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    Fuselage, Rear Fuselage and Empennage with Cabin and Cargo Architecture Solution validation and Technologies for H2 integration
    The FASTER-H2 project will validate, down select, mature and demonstrate key technologies and provide the architectural integration of an ultra-efficient and hydrogen enabled integrated airframe for targeted ultra-efficient Short/Medium Range aircraft (SMR), i.e. 150-250 PAX and 1000-2000nm range. To enable climate-neutral flight, aircraft for short and medium-range distances have to rely on ultra-efficient thermal energy-based propulsion technologies using sustainable drop-in and non-drop-in fuels. Besides propulsion, the integration aspects of the fuel tanks and distribution system as well as sustainable materials for the fuselage, empennage are essential to meet an overarching climate-neutrality of the aviation sector. Green propulsion and fuel technologies will have a major impact on the full fuselage, including the rear fuselage, the empennage structure as well as cabin and cargo architecture in so far as the integration of storage and the integration of systems for the chosen energy source are concerned (H2, direct burn, fuel cell). Not only do the specific properties of hydrogen necessitate a re-consideration of typical aircraft configurations, requiring new design principles formulation and fundamental validation exercises, but they also raise a large number of important follow-on questions relating to hydrogen distribution under realistic operational constraints and safety aspects. The project will explore and exploit advanced production technologies for the integrated fuselage / empennage to reduce production waste and increase material and energy exploitation with Integrated Fuselage concept selected (maturity TRL3/4) until end of first phase in 2025. An anticipated route to TRL6 until end of the Clean Aviation programme in 2030 will ensure entry-into-service in 2035.
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    Flugzeugübergreifende Analyse und Testerstellung auf Basis von In-Service Daten
    Durch neue Entwicklungsmethoden und Technologiefortschritt hat der Umfang und Informationsgehalt an verfügbaren Betriebsdaten von Flugzeugen immens zugenommen. Besonders die Berücksichtigung von fliegenden Flotten verspricht eine hohe Diversität und statistische Signifikanz. Es ergeben sich im Betrieb Fehlerszenarien, die mit heutigen Testmethoden auf Grund der Komplexität und Dimension des Testraums nicht abzudecken sind. Allerdings lassen sich die großen Datenmengen ohne passende Werkzeuge manuell nicht nutzen. Im Zuge der Verknüpfung des Testprozesses mit den Betriebsdaten sollen daher zwei Aspekte untersucht werden. Für heutige Systementwicklungen sind keine Testmethoden und Werkzeuge verfügbar, um eine direkte Korrelation mit den real fliegenden Systemen herzustellen. Daher sollen Methoden zur Generierung einer charakteristischen Auswahl von Tests aus Daten entwickelt werden. Dies ermöglicht die Analyse, ob sich die Systeme im nominalen Betriebsfall äquivalent verhalten, bzw. ob ein neues System ungewolltes Verhalten verhindert hätte. Als zweiter Aspekt soll eine Ursachenanalyse auf Basis von Betriebsdaten mit ergänzenden Systemtests entwickelt werden. Die Ursache von Fehlereffekten oder Anomalien in Daten zu finden, wird bei steigender Systemkomplexität zunehmend aufwändig. Die Betriebsdaten von vielen Flügen können hier als wertvolle Referenz für das Nominalverhalten dienen. Durch geeignete Methoden sollen automatisiert Abweichungen identifiziert und hinsichtlich der Ursache analysiert werden. Ergänzende Systemtests, ggf. mit realer Systemhardware, sind ein Mittel, um einen detaillierteren Einblick auf das Systemverhalten zu erhalten. Darüber hinaus ist mit entsprechend iterativen Analysetechniken das Eingrenzen der Ursache z.B. durch automatisierte Fehlerinjektion am Teststand möglich. Sowohl die Ursachenanalysen auf Basis von Tests als auch deren Automatisierung sollen entwickelt werden.
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    Fortschrittliches sensor- und beobachterbasiertes Netzwerk zur Überwachung von Flugzeugstrukturlasten
    In AdLoNet wird ein fortschrittliches Sensor- und Beobachternetzwerk zur Überwachung von Fluglasten entwickelt. Die vom Netzwerk gelieferten komplementären Daten von Lastsensoren und Lastenbeobachtern werden fusioniert und ermöglichen eine besonders hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit in der Überwachung von Strukturlasten und Bestimmung von Lastverteilungen. Die neue Methode stellt damit eine geeignete Grundlage zur Lastenregelung dar. Die TUHH liefert Lastsensoren, einen Lastenbeobachter und Datenfusions- und Analysefunktionen. Das DLR entwickelt zur weiteren Stützung einen für das Lastenüberwachungsnetzwerk angepassten, kamerabasierten Sensor zur Deformationsmessung. Das KMU IBK fokussiert die Entwicklung von Lastenbeobachtermethoden sowie Datenfusions- und Analysefunktionen.
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    Zustandsdiagnose sensorarmer Systeme
    OBSERVATOR trägt zu einer leistungsfähigen und effizienten Luftfahrt bei, indem es neue Erkenntnisse für effiziente und vorausschauende Instandhaltungsverfahren für Flugzeugkomponenten gewinnt, die die Potentiale der Digitalisierung einbeziehen. Im Fokus stehen Komponenten ohne eigene Sensorik, mit Schwerpunkt auf dem Fahrwerk. Aufgrund der hohen Maintenance-Kosten dieses System ist eine möglichst bedarfsorientierte Wartung anzustreben. Die hierfür nötige Zustandsüberwachung mittels Sensorik am/im System ist z.B. aufgrund der harschen Betriebsbedingungen nicht direkt möglich. Im Rahmen des Projekts OBSERVATOR soll daher ein Konzept zur Überwachung des Systems mittels „virtueller Sensorik“ untersucht werden. Der Begriff „virtuelle Sensorik“ meint die Nutzung der Daten von (vorhandener) Sensorik in umliegenden Systemen/Bereichen des Flugzeugs zur indirekten Identifizierung des Verschleißes des sensorarmen bzw. -losen Systems. Hierzu werden sog. Beobachter entwickelt, die die Belastung auf des sensorarme System schätzen. Der hierdurch induzierte Verscheiß soll im Anschluss durch sog. Diagnoseagenten bestimmt werden. Hieraus sollen schließlich sog. Prognoseagenten die Restlebensdauer der verschiedenen Systemkomponenten abschätzen können. Die so erfassten Zustandsdaten der einzelnen Systemkomponenten sollen in einem digitalen Zwilling gesammelt und archiviert werden, sodass stets ein aktuelles Systemzustandsbild vorhanden und eine Nachverfolgbarkeit der Komponentenlebenszyklen über verschiedene Flugzeuge hinweg gewährleistet ist.
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    Intelligent Thermal Networks - Neue Kühltechnologien und energieoptimierte Betriebskonzepte
    Gegenwärtige Studien zu (hybrid-) elektrischem Fliegen sind sehr auf die elektrischen Komponenten und den Antriebsstrang fokussiert und berücksichtigen den Aspekt der thermischen Lasten, die viel höher sind als bei konventionellen Flugzeugarchitekturen, nur unzureichend. Konventionelle Kühlsystem-Lösungen sind für die neuen Umgebungen nicht geeignet, weil sie eine große Auswirkung auf die Gesamtflugzeug-Leistung haben, zum Beispiel zusätzliches Gewicht und aerodynamische Verluste durch große Staulufteinlässe. Daher benötigen neue Flugzeug-Architekturen innovative, integrierte Lösungen zum thermischen Management, die ein elektrisches Fliegen überhaupt erst effizient ermöglichen. Ziele des Verbundvorhabens sind die Entwicklung innovativer Kühlsysteme und neuer Architekturen und deren intelligente Integration in den Gesamtentwurf einer (hybrid-)elektrischen Flugzeugarchitektur. Dieses schließt die Steuerung und Regelung mit ein, die eine Optimierung des Gesamtsystems erlauben.
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    Optimale Many-Core IMA Architekturen und frühzeitige Absicherung durch Simulation
    Im Vorhaben MC-ADAMS wird im engen Verbund der Institute für Flugzeug-Systemtechnik (FST) und Eingebettete Systeme (ES) der TU Hamburg sowie der Institute für Datentechnik und Kommunikationsnetze (IDA) und Flugführung (IFF) der TU Braunschweig eine Technologie- und Konzeptbewertung von modularisierten Applikationen für Integrierte Modulare Avionik (IMA) auf Many-Core-Systemen durchgeführt. Systeme heutiger Flugzeuggenerationen basieren zu einem überwiegenden Teil auf IMA. Allerdings sind IMA Plattformen Single-Core und für rechenintensive Applikationen nicht optimal. Anwendungen wie Flugregelung werden bislang nicht auf IMA-Plattformen ausgeführt. Um zukünftige Applikationen mit steigenden Anforderungen in Bezug auf Ressourcen und deren Verteilung auf Many-Core Architekturen sicher und optimal auszulegen und zu integrieren, müssen die speziellen Anforderungen wie Partitionierung, Redundanz und Dissimilarität deutlich effizienter sichergestellt werden, um in Flugzeugen zum Einsatz zu kommen. Daher sind für zukünftige Systemansätze neue Wege erforderlich. Das Projekt MC-ADAMS wird dafür Konzepte aufzeigen. An konkreten IMA Plattform Beispielen mit Applikationen gemischter Kritikalität soll die Umsetzung exemplarisch realisiert und nachgewiesen werden. Dabei bringen die beteiligten Partner (TUHH und TUBS) ihre jeweilige Expertise für IMA-basierte Software-Applikationen für Systeme (FST) und Flugsteuerung (IFF) ein. Werkzeuge zur Auslegung und Simulation von IMA-Architekturen und -Plattformen (FST) und die Verteilung und Analyse von sicherheitskritischen Applikationen auf Many-Core-Systemen (ES und IDA) werden erweitert und im Projekt angewandt. Es soll gezeigt werden, wie zukünftige Applikationen durch Many-Core in Bezug auf neue Architekturen, optimierte Rechenleistung, (Energie-)Effizienz, Verteilung und Entwicklungskosten und zu bewerten sind. Die förderpolitischen Ziele „Gesamtsystemfähigkeit“ sowie „leistungsfähige sichere und sparsame Systeme“ werden adressiert.
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    Sicherheitsanalyse und Zustandsüberwachung für Hubschrauber-Heckausleger mit elektrisch angetriebener Schuberzeugung und -steuerung
    Ziel des Gesamtverbundes ist der Machbarkeitsnachweis eines flugmechanisch optimierten vollelektrischen Heckauslegers für einen Haupt-/Heckrotor-Hubschrauber. Drehmomentausgleich und Giersteuerung werden von elektrischen Systemen übernommen, die den Antrieb über Wellenanlage/Zwischengetriebe bzw. die Steuerung über das Hydrauliksystem ersetzen. Die TUHH unterstützt dabei die Auswahl und Bewertung möglicher Systemarchitekturen. Diese Systemarchitekturen werden Sicherheitsanalysen unterzogen, sodass die Konformität der Konzepte mit den Zulassungsvorschriften der zivilen Luftfahrt sichergestellt wird. Um katastrophale Auswirkungen von Fehlern zu vermeiden, wird die TUHH Redundanzkonzepte des Antriebs und der Blattsteuerung erstellen, sowie Möglichkeiten der Zustandsüberwachung und Fehlererkennung entwickeln. Durch die anschließende Simulation von Fehlerfällen werden Erkenntnisse über den degradierten Betrieb gewonnen. Um geeignete Randbedingungen und Parameter für die Simulation zu erhalten arbeitet die TUHH an der flugmechanischen Simulation mit. Somit können optimale Betriebsparameter ermittelt werden. Die finale Bewertung stützt sich auf Versuche an einem Heckausleger-Iron-Bird, welcher aus SH09 Komponenten besteht. Die Versuche am Technologiedemonstrator werden von der TUHH unterstützt, um die Annahmen der Simulationsmodelle zu bewerten und eine Überprüfung des Redundanzkonzepts durchzuführen.
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