentrum münchner straße 20 82234 weßling Prof. Dr. gerd hirzinger tel. 08153 / 28-2400 Fax 08153 / 28-1134 www.robotic.de gerd.hirzinger@dlr.de ProJeKtPartner Friedrich-alexander-universität erlangen-nürnberg Lehrstuhl für Zuverlässige schaltungen und systeme www.lzs.eei.uni-erlangen.de hochschule hof Fakultät informatik www.hochschule-hof.de Julius-maximilians-universität würzburg Lehrstuhl für informatik Vii: robotik und telematik www7.informatik.uni-wuerzburg.de technische universität münchen Lehrstuhl für raumfahrttechnik www.lrt.mw.tum.de spacetech automation und robotics www.spacetech-i.com Kayser-threde gmbh geschäftsentwicklung www.kayser-threde.com Zentrum für telematik e. V www.telematik-zentrum.de 85
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Mechatronischer Flugzeugradnabenantrieb<br />
(Konzeptphase)<br />
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Flugzeuge fliegen nicht nur mit ihren haupttriebwerken – sie fahren auch damit.<br />
ein elektromechanischer antrieb soll die umwelt entlasten und wirtschaftliche<br />
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Verkehrsflugzeuge führen rollbewegungen<br />
auf dem weg zwischen terminal und start-/<br />
Landebahn derzeit durch ineffizienten an-<br />
trieb mittels der haupttriebwerke durch. Pro<br />
Flugbewegung führt dies zu ca. 30 minuten<br />
triebwerkslaufzeit am boden und entspre-<br />
chendem Kerosinverbrauch, Lärmbelästigung<br />
und abgasemissionen. besonders belastend<br />
für Personen wirkt sich dies im bereich der<br />
Parkposition des Flugzeugs am Passagiergate<br />
aus. Durch den einsatz eines alternativen antriebs<br />
für die bodenbewegungen würde es<br />
genügen, die Flugtriebwerke erst wenige minuten<br />
vor dem start (aufwärmzeit des triebwerks)<br />
und fernab vom gate anzulassen bzw.<br />
bereits kurz nach der Landung abzustellen.<br />
im Forschungsvorhaben wird an der realisierung<br />
eines mechatronischen radnabenantriebs<br />
für Verkehrsflugzeuge gearbeitet. Ziel<br />
ist die entwicklung und erprobung einer<br />
kompakten antriebseinheit, bestehend aus<br />
einem drehmomentstarken elektromotor und<br />
einem kompakten umlaufgetriebe.<br />
Das bild zeigt beispielhaft einen möglichen<br />
einbauort für den radnabenantrieb. Der ein-<br />
bauraum in den Felgen des hauptfahrwerks<br />
wird heute weitgehend von den mecha-<br />
nischen bremsen für das Flugzeug bean-<br />
sprucht. Die antriebseinheiten dort unterzu-<br />
bringen, erfordert daher sehr kompakte und<br />
möglichst leichte Komponenten.<br />
insbesondere für Kurzstreckenflüge, bei<br />
denen der anteil der rollbewegungen am<br />
boden gegenüber der Flugzeit relativ hoch<br />
ist, bietet der einsatz des elektromechanischen<br />
antriebs bei gleichzeitiger entlastung<br />
der umwelt erhebliche wirtschaftliche<br />
Vorteile. in einer ersten Konzeptphase sollen<br />
mögliche bauräume und wirkprinzipien untersucht<br />
und ein gesamtkonzept aufgestellt<br />
werden.