1. Hydraulische Energiesysteme
2. Elektrische Energiesysteme
3. Klimaanlagen und Bordkühlsysteme
4. Eisschutzsysteme
5. Kraftstoffsysteme
6. More-Electric Aircraft und elektrisches Fliegen
7. Brennstoffzellensysteme und Wasserstoff
   

• Moir, Seabridge: Aircraft Systems
• Green: Aircraft Hydraulic Systems
• Torenbek: Synthesis of Subsonic Airplane Design
• SAE1991: ARP; Air Conditioning Systems for Subsonic Airplanes

• Aerodynamik (Fundamentalgleichungen; kompressible und inkompressible Strömungen; Flügelprofile und Tragflächen; Reibungsbehaftete Strömungen)
• Flugmechanik (Bewegungsgleichungen; Flugleistung; Steuerflächen, Beiwerte; Längsstabilität und Steuerung; Trimmzustände; Flugmanöver)

• Schlichting, H.; Truckenbrodt, E.: Aerodynamik des Flugzeuges I und II
• Etkin, B.: Dynamics of Atmospheric Flight
• Sachs/Hafer: Flugmechanik
• Brockhaus: Flugregelung
• J.D. Anderson: Introduction to flight

Inhalt:

• Dynamik der Längsbewegung
• stationärer unsymmetrischer Flug
• Flugmanöver der Seitenbewegung
• Dynamik der Seitenbewegung
• Methoden der Flugsimulation
• Experimentelle Methoden der Flugmechanik
• Modellvalidierung mit Parameteridentifikation
  
  

• Schlichting, H.; Truckenbrodt, E.: Aerodynamik des Flugzeuges I und II
• Etkin, B.: Dynamics of Atmospheric Flight
• Sachs/Hafer: Flugmechanik
• Brockhaus: Flugregelung
• J.D. Anderson: Introduction to flight

Einführung in den Flugzeugentwurfsprozess

1. Einführung/Ablauf der Flugzeugentwicklung/Verschiedene Flugzeugkonfigurationen
2. Anforderungen und Auslegungsziele, wesentliche Auslegungsparameter (u.a. Nutzlast-Reichweiten-Diagramm)
3. Statistische Methoden im Gesamtentwurf/Datenbankmethoden
4. Kabinenauslegung (Rumpfdimensionierung, Ausstattung, Ladesysteme)
5. Grundlagen des aerodynamischen Entwurfs (Polare, Geometrie, 2D/3DAerodynamik)
6. Flügelgeometrie
7. Leitwerke und Fahrwerk
8. Grundlagen der Triebwerksdimensionsierung und -integration
9. Grundlagen der Flugleistungsauslegung für den Reiseflug
10. Auslegung Start u. Landung (Streckenberechnung)
11. Lasten (Festigkeitsauslegung, V-n-Diagramm)
12. Betriebskosten

J. Roskam: "Airplane Design"

D.P. Raymer: "Aircraft Design - A Conceptual Approach"

J.P. Fielding: "Introduction to Aircraft Design"

Jenkinson, Simpkon, Rhods: "Civil Jet Aircraft Design"

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist der Erwerb von Kenntnissen zu Flugzeug-Kabinensystemen und zu Betriebsabläufen in der Kabine. Es soll ein grundlegendes Verständnis für den systemtechnischen Aufwand zur Aufrechterhaltung eines bei Reiseflughöhe künstlichen, aber angenehmen und sicheren Arbeits- und Aufenthaltsraumes erreicht werden. Weiterhin sollen Kenntnisse zum Betrieb und zur Wartung des Arbeitssystems Kabine erworben werden.

Die Vorlesung vermittelt einen umfassenden Überblick über aktuelle Kabinentechnik und Kabinensysteme in modernen Verkehrsflugzeugen. Die Erfüllung von Anforderungen an das zentrale Arbeitssystem Kabine werden anhand der Themengebiete Komfort, Ergonomie, Faktor Mensch, Betriebsprozesse, Wartung und Energieversorgung behandelt:
• Werkstoffe in der Kabine
• Ergonomie und Human Factors
• Kabinen-Innenausstattung und nicht-elektrische Systeme
• Kabinenelektrik und Beleuchtung
• Kabinenelektronik, Kommunikations-, Informations- und Unterhaltungssysteme
• Kabinen- und Passagierprozesse
• RFID-Kennzeichnung von Flugzeugbauteilen
• Energiequellen und Energiewandlung für den Betrieb

- Skript zur Vorlesung
- Jenkinson, L.R., Simpkin, P., Rhodes, D.: Civil Jet Aircraft Design. London: Arnold, 1999
- Rossow, C.-C., Wolf, K., Horst, P. (Hrsg.): Handbuch der Luftfahrzeugtechnik. Carl Hanser Verlag, 2014
- Moir, I., Seabridge, A.: Aircraft Systems: Mechanical, Electrical and Avionics Subsystems Integration, Wiley 2008
- Davies, M.: The standard handbook for aeronautical and astronautical engineers. McGraw-Hill, 2003
- Kompendium der Flugmedizin. Verbesserte und ergänzte Neuauflage, Nachdruck April 2006. Fürstenfeldbruck, 2006
- Campbell, F.C.: Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials. Elsevier Ltd., 2006

State space methods (single-input single-output)

• State space models and transfer functions, state feedback 
• Coordinate basis, similarity transformations 
• Solutions of state equations, matrix exponentials, Caley-Hamilton Theorem
• Controllability and pole placement 
• State estimation, observability, Kalman decomposition 
• Observer-based state feedback control, reference tracking 
• Transmission zeros
• Optimal pole placement, symmetric root locus 
Multi-input multi-output systems
• Transfer function matrices, state space models of multivariable systems, Gilbert realization 
• Poles and zeros of multivariable systems, minimal realization 
• Closed-loop stability
• Pole placement for multivariable systems, LQR design, Kalman filter 

Digital Control
• Discrete-time systems: difference equations and z-transform 
• Discrete-time state space models, sampled data systems, poles and zeros 
• Frequency response of sampled data systems, choice of sampling rate 

System identification and model order reduction 
• Least squares estimation, ARX models, persistent excitation 
• Identification of state space models, subspace identification 
• Balanced realization and model order reduction 

Case study
• Modelling and multivariable control of a process evaporator using Matlab and Simulink 
Software tools
• Matlab/Simulink

• Werner, H., Lecture Notes „Control Systems Theory and Design“
• T. Kailath "Linear Systems", Prentice Hall, 1980
• K.J. Astrom, B. Wittenmark "Computer Controlled Systems" Prentice Hall, 1997
• L. Ljung "System Identification - Theory for the User", Prentice Hall, 1999

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist der Erwerb von Kenntnissen zu Computer- und Kommunikationstechnik bei elektronischen Systemen in der Kabine und im Flugzeug. Software, mechanische und elektronische Systemkomponenten wirken heute so intensiv zusammen, dass dies für den Systemtechniker ein grundlegendes Verständnis von Kabinenelektronik und Avionik erfordert.

Die Vorlesung vermittelt die Grundlagen zum Aufbau und der Funktionsweise von Computern und Datennetzwerken und fokussiert dann auf aktuelle Prinzipien und Anwendungen bei integrierter modularer Avionik (IMA), Aircraft Data Communication Networks (ADCN), Kabinenelektronik und Kabinennetzwerken: 
• Historie der Computer- und Netzwerktechnik
• Schichtenmodell in der Computertechnik
• Rechnerarchitekturen (PC, IPC, Embedded Systeme)
• BIOS, UEFI und Betriebssystem (OS)
• Programmiersprachen (Maschinencode und Hochsprachen)
• Applikationen und Schnittstellen zur Anwendungsprogrammierung
• Externe Schnittstellen (seriell, USB, Ethernet)
• Schichtenmodell in der Netzwerktechnik
• Netzwerktopologien
• Netzwerkkomponenten
• Buszugriffsverfahren
• Integrierte modulare Avionik (IMA) und Aircraft Data Communication Networks (ADCN)
• Kabinenelektronik und Kabinennetzwerke

- Skript zur Vorlesung
- Schnabel, P.: Computertechnik-Fibel: Grundlagen Computertechnik, Mikroprozessortechnik, Halbleiterspeicher, Schnittstellen und Peripherie. Books on Demand; 1. Auflage, 2003
- Schnabel, P.: Netzwerktechnik-Fibel: Grundlagen, Übertragungstechnik und Protokolle, Anwendungen und Dienste, Sicherheit. Books on Demand; 1. Auflage, 2004
- Wüst, K.: Mikroprozessortechnik: Grundlagen, Architekturen und Programmierung von Mikroprozessoren, Mikrocontrollern und Signalprozessoren. Vieweg Verlag; 2. aktualisierte und erweiterte Auflage, 2006 

Kabinenelektronik und Kabinennetzwerken: 
• Historie der Computer- und Netzwerktechnik
• Schichtenmodell in der Computertechnik
• Rechnerarchitekturen (PC, IPC, Embedded Systeme)
• BIOS, UEFI und Betriebssystem (OS)
• Programmiersprachen (Maschinencode und Hochsprachen)
• Applikationen und Schnittstellen zur Anwendungsprogrammierung
• Externe Schnittstellen (seriell, USB, Ethernet)
• Schichtenmodell in der Netzwerktechnik
• Netzwerktopologien
• Netzwerkkomponenten
• Buszugriffsverfahren
• Integrierte modulare Avionik (IMA) und Aircraft Data Communication Networks (ADCN)
• Kabinenelektronik und Kabinennetzwerke

- Skript zur Vorlesung
- Schnabel, P.: Computertechnik-Fibel: Grundlagen Computertechnik, Mikroprozessortechnik, Halbleiterspeicher, Schnittstellen und Peripherie. Books on Demand; 1. Auflage, 2003
- Schnabel, P.: Netzwerktechnik-Fibel: Grundlagen, Übertragungstechnik und Protokolle, Anwendungen und Dienste, Sicherheit. Books on Demand; 1. Auflage, 2004
- Wüst, K.: Mikroprozessortechnik: Grundlagen, Architekturen und Programmierung von Mikroprozessoren, Mikrocontrollern und Signalprozessoren. Vieweg Verlag; 2. aktualisierte und erweiterte Auflage, 2006 

Ziele der problemorientierten Lehrveranstaltung sind der Erwerb von Kenntnissen zum Vorgehen beim Systementwurf mittels der formalen Sprachen SysML/UML, das Kennenlernen von Werkzeugen zur Modellierung und schließlich die Durchführung eines Projekts mit Methoden und Werkzeugen des Model-Based Systems Engineering (MBSE) auf einer realistischen Hardwareplattform (z.B. Arduino®, Raspberry Pi®):
• Was ist ein Modell?
• Was ist Systems Engineering?
• Überblick zu MBSE Methodiken
• Die Modellierungssprachen SysML/UML
• Werkzeuge für das MBSE
• Vorgehensweisen beim MBSE 
• Anforderungsspezifikation, funktionale Architektur, Lösungsspezifikation
• Vom Modell zum Softwarecode
• Validierung und Verifikation: XiL-Methoden
• Begleitendes MBSE-Projekt

- Skript zur Vorlesung
- Weilkiens, T.: Systems Engineering mit SysML/UML: Modellierung, Analyse, Design. 2. Auflage, dpunkt.Verlag, 2008
- Holt, J., Perry, S.A., Brownsword, M.: Model-Based Requirements Engineering. Institution Engineering & Tech, 2011

• Linear Parameter-Varying (LPV) Gain Scheduling
  
  - Linearizing gain scheduling, hidden coupling
  - Jacobian linearization vs. quasi-LPV models
  - Stability and induced L2 norm of LPV systems
  - Synthesis of LPV controllers based on the two-sided projection lemma
  - Simplifications: controller synthesis for polytopic and LFT models
  - Experimental identification of LPV models
  - Controller synthesis based on input/output models
  - Applications: LPV torque vectoring for electric vehicles, LPV control of a robotic manipulator

• Control of Multi-Agent Systems
  
  - Communication graphs
  - Spectral properties of the graph Laplacian
  - First and second order consensus protocols
  - Formation control, stability and performance
  - LPV models for agents subject to nonholonomic constraints
  - Application: formation control for a team of quadrotor helicopters
  
  
• Linear and Nonlinear Model Predictive Control based on LMIs
  

• Werner, H., Lecture Notes "Advanced Topics in Control"
• Selection of relevant research papers made available as pdf documents via StudIP

Das SE-ZERT® Programm (vgl. https://www.sezert.de/de/anwaerter-de.html) ist eine Weiterbildung zum „Certified Systems Engineer (GfSE)®“. An der TUHH baut diese Weiterbildung auf der Vorlesung und Übung Systems Engineering auf. Es wurde von der GfSE e.V. zusammen mit dem TÜV Rheinland als Personenzertifikat entwickelt. Das Programm orientiert sich an der EN ISO/IEC 17024 zur Personenzertifizierung.

Trainingsinhalte sind:

- Grundlagen des Systems Engineering (inkl. Einführung)

- Projektübergreifende Schnittstellen

- Schnittstellen des Systems Engineering zu Projekt Management

- Systems Engineering Management

- Anforderungsmanagement und Validierung & Verifikation

- Realisationsprozesse

- Querschnittsfunktionen innerhalb von Entwicklungsprojekten

- Berücksichtigung von operationellen Aspekten und der Stilllegung im Design

- Konfliktmanagement und soziale Kompetenz

Als Trainingsanbieter ist das TUHH-Institut für Flugzeug-Kabinensysteme korporatives Mitglied der GfSE und bereitet als akkreditierte Trainingsstelle die Studierenden optimal und unabhängig auf die Zertifizierung vor, die von einem Prüfungsausschuss der SE-ZERT® Assessorengruppe der GfSE e.V. auf SE Wissen geprüft werden. Somit soll und wird eine hohe Qualität dieser Weiterbildung sichergestellt. Mit einem SE-ZERT® Zertifikat sind Absolventen branchenübergreifend für Ihre Arbeit als Systems Engineer in der Industrie qualifiziert. Die Weiterbildung wird an der TUHH in deutscher, sonst aber vielfach auch in englischer Sprache weltweit angeboten. SE-ZERT® an der TUHH richtet sich an Studierende im Masterstudiengang. Das SE-ZERT® Programm unterscheidet vier Qualifikationsebenen, die aufeinander aufbauen. Für Absolventen der TUHH erfolgt der Einstieg nach Wissensvermittlung und erfolgreich abgelegter Prüfung über die Ebene D. Aufbauend können Ingenieure mit Berufserfahrung die Ebene C mit dem Ziel der Mitarbeit im Team anstreben, gefolgt von der Ebene B mit dem Ziel „Anwenden“ und u.U. dem Führen von kleinen Projekten. Die höchste Qualifikationsebene ist die Ebene A mit dem Ziel zu eigenen Problemformulierungen, Lösungen, Begründungen, Folgerungen, Interpretationen oder Wertungen zu gelangen und diese anderen auch vermitteln zu können.

Das Ziel des Zertifikats ist die Etablierung eines branchenübergreifenden Standards für Systems Engineering mit praktischen Übungen und praxisnahen Inhalten. Basis hierzu ist das INCOSE Systems Engineering Handbuch (in dt. oder engl. Ausgabe) als auch die Norm ISO/IEC 15288 und angrenzende Normen des Systems Engineering.

INCOSE Systems Engineering Handbuch - Ein Leitfaden für Systemlebenszyklus-Prozesse und -Aktivitäten, GfSE (Hrsg. der deutschen Übersetzung), ISBN 978-3-9818805-0-2.

ISO/IEC 15288 System- und Software-Engineering - System-Lebenszyklus-Prozesse (Systems and Software Engineering - System Life Cycle Processes).

1. Einführung und Überblick
2. Geschäftsmodelle von Luftverkehrsgesellschaften
3. Interdependenzen der Flugplanung (Netzwerkmanagement, Slot Management, Netzstrukturen, Umlaufplanung)
4. Operative Flugvorbereitung (Beladung, Nutzlast/Reichweite, etc.)
5. Flottenpolitik
6. Flugzeugbewertung und Flottenplanung
7. Aufbau und Organisation einer Luftverkehrsgesellschaft
8. Instandhaltung von Flugzeugen

bis SoSe 2022

Volker Gollnick, Dieter Schmitt: The Air Transport System, Springer Berlin Heidelberg New York, 2014

Paul Clark: “Buying the Big Jets”, Ashgate 2008

Mike Hirst: The Air Transport System, AIAA, 2008

Einführung und Motivation Flugführungsprinzipien

Cockpit- und Avioniksysteme (Cockpitgestaltung, Cockpitausrüstung, Bus- und Rechnersysteme)

Luftverkehrsmanagement (Luftraumstrukturen, Organisation der Flugsicherung, etc.)

Grundlagen der Flugmeßtechnik Positionsmessung (geometrische Verfahren, Entfernungsmessung, Richtungmessung) Bestimmung der Fluglage (Magnetfeld- und Trägheitssensoren) Geschwindigkeitsmessung

Theorie der Navigation

Funknavigation

Satellitennavigation

Luftraumüberwachung (Radarsysteme)

Kommunikationssysteme

Integrierte Navigations- und Führungssysteme

Rudolf Brockhaus, Robert Luckner, Wolfgang Alles: "Flugregelung", Springer Berlin Heidelberg New York, 2011

Holger Flühr: "Avionik und Flugsicherungssysteme", Springer Berlin Heidelberg New York, 2013

Volker Gollnick, Dieter Schmitt "Air Transport Systems", Springer Berlin Heidelberg New York, 2016

R.P.G. Collinson „Introduction to Avionics”, Springer Berlin Heidelberg New York 2003

Brockhaus, Alles, Luckner: Flugregelung, Springer Verlag, 2011

R.P.G Collinson: Introduction to Avionics Systems, Springer Verlag, 2011

1. Einführung, Definitionen, Rahmen, Überblick
2. Start- und Landebahnsysteme
3. Luftraumstrukturen rund um den Flughafen 
4. Befeuerung, Markierungen, Beschilderung
5. Vorfeld- und Terminalkonfigurationen

N. Ashford, Martin Stanton, Clifton Moore: Airport Operations, John Wiley & Sons, 1991

Richard de Neufville, Amedeo Odoni: Airport Systems, Aviation Week Books, MacGraw Hill, 2003

Erfahrung in Konstruktionslehre und den Grundlagen der Fertigungstechnik

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, Entwicklungsprojekte anhand der Theorie der Produktgenerationsentwicklung zu erklären und Gestaltungsregeln der Blechkonstruktion zu erläutern.

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, in einem Team ein Produkt zu entwickeln und in einem Wettbewerb gegen andere Teams anzutreten. 

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, für die Blechkonstruktion erforderliches Wissen selbstständig zu erschließen. 

[1] Albers, A., Rapp, S., Spadinger, M., Richter, T., Birk, C., Marthaler, M., Heimicke, J., Kurtz, V., Wessels, H. (2019). Das Referenzsystem im Modell der PGE - Produktgenerationsentwicklung: Vorschlag einer generalisierten Beschreibung von Referenzprodukten und ihrer Wechselbeziehungen, ICED 2019

[2] Albers et al. (2017). PGE - Produktgenerationsentwicklung am Beispiel des Zweimassenschwungrads, Forschung im Ingenieurwesen 81(1), 13-31, 2017 

[3] Albers, A., Heimicke, J., et. al. (2018). Product Profiles: Modelling customer benefits as a foundation to bring inventions to innovations. Procedia CIRP. (70), 253-258

[4] Stachowiak, H., (1973). Allgemeine Modelltheorie. ISBN 3-211-81106-0

[5] Rophol, G., (2009). Systemtheorie der Technik. ISBN: 978-3-86644-374-7

[6] Herstatt, C., & Verworn, B. (2007). Management der frühen Innovationsphasen: Grundlagen - Methoden - Neue Ansätze. Gabler Verlag.

Entwicklung eines Faserverbund-Sandwichbauteils

• Einarbeiten in die Themengebiete Faserkunststoffverbunde (FKV) und Leichtbau
• Konstruktion und Auslegung eines FKV-Sandwich-Bauteils unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM)
• Ermitteln von Werkstoffdaten an Materialproben
• Eigenhändiger Bau der FKV-Struktur im Labor
• Test der entwickelten Bauteile
• Präsentation des Konzepts
• Selbstorganisiertes Arbeiten in Teams

• Schürmann, H., „Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden“, Springer, Berlin, 2005.
• Puck, A., „Festigkeitsanalsyse von Faser-Matrix-Laminaten“, Hanser, München, Wien, 1996.
• R&G, „Handbuch Faserverbundwerkstoffe“, Waldenbuch, 2009.
• VDI 2014 „Entwicklung von Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbund“
• Ehrenstein, G. W., „Faserverbundkunststoffe“, Hanser, München, 2006.
• Klein, B., „Leichtbau-Konstruktion", Vieweg & Sohn, Braunschweig, 1989.
• Wiedemann, J., „Leichtbau Band 1: Elemente“, Springer, Berlin, Heidelberg, 1986.
• Wiedemann, J., „Leichtbau Band 2: Konstruktion“, Springer, Berlin, Heidelberg, 1986.
• Backmann, B.F., „Composite Structures, Design, Safety and Innovation”, Oxford (UK), Elsevier, 2005.
• Krause, D., „Leichtbau”,  In: Handbuch Konstruktion, Hrsg.: Rieg, F., Steinhilper, R., München, Carl Hanser Verlag, 2012.
• Schulte, K., Fiedler, B., „Structure and Properties of Composite Materials”, Hamburg, TUHH - TuTech Innovation GmbH, 2005.

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist der Erwerb von Kenntnissen zu Aufgaben und Maßnahmen zum Schutz vor Angriffen auf die Sicherheit des zivilen Lufttransportsystems. Die Aufgaben und Maßnahmen werden im Kontext der drei Systemteile Mensch, Technik und Organisation herausgearbeitet.

Die Vorlesung vermittelt die Grundlagen der Luftsicherheit. Die Luftsicherheit ist eine notwendige Voraussetzung für einen wirtschaftlich erfolgreichen Luftverkehr. Das Risikomanagement für das Gesamtsystem gelingt nur mit einem integrierten Ansatz, welcher Mensch, Technik und Organisation berücksichtigt:
• Historische Entwicklung
• Die besondere Rolle des Luftverkehrs
• Motive und Angriffsvektoren
• Faktor Mensch
• Bedrohungen und Risiko
• Verordnungen, Regulierungen und Gesetze
• Organisation und Vollzug der Luftsicherheitsaufgaben 
• Passagier- und Gepäckkontrollen
• Frachtkontrollen und  sichere Lieferkette 
• Sicherungstechnologien

- Skript zur Vorlesung
- Giemulla, E.M., Rothe B.R. (Hrsg.): Handbuch Luftsicherheit. Universitätsverlag TU Berlin, 2011
- Thomas, A.R. (Ed.): Aviation Security Management. Praeger Security International, 2008

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist der Erwerb von Kenntnissen zu Aufgaben und Maßnahmen zum Schutz vor Angriffen auf die Sicherheit des zivilen Lufttransportsystems. Die Aufgaben und Maßnahmen werden im Kontext der drei Systemteile Mensch, Technik und Organisation herausgearbeitet.

Die Vorlesung vermittelt die Grundlagen der Luftsicherheit. Die Luftsicherheit ist eine notwendige Voraussetzung für einen wirtschaftlich erfolgreichen Luftverkehr. Das Risikomanagement für das Gesamtsystem gelingt nur mit einem integrierten Ansatz, welcher Mensch, Technik und Organisation berücksichtigt:
• Historische Entwicklung
• Die besondere Rolle des Luftverkehrs
• Motive und Angriffsvektoren
• Faktor Mensch
• Bedrohungen und Risiko
• Verordnungen, Regulierungen und Gesetze
• Organisation und Vollzug der Luftsicherheitsaufgaben 
• Passagier- und Gepäckkontrollen
• Frachtkontrollen und  sichere Lieferkette 
• Sicherungstechnologien

- Skript zur Vorlesung

- Giemulla, E.M., Rothe B.R. (Hrsg.): Handbuch Luftsicherheit. Universitätsverlag TU Berlin, 2011

- Thomas, A.R. (Ed.): Aviation Security Management. Praeger Security International, 2008

Die Lehrveranstaltung vermittelt die notwendigen Grundlagen und Methoden für das Verständnis der Wechselwirkungen des Luftverkehrs mit der Umwelt, sowohl in Bezug auf die Wirkung von Wetter/Klima auf das Fliegen als auch hinsichtlich der Auswirkungen des Luftverkehrs auf Schadstoffemissionen, Lärm und Klima.

Es werden im Einzelnen die folgenden Themen behandelt:

• Atmosphärenphysik/-chemie
  • Aufbau und Statik
  • Dynamik (Wasserkreislauf, Entstehung von Wetterereignissen, Hoch- und Tiefdruckgebiete, Wind, Böen und Turbulenz)
  • Wolkenphysik (Thermodynamik, Kondensstreifen)
  • Strahlungsphysik (Energiebilanz, Treibhauseffekt)
  • Photochemie (Ozonchemie)
• Umweltwirkungen (Wetter) auf das Fliegen
  • Atmosphärische Einflüsse auf Flugleistungen
  • Flugplanung
  • Störungen durch Wetter, z.B. Gewitter, Winterwetter (Vereisung), Clear Air Turbulence, Sicht
  • Auswirkungen des Klimawandels und Adaption
• Wirkungen des Luftverkehrs auf Umwelt und Klima
  • Schadstoffemissionen der Luftfahrt
  • Wirkung von Emissionen auf Konzentrationen in der Atmosphäre
  • Klimametriken/-modelle und Hintergrundszenarien
  • Emissionskataster
• Mitigationsmaßnahmen
  • Technologische Maßnahmen, z.B. klimaoptimierter Flugzeugentwurf
  • Alternative Kraftstoffe
  • Operationelle Maßnahmen, z.B. klimaoptimierte Flugplanung
  • Umweltpolitische Maßnahmen, z.B. EU-ETS, CORSIA
  • Potenziale und Gegenüberstellung, Begriff der Ökoeffizienz
• Lokale Umweltwirkungen
  • Lokale Luftqualität (Partikel/Feinstaub, sonstige Emissionen in Bodennähe)
  • Lärm (Lärmquellen, Lärmmetriken, Lärmimmissionen, Messung, Zertifizierung, Psychoakustik, Lärmmitigation)
  • Gesundheitliche Auswirkungen
• Aspekte der Nachhaltigkeit
  • Weitere Aspekte, u.a. Lebenszyklusemissionen, Entsorgung
  • Einordnung in globale Ziele, z.B. Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen, Pariser Klimaabkommen

• Ruijgrok, G.: Elements of Aircraft Pollution, Delft University Press, 2005
• Friedrich, R., Reis, S.: Emissions of Air Pollutants, Springer 2004
• Janic, M.: The Sustainability of Air Transportation, Ashgate, 2007
• Schumann, U. (ed.): Atmospheric Physics: Background - Methods - Trends, Springer, Berlin, Heidelberg, 2012
• Spiridonov, V., Curic, M.: Fundamentals of Meteorology, Springer, 2021
• Kaltschmitt, M., Neuling, U.: Biokerosene - Status and Prospects, Springer, 2018
• Roedel, W., Wagner, T.: Physik unserer Umwelt: Die Atmosphäre, Springer, 2017
• W. Bräunling: Flugzeugtriebwerke. Springer-Verlag Berlin, Deutschland, 2009
• G. Brüning, X. Hafer, G. Sachs: Flugleistungen, Springer, 1993

Der Einsatz von maschinellem Lernen ermöglicht viele hochkomplexe Anwendungen, beispielsweise bei autonomen Systemen. Die Anwendung in sicherheitskritischen Systemen bietet jedoch besondere Herausforderungen und stellt spezielle Anforderungen an die Entwicklung.

Die Lehrveranstaltung vermittelt die notwendigen Grundlagen und Methoden im Kontext des Systems Engineering für den Einsatz von Data Science, maschinellem Lernen und KI in sicherheitskritischen Systemen. Darüber hinaus erfolgt eine Diskussion aktueller Einsatzgebiete und über den aktuellen Stand der Forschung.

Es werden im Einzelnen die folgenden Themen behandelt:

• Einführung und Motivation
  • Sicherheitskritische cyberphysische Systeme und Systeme von Systemen
  • Methoden der Modellierung im Systems Engineering
  • Herausforderungen beim Einsatz von maschinellem Lernen in sicherheitskritischen Systemen
• Systems Engineering und sicherheitskritische Systeme
  • Sicherheit und maschinelles Lernen
  • Machine Learning Lifecycle
• Methoden
  • Datensatzoptimierung
  • Robustes Lernen
  • Quantifizierung von Unsicherheit
  • Adversarial Attacks
  • Interpretierbarkeit
  • Absicherung des Gesamtsystems
• Aktuelles aus der Forschung

- J. Holt, S. A. Perry, M. Brownsword. Model-Based Requirements Engineering. Institution Engineering & Tech, 2011.
- S. Houben et al. Inspect, Understand, Overcome: A Survey of Practical Methods for AI Safety. arXiv, 2021.
- A. Schwaiger. Machine Learning in sicherheitskritischen Systemen. Embedded Software Engineering Kongress, 2020.
- A. Pereira, C. Thomas. Challenges of Machine Learning Applied to Safety-Critical Cyber-Physical Systems. Mach. Learn. Knowl. Extr., 2, 579-602, 2020.

Die industrielle Produktion befasst sich mit der Herstellung physischer Produkte zur Befriedigung menschlicher Bedürfnisse unter Einsatz verschiedener Fertigungsprozesse, die die Form und die physikalischen Eigenschaften der Ausgangsmaterialien verändern. Das produzierende Gewerbe ist zentraler Treiber der wirtschaftlichen Entwicklung und hat großen Einfluss auf das Wohlergehen der Menschheit. Das Ausmaß der gegenwärtigen Produktionsaktivitäten führt jedoch zu einem enormen globalen Energie- und Materialbedarf, der sowohl der Umwelt als auch den Menschen schadet. Historisch gesehen orientierten sich industrielle Aktivitäten meist an ökonomischen Randbedingungen, während soziale und ökologische Folgen kaum berücksichtigt wurden. Infolgedessen liegen die heutigen globalen Verbrauchsraten vieler Ressourcen und damit verbundene Emissionen häufig über der natürlichen Regenerationsrate unseres Planeten. Insofern ist ein Großteil der derzeitigen industriellen Produktion als nicht nachhaltig zu bezeichnen. Dies wird jedes Jahr durch den “Earth Overshoot Day” unterstrichen, der den Tag markiert, an dem der ökologische Fußabdruck der Menschheit die jährliche Regenerationsfähigkeit der Erde übersteigt. 

Die vorliegende Vorlesung soll die Motivation, Analysemethoden sowie Ansätze für eine nachhaltige industrielle Produktion vermitteln und verdeutlichen, welchen Einfluss die Produktionsphase im Verhältnis zur Rohstoff-, Nutzungs- und Recyclingphase im gesamten Lebenszyklus von Produkten hat. Hierzu werden die folgenden Themen beleuchtet:

- Motivation für eine nachhaltige Produktion, die 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen und ihre Bedeutung für die Fertigung von morgen;

- Ausgangsstoffe vs. Produktionsphase vs. Nutzungsphase vs. Recycling/End-of-Life-Phase: Bedeutung der Produktionsphase für die Umweltauswirkungen gefertigter Produkte;

- Typische energie- und ressourcenintensive Prozesse in der industriellen Produktion und innovative Ansätze zur Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz;

- Methodik zur Optimierung der Energie- und Ressourceneffizienz von industriellen Fertigungsketten mit den drei Schritten Modellieren (1), Bewerten (2) und Verbessern (3);

- Ressourceneffizienz von Wertschöpfungsketten der industriellen Produktion und ihre Beurteilung mittels Lebenszyklusanalyse (LCA);

- Übung: Ökobilanztechnische Betrachtung eines Fertigungsprozesses (Thermoplastisches Fügen eines Flugzeugrumpfsegments) als Teil eines Produkt-Life-Cycle-Assessments.

Literatur:

- Stefan Alexander (2020): Resource efficiency in manufacturing value chains. Cham: Springer International Publishing.

- Hauschild, Michael Z.; Rosenbaum, Ralph K.; Olsen, Stig Irving (Hg.) (2018): Life Cycle Assessment. Theory and Practice. Cham: Springer International Publishing.

- Kishita, Yusuke; Matsumoto, Mitsutaka; Inoue, Masato; Fukushige, Shinichi (2021): EcoDesign and sustainability. Singapore: Springer.

- Schebek, Liselotte; Herrmann, Christoph; Cerdas, Felipe (2019): Progress in Life Cycle Assessment. Cham: Springer International Publishing.

- Thiede, Sebastian; Hermann, Christoph (2019): Eco-factories of the future. Cham: Springer Nature Switzerland AG.

- Vorlesungsskript.

• Kreisprozess der Gasturbine
• Thermodynamik der Komponenten
• Flügel-, Gitter-, Stufenauslegung
• Betriebsverhalten der Komponenten
• Kriterien der Auslegung von Strahltriebwerken
• Entwicklungstrends von Gasturbinen und Strahltriebwerken
• Wartung von Strahltriebwerken

• Bräunling: Flugzeugtriebwerke
• Engmann: Technologie des Fliegens
• Kerrebrock: Aircraft Engines and Gas Turbines

Classical laminate theory

Rules of mixture

Failure mechanisms and criteria of composites

Boundary value problems of isotropic and anisotropic shells

Stability of composite structures

Optimization of laminated composites

Modelling composites in FEM

Numerical multiscale analysis of textile composites   

Progressive failure analysis   

• Schürmann, H., „Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden“, Springer, Berlin, aktuelle Auflage.
• Wiedemann, J., „Leichtbau Band 1: Elemente“, Springer, Berlin, Heidelberg, , aktuelle Auflage.
• Reddy, J.N., „Mechanics of Composite Laminated Plates and Shells”, CRC Publishing, Boca Raton et al., current edition.
• Jones, R.M., „Mechanics of Composite Materials“, Scripta Book Co., Washington, current edition.
• Timoshenko, S.P., Gere, J.M., „Theory of elastic stability“, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, current edition.
• Turvey, G.J., Marshall, I.H., „Buckling and postbuckling of composite plates“, Chapman and Hall, London, current edition.
• Herakovich, C.T., „Mechanics of fibrous composites“, John Wiley and Sons, Inc., New York, current edition.
• Mittelstedt, C., Becker, W., „Strukturmechanik ebener Laminate”, aktuelle Auflage.

• Grundlegende Methoden der Zuverlässigkeit und Sicherheit (Regelwerke, Nachweisforderungen)
• Grundlagen zur Analyse der Zuverlässigkeitsanalyse (FMEA, Fehlerbaum, Funktions- und Gefahrenanalyse)
• Zuverlässigkeitsanalyse von elektrischen und mechanischen Systemen

• CS 25.1309
• SAE ARP 4754
• SAE ARP 4761

Das SE-ZERT® Programm (vgl. https://www.sezert.de/de/anwaerter-de.html) ist eine Weiterbildung zum „Certified Systems Engineer (GfSE)®“. An der TUHH baut diese Weiterbildung auf der Vorlesung und Übung Systems Engineering auf. Es wurde von der GfSE e.V. zusammen mit dem TÜV Rheinland als Personenzertifikat entwickelt. Das Programm orientiert sich an der EN ISO/IEC 17024 zur Personenzertifizierung.

Trainingsinhalte sind:

- Grundlagen des Systems Engineering (inkl. Einführung)

- Projektübergreifende Schnittstellen

- Schnittstellen des Systems Engineering zu Projekt Management

- Systems Engineering Management

- Anforderungsmanagement und Validierung & Verifikation

- Realisationsprozesse

- Querschnittsfunktionen innerhalb von Entwicklungsprojekten

- Berücksichtigung von operationellen Aspekten und der Stilllegung im Design

- Konfliktmanagement und soziale Kompetenz

Als Trainingsanbieter ist das TUHH-Institut für Flugzeug-Kabinensysteme korporatives Mitglied der GfSE und bereitet als akkreditierte Trainingsstelle die Studierenden optimal und unabhängig auf die Zertifizierung vor, die von einem Prüfungsausschuss der SE-ZERT® Assessorengruppe der GfSE e.V. auf SE Wissen geprüft werden. Somit soll und wird eine hohe Qualität dieser Weiterbildung sichergestellt. Mit einem SE-ZERT® Zertifikat sind Absolventen branchenübergreifend für Ihre Arbeit als Systems Engineer in der Industrie qualifiziert. Die Weiterbildung wird an der TUHH in deutscher, sonst aber vielfach auch in englischer Sprache weltweit angeboten. SE-ZERT® an der TUHH richtet sich an Studierende im Masterstudiengang. Das SE-ZERT® Programm unterscheidet vier Qualifikationsebenen, die aufeinander aufbauen. Für Absolventen der TUHH erfolgt der Einstieg nach Wissensvermittlung und erfolgreich abgelegter Prüfung über die Ebene D. Aufbauend können Ingenieure mit Berufserfahrung die Ebene C mit dem Ziel der Mitarbeit im Team anstreben, gefolgt von der Ebene B mit dem Ziel „Anwenden“ und u.U. dem Führen von kleinen Projekten. Die höchste Qualifikationsebene ist die Ebene A mit dem Ziel zu eigenen Problemformulierungen, Lösungen, Begründungen, Folgerungen, Interpretationen oder Wertungen zu gelangen und diese anderen auch vermitteln zu können.

Das Ziel des Zertifikats ist die Etablierung eines branchenübergreifenden Standards für Systems Engineering mit praktischen Übungen und praxisnahen Inhalten. Basis hierzu ist das INCOSE Systems Engineering Handbuch (in dt. oder engl. Ausgabe) als auch die Norm ISO/IEC 15288 und angrenzende Normen des Systems Engineering.

INCOSE Systems Engineering Handbuch - Ein Leitfaden für Systemlebenszyklus-Prozesse und -Aktivitäten, GfSE (Hrsg. der deutschen Übersetzung), ISBN 978-3-9818805-0-2.

ISO/IEC 15288 System- und Software-Engineering - System-Lebenszyklus-Prozesse (Systems and Software Engineering - System Life Cycle Processes).

1. Einführung und Überblick
2. Geschäftsmodelle von Luftverkehrsgesellschaften
3. Interdependenzen der Flugplanung (Netzwerkmanagement, Slot Management, Netzstrukturen, Umlaufplanung)
4. Operative Flugvorbereitung (Beladung, Nutzlast/Reichweite, etc.)
5. Flottenpolitik
6. Flugzeugbewertung und Flottenplanung
7. Aufbau und Organisation einer Luftverkehrsgesellschaft
8. Instandhaltung von Flugzeugen

bis SoSe 2022

Volker Gollnick, Dieter Schmitt: The Air Transport System, Springer Berlin Heidelberg New York, 2014

Paul Clark: “Buying the Big Jets”, Ashgate 2008

Mike Hirst: The Air Transport System, AIAA, 2008

Einführung und Motivation Flugführungsprinzipien

Cockpit- und Avioniksysteme (Cockpitgestaltung, Cockpitausrüstung, Bus- und Rechnersysteme)

Luftverkehrsmanagement (Luftraumstrukturen, Organisation der Flugsicherung, etc.)

Grundlagen der Flugmeßtechnik Positionsmessung (geometrische Verfahren, Entfernungsmessung, Richtungmessung) Bestimmung der Fluglage (Magnetfeld- und Trägheitssensoren) Geschwindigkeitsmessung

Theorie der Navigation

Funknavigation

Satellitennavigation

Luftraumüberwachung (Radarsysteme)

Kommunikationssysteme

Integrierte Navigations- und Führungssysteme

Rudolf Brockhaus, Robert Luckner, Wolfgang Alles: "Flugregelung", Springer Berlin Heidelberg New York, 2011

Holger Flühr: "Avionik und Flugsicherungssysteme", Springer Berlin Heidelberg New York, 2013

Volker Gollnick, Dieter Schmitt "Air Transport Systems", Springer Berlin Heidelberg New York, 2016

R.P.G. Collinson „Introduction to Avionics”, Springer Berlin Heidelberg New York 2003

Brockhaus, Alles, Luckner: Flugregelung, Springer Verlag, 2011

R.P.G Collinson: Introduction to Avionics Systems, Springer Verlag, 2011

1. Einführung, Definitionen, Rahmen, Überblick
2. Start- und Landebahnsysteme
3. Luftraumstrukturen rund um den Flughafen 
4. Befeuerung, Markierungen, Beschilderung
5. Vorfeld- und Terminalkonfigurationen

N. Ashford, Martin Stanton, Clifton Moore: Airport Operations, John Wiley & Sons, 1991

Richard de Neufville, Amedeo Odoni: Airport Systems, Aviation Week Books, MacGraw Hill, 2003

Erfahrung in Konstruktionslehre und den Grundlagen der Fertigungstechnik

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, Entwicklungsprojekte anhand der Theorie der Produktgenerationsentwicklung zu erklären und Gestaltungsregeln der Blechkonstruktion zu erläutern.

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, in einem Team ein Produkt zu entwickeln und in einem Wettbewerb gegen andere Teams anzutreten. 

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, für die Blechkonstruktion erforderliches Wissen selbstständig zu erschließen. 

[1] Albers, A., Rapp, S., Spadinger, M., Richter, T., Birk, C., Marthaler, M., Heimicke, J., Kurtz, V., Wessels, H. (2019). Das Referenzsystem im Modell der PGE - Produktgenerationsentwicklung: Vorschlag einer generalisierten Beschreibung von Referenzprodukten und ihrer Wechselbeziehungen, ICED 2019

[2] Albers et al. (2017). PGE - Produktgenerationsentwicklung am Beispiel des Zweimassenschwungrads, Forschung im Ingenieurwesen 81(1), 13-31, 2017 

[3] Albers, A., Heimicke, J., et. al. (2018). Product Profiles: Modelling customer benefits as a foundation to bring inventions to innovations. Procedia CIRP. (70), 253-258

[4] Stachowiak, H., (1973). Allgemeine Modelltheorie. ISBN 3-211-81106-0

[5] Rophol, G., (2009). Systemtheorie der Technik. ISBN: 978-3-86644-374-7

[6] Herstatt, C., & Verworn, B. (2007). Management der frühen Innovationsphasen: Grundlagen - Methoden - Neue Ansätze. Gabler Verlag.

Entwicklung eines Faserverbund-Sandwichbauteils

• Einarbeiten in die Themengebiete Faserkunststoffverbunde (FKV) und Leichtbau
• Konstruktion und Auslegung eines FKV-Sandwich-Bauteils unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM)
• Ermitteln von Werkstoffdaten an Materialproben
• Eigenhändiger Bau der FKV-Struktur im Labor
• Test der entwickelten Bauteile
• Präsentation des Konzepts
• Selbstorganisiertes Arbeiten in Teams

• Schürmann, H., „Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden“, Springer, Berlin, 2005.
• Puck, A., „Festigkeitsanalsyse von Faser-Matrix-Laminaten“, Hanser, München, Wien, 1996.
• R&G, „Handbuch Faserverbundwerkstoffe“, Waldenbuch, 2009.
• VDI 2014 „Entwicklung von Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbund“
• Ehrenstein, G. W., „Faserverbundkunststoffe“, Hanser, München, 2006.
• Klein, B., „Leichtbau-Konstruktion", Vieweg & Sohn, Braunschweig, 1989.
• Wiedemann, J., „Leichtbau Band 1: Elemente“, Springer, Berlin, Heidelberg, 1986.
• Wiedemann, J., „Leichtbau Band 2: Konstruktion“, Springer, Berlin, Heidelberg, 1986.
• Backmann, B.F., „Composite Structures, Design, Safety and Innovation”, Oxford (UK), Elsevier, 2005.
• Krause, D., „Leichtbau”,  In: Handbuch Konstruktion, Hrsg.: Rieg, F., Steinhilper, R., München, Carl Hanser Verlag, 2012.
• Schulte, K., Fiedler, B., „Structure and Properties of Composite Materials”, Hamburg, TUHH - TuTech Innovation GmbH, 2005.

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist der Erwerb von Kenntnissen zu Aufgaben und Maßnahmen zum Schutz vor Angriffen auf die Sicherheit des zivilen Lufttransportsystems. Die Aufgaben und Maßnahmen werden im Kontext der drei Systemteile Mensch, Technik und Organisation herausgearbeitet.

Die Vorlesung vermittelt die Grundlagen der Luftsicherheit. Die Luftsicherheit ist eine notwendige Voraussetzung für einen wirtschaftlich erfolgreichen Luftverkehr. Das Risikomanagement für das Gesamtsystem gelingt nur mit einem integrierten Ansatz, welcher Mensch, Technik und Organisation berücksichtigt:
• Historische Entwicklung
• Die besondere Rolle des Luftverkehrs
• Motive und Angriffsvektoren
• Faktor Mensch
• Bedrohungen und Risiko
• Verordnungen, Regulierungen und Gesetze
• Organisation und Vollzug der Luftsicherheitsaufgaben 
• Passagier- und Gepäckkontrollen
• Frachtkontrollen und  sichere Lieferkette 
• Sicherungstechnologien

- Skript zur Vorlesung
- Giemulla, E.M., Rothe B.R. (Hrsg.): Handbuch Luftsicherheit. Universitätsverlag TU Berlin, 2011
- Thomas, A.R. (Ed.): Aviation Security Management. Praeger Security International, 2008

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist der Erwerb von Kenntnissen zu Aufgaben und Maßnahmen zum Schutz vor Angriffen auf die Sicherheit des zivilen Lufttransportsystems. Die Aufgaben und Maßnahmen werden im Kontext der drei Systemteile Mensch, Technik und Organisation herausgearbeitet.

Die Vorlesung vermittelt die Grundlagen der Luftsicherheit. Die Luftsicherheit ist eine notwendige Voraussetzung für einen wirtschaftlich erfolgreichen Luftverkehr. Das Risikomanagement für das Gesamtsystem gelingt nur mit einem integrierten Ansatz, welcher Mensch, Technik und Organisation berücksichtigt:
• Historische Entwicklung
• Die besondere Rolle des Luftverkehrs
• Motive und Angriffsvektoren
• Faktor Mensch
• Bedrohungen und Risiko
• Verordnungen, Regulierungen und Gesetze
• Organisation und Vollzug der Luftsicherheitsaufgaben 
• Passagier- und Gepäckkontrollen
• Frachtkontrollen und  sichere Lieferkette 
• Sicherungstechnologien

- Skript zur Vorlesung

- Giemulla, E.M., Rothe B.R. (Hrsg.): Handbuch Luftsicherheit. Universitätsverlag TU Berlin, 2011

- Thomas, A.R. (Ed.): Aviation Security Management. Praeger Security International, 2008

Die Lehrveranstaltung vermittelt die notwendigen Grundlagen und Methoden für das Verständnis der Wechselwirkungen des Luftverkehrs mit der Umwelt, sowohl in Bezug auf die Wirkung von Wetter/Klima auf das Fliegen als auch hinsichtlich der Auswirkungen des Luftverkehrs auf Schadstoffemissionen, Lärm und Klima.

Es werden im Einzelnen die folgenden Themen behandelt:

• Atmosphärenphysik/-chemie
  • Aufbau und Statik
  • Dynamik (Wasserkreislauf, Entstehung von Wetterereignissen, Hoch- und Tiefdruckgebiete, Wind, Böen und Turbulenz)
  • Wolkenphysik (Thermodynamik, Kondensstreifen)
  • Strahlungsphysik (Energiebilanz, Treibhauseffekt)
  • Photochemie (Ozonchemie)
• Umweltwirkungen (Wetter) auf das Fliegen
  • Atmosphärische Einflüsse auf Flugleistungen
  • Flugplanung
  • Störungen durch Wetter, z.B. Gewitter, Winterwetter (Vereisung), Clear Air Turbulence, Sicht
  • Auswirkungen des Klimawandels und Adaption
• Wirkungen des Luftverkehrs auf Umwelt und Klima
  • Schadstoffemissionen der Luftfahrt
  • Wirkung von Emissionen auf Konzentrationen in der Atmosphäre
  • Klimametriken/-modelle und Hintergrundszenarien
  • Emissionskataster
• Mitigationsmaßnahmen
  • Technologische Maßnahmen, z.B. klimaoptimierter Flugzeugentwurf
  • Alternative Kraftstoffe
  • Operationelle Maßnahmen, z.B. klimaoptimierte Flugplanung
  • Umweltpolitische Maßnahmen, z.B. EU-ETS, CORSIA
  • Potenziale und Gegenüberstellung, Begriff der Ökoeffizienz
• Lokale Umweltwirkungen
  • Lokale Luftqualität (Partikel/Feinstaub, sonstige Emissionen in Bodennähe)
  • Lärm (Lärmquellen, Lärmmetriken, Lärmimmissionen, Messung, Zertifizierung, Psychoakustik, Lärmmitigation)
  • Gesundheitliche Auswirkungen
• Aspekte der Nachhaltigkeit
  • Weitere Aspekte, u.a. Lebenszyklusemissionen, Entsorgung
  • Einordnung in globale Ziele, z.B. Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen, Pariser Klimaabkommen

• Ruijgrok, G.: Elements of Aircraft Pollution, Delft University Press, 2005
• Friedrich, R., Reis, S.: Emissions of Air Pollutants, Springer 2004
• Janic, M.: The Sustainability of Air Transportation, Ashgate, 2007
• Schumann, U. (ed.): Atmospheric Physics: Background - Methods - Trends, Springer, Berlin, Heidelberg, 2012
• Spiridonov, V., Curic, M.: Fundamentals of Meteorology, Springer, 2021
• Kaltschmitt, M., Neuling, U.: Biokerosene - Status and Prospects, Springer, 2018
• Roedel, W., Wagner, T.: Physik unserer Umwelt: Die Atmosphäre, Springer, 2017
• W. Bräunling: Flugzeugtriebwerke. Springer-Verlag Berlin, Deutschland, 2009
• G. Brüning, X. Hafer, G. Sachs: Flugleistungen, Springer, 1993

Der Einsatz von maschinellem Lernen ermöglicht viele hochkomplexe Anwendungen, beispielsweise bei autonomen Systemen. Die Anwendung in sicherheitskritischen Systemen bietet jedoch besondere Herausforderungen und stellt spezielle Anforderungen an die Entwicklung.

Die Lehrveranstaltung vermittelt die notwendigen Grundlagen und Methoden im Kontext des Systems Engineering für den Einsatz von Data Science, maschinellem Lernen und KI in sicherheitskritischen Systemen. Darüber hinaus erfolgt eine Diskussion aktueller Einsatzgebiete und über den aktuellen Stand der Forschung.

Es werden im Einzelnen die folgenden Themen behandelt:

• Einführung und Motivation
  • Sicherheitskritische cyberphysische Systeme und Systeme von Systemen
  • Methoden der Modellierung im Systems Engineering
  • Herausforderungen beim Einsatz von maschinellem Lernen in sicherheitskritischen Systemen
• Systems Engineering und sicherheitskritische Systeme
  • Sicherheit und maschinelles Lernen
  • Machine Learning Lifecycle
• Methoden
  • Datensatzoptimierung
  • Robustes Lernen
  • Quantifizierung von Unsicherheit
  • Adversarial Attacks
  • Interpretierbarkeit
  • Absicherung des Gesamtsystems
• Aktuelles aus der Forschung

- J. Holt, S. A. Perry, M. Brownsword. Model-Based Requirements Engineering. Institution Engineering & Tech, 2011.
- S. Houben et al. Inspect, Understand, Overcome: A Survey of Practical Methods for AI Safety. arXiv, 2021.
- A. Schwaiger. Machine Learning in sicherheitskritischen Systemen. Embedded Software Engineering Kongress, 2020.
- A. Pereira, C. Thomas. Challenges of Machine Learning Applied to Safety-Critical Cyber-Physical Systems. Mach. Learn. Knowl. Extr., 2, 579-602, 2020.

Die industrielle Produktion befasst sich mit der Herstellung physischer Produkte zur Befriedigung menschlicher Bedürfnisse unter Einsatz verschiedener Fertigungsprozesse, die die Form und die physikalischen Eigenschaften der Ausgangsmaterialien verändern. Das produzierende Gewerbe ist zentraler Treiber der wirtschaftlichen Entwicklung und hat großen Einfluss auf das Wohlergehen der Menschheit. Das Ausmaß der gegenwärtigen Produktionsaktivitäten führt jedoch zu einem enormen globalen Energie- und Materialbedarf, der sowohl der Umwelt als auch den Menschen schadet. Historisch gesehen orientierten sich industrielle Aktivitäten meist an ökonomischen Randbedingungen, während soziale und ökologische Folgen kaum berücksichtigt wurden. Infolgedessen liegen die heutigen globalen Verbrauchsraten vieler Ressourcen und damit verbundene Emissionen häufig über der natürlichen Regenerationsrate unseres Planeten. Insofern ist ein Großteil der derzeitigen industriellen Produktion als nicht nachhaltig zu bezeichnen. Dies wird jedes Jahr durch den “Earth Overshoot Day” unterstrichen, der den Tag markiert, an dem der ökologische Fußabdruck der Menschheit die jährliche Regenerationsfähigkeit der Erde übersteigt. 

Die vorliegende Vorlesung soll die Motivation, Analysemethoden sowie Ansätze für eine nachhaltige industrielle Produktion vermitteln und verdeutlichen, welchen Einfluss die Produktionsphase im Verhältnis zur Rohstoff-, Nutzungs- und Recyclingphase im gesamten Lebenszyklus von Produkten hat. Hierzu werden die folgenden Themen beleuchtet:

- Motivation für eine nachhaltige Produktion, die 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen und ihre Bedeutung für die Fertigung von morgen;

- Ausgangsstoffe vs. Produktionsphase vs. Nutzungsphase vs. Recycling/End-of-Life-Phase: Bedeutung der Produktionsphase für die Umweltauswirkungen gefertigter Produkte;

- Typische energie- und ressourcenintensive Prozesse in der industriellen Produktion und innovative Ansätze zur Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz;

- Methodik zur Optimierung der Energie- und Ressourceneffizienz von industriellen Fertigungsketten mit den drei Schritten Modellieren (1), Bewerten (2) und Verbessern (3);

- Ressourceneffizienz von Wertschöpfungsketten der industriellen Produktion und ihre Beurteilung mittels Lebenszyklusanalyse (LCA);

- Übung: Ökobilanztechnische Betrachtung eines Fertigungsprozesses (Thermoplastisches Fügen eines Flugzeugrumpfsegments) als Teil eines Produkt-Life-Cycle-Assessments.

Literatur:

- Stefan Alexander (2020): Resource efficiency in manufacturing value chains. Cham: Springer International Publishing.

- Hauschild, Michael Z.; Rosenbaum, Ralph K.; Olsen, Stig Irving (Hg.) (2018): Life Cycle Assessment. Theory and Practice. Cham: Springer International Publishing.

- Kishita, Yusuke; Matsumoto, Mitsutaka; Inoue, Masato; Fukushige, Shinichi (2021): EcoDesign and sustainability. Singapore: Springer.

- Schebek, Liselotte; Herrmann, Christoph; Cerdas, Felipe (2019): Progress in Life Cycle Assessment. Cham: Springer International Publishing.

- Thiede, Sebastian; Hermann, Christoph (2019): Eco-factories of the future. Cham: Springer Nature Switzerland AG.

- Vorlesungsskript.

• Kreisprozess der Gasturbine
• Thermodynamik der Komponenten
• Flügel-, Gitter-, Stufenauslegung
• Betriebsverhalten der Komponenten
• Kriterien der Auslegung von Strahltriebwerken
• Entwicklungstrends von Gasturbinen und Strahltriebwerken
• Wartung von Strahltriebwerken

• Bräunling: Flugzeugtriebwerke
• Engmann: Technologie des Fliegens
• Kerrebrock: Aircraft Engines and Gas Turbines

Classical laminate theory

Rules of mixture

Failure mechanisms and criteria of composites

Boundary value problems of isotropic and anisotropic shells

Stability of composite structures

Optimization of laminated composites

Modelling composites in FEM

Numerical multiscale analysis of textile composites   

Progressive failure analysis   

• Schürmann, H., „Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden“, Springer, Berlin, aktuelle Auflage.
• Wiedemann, J., „Leichtbau Band 1: Elemente“, Springer, Berlin, Heidelberg, , aktuelle Auflage.
• Reddy, J.N., „Mechanics of Composite Laminated Plates and Shells”, CRC Publishing, Boca Raton et al., current edition.
• Jones, R.M., „Mechanics of Composite Materials“, Scripta Book Co., Washington, current edition.
• Timoshenko, S.P., Gere, J.M., „Theory of elastic stability“, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, current edition.
• Turvey, G.J., Marshall, I.H., „Buckling and postbuckling of composite plates“, Chapman and Hall, London, current edition.
• Herakovich, C.T., „Mechanics of fibrous composites“, John Wiley and Sons, Inc., New York, current edition.
• Mittelstedt, C., Becker, W., „Strukturmechanik ebener Laminate”, aktuelle Auflage.

• Grundlegende Methoden der Zuverlässigkeit und Sicherheit (Regelwerke, Nachweisforderungen)
• Grundlagen zur Analyse der Zuverlässigkeitsanalyse (FMEA, Fehlerbaum, Funktions- und Gefahrenanalyse)
• Zuverlässigkeitsanalyse von elektrischen und mechanischen Systemen

• CS 25.1309
• SAE ARP 4754
• SAE ARP 4761

Grundlagen für den nachhaltigen Betrieb technischer Anlagen durch Instandhaltung, Reparatur und Überholung:

• Lebenszyklusanalysen
• Materialkreislaufwirtschaft und Serviceprodukten
• Vorgaben und Regularien
• Werkzeugen und Technologien
• Datenaufbereitung und -nutzung
• Wartungsgerechte Konstruktion
• Selbstheilende technische Systeme

• The Greenhouse Gas Protocol, World Resources Institute and World Business Council for Sustainable Development, 2004, ISBN 1-56973-568-9

• The Environmental Performance Index 2022, Ranking country performance on sustainability issues, Yale Center for Environmental Law & Policy, Yale University

• Business model innovation in the aerospace industry: Strategic options for maintenance, repair and overhaul firms, Oliver Wirths, Dissertation, Universität zu Köln, 2019
  
• Industrielles Luftfahrtmanagement, Technik und Organisation luftfahrtechnischer Betriebe, Martin Hinsch, Springer, 2019, ISBN  978-3-662-58803-1
  

• Aktuatorik (Grundkonzepte von Aktuatoren; elektro-mechanische Aktuatoren; Modellierung, Analyse  und Auslegung von Positionsregelsystemen; hydromotorische Stellsysteme)
• Flugsteuerungssysteme (Steuerflächen, Scharniermomente; Stabilitäts- und Steuerbarkeitsanforderungen, Stellkräfte; reversible und irreversible Flugsteuerung; Servo-Stellsysteme)
• Fahrwerksysteme (Konfigurationen und Geometrien; Analyse von Fahrwerkssystemen mit Hinblick auf Stoßdämpferdynamiken, Dynamik des abbremsenden Flugzeuges und Leistungsbedarf; Aufbau und Analyse von Bremssystemen im Hinblick auf Energie und Wärme; ABS)
• Kraftstoffsysteme (Architekturen; Flugkraftstoffe; Systemkomponenten; Betankungsanlage; Tankinertisierung; Kraftstoffmanagement; Trimmtank)
• Enteisungssysteme (Atmosphärische Vereisungsbedingungen; physikalische Prinzipien von Enteisungssystemen)

• Moir, Seabridge: Aircraft Systems
• Torenbek: Synthesis of Subsonic Airplane Design
• Curry: Aircraft Landing Gear Design: Principles and Practices

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist die Schaffung von Voraussetzungen für die Entwicklung und Integration von komplexen Systemen am Beispiel von Verkehrsflugzeugen und  Kabinensystemen. Es soll Prozess-, Werkzeug- und Methodenkompetenz erreicht werden. Vorschriften, Richtlinien und Zulassungsaspekte sollen bekannt sein.

Schwerpunkte der Vorlesung bilden die Prozesse beim Innovations- und Technologiemanagement, der Systementwicklung, Systemintegration und der Zulassung sowie Werkzeuge und Methoden für das Systems Engineering:
• Innovationsprozesse
• IP-Schutz
• Technologiemanagement
• Systems Engineering
• Flugzeug-Entwicklungsprozess
• Themen der Zulassung
• System-Entwicklungsprozess
• Sicherheitsziele und Fehlertoleranz
• Umgebungs- und Einsatzbedingungen
• Werkzeuge und Methoden für das Systems Engineering
• Requirements-Based Engineering (RBE)
• Model-Based Requirements Engineering (MBRE)

- Skript zur Vorlesung
- diverse Normen und Richtlinien (EASA, FAA, RTCA, SAE)
- Hauschildt, J., Salomo, S.: Innovationsmanagement. Vahlen, 5. Auflage, 2010
- NASA Systems Engineering Handbook, National Aeronautics and Space Administration, 2007
- Hinsch, M.: Industrielles Luftfahrtmanagement: Technik und Organisation luftfahrttechnischer Betriebe. Springer, 2010
- De Florio, P.: Airworthiness: An Introduction to Aircraft Certification. Elsevier Ltd., 2010
- Pohl, K.: Requirements Engineering. Grundlagen, Prinzipien, Techniken. 2. korrigierte Auflage, dpunkt.Verlag, 2008

In the course necessary basic stochastics and the discrete event simulation are introduced. Also simulation models for communication networks, for example, traffic models, mobility models and radio channel models are presented in the lecture. Students work with a simulation tool, where they can directly try out the acquired skills, algorithms and models. At the end of the course increasingly complex networks and protocols are considered and their performance is determined by simulation.

• Skript des Instituts für Kommunikationsnetze

Further literature is announced at the beginning of the lecture.

• Introduction and Motivation
• Compilers for Embedded Systems - Requirements and Dependencies
• Internal Structure of Compilers
• Pre-Pass Optimizations
• HIR Optimizations and Transformations
• Code Generation
• LIR Optimizations and Transformations
• Register Allocation
• WCET-Aware Compilation
• Outlook
  

• Peter Marwedel. Embedded System Design - Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems. 2^nd Edition, Springer, 2012.
• Steven S. Muchnick. Advanced Compiler Design and Implementation. Morgan Kaufmann, 1997.
• Andrew W. Appel. Modern compiler implementation in C. Oxford University Press, 1998.
  

• Introduction
• Specifications and Modeling
• Embedded/Cyber-Physical Systems Hardware
• System Software
• Evaluation and Validation
• Mapping of Applications to Execution Platforms
• Optimization
  

• Peter Marwedel. Embedded System Design - Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems. 2^nd Edition, Springer, 2012., Springer, 2012.
  

• Introduction
• Specifications and Modeling
• Embedded/Cyber-Physical Systems Hardware
• System Software
• Evaluation and Validation
• Mapping of Applications to Execution Platforms
• Optimization

• Peter Marwedel. Embedded System Design - Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems. 2^nd Edition, Springer, 2012., Springer, 2012.

- Introduction and Motivation
- Acoustic quantities
- Acoustic waves
- Sound sources, sound radiation
- Sound engergy and intensity
- Sound propagation
- Signal processing
- Psycho acoustics
- Noise
- Measurements in acoustics

Cremer, L.; Heckl, M. (1996): Körperschall. Springer Verlag, Berlin
Veit, I. (1988): Technische Akustik. Vogel-Buchverlag, Würzburg
Veit, I. (1988): Flüssigkeitsschall. Vogel-Buchverlag, Würzburg

• Flight dynamics (equations of motion, trim and linearization, linear models of longitudinal and lateral-directional motion, eigenforms)
• Stability augmentation (modal dynamics, damper design with root-loci, pole placement and eigenstructure assignment)
• Primary flight control laws and autopilots
• Design of flight control laws (loopshaping design, robustness criteria and analysis, cascaded control loops, gain-scheduling)
• Verification of flight control laws in simulation

• J. Theis: Lecture Notes Flight Control Law Design
• D. Schmidt: Modern Flight Dynamics
• B. Stevens, F. Lewis: Aircraft Control and Simulation
• D. McGruer, D. Graham, I. Ashkenas: Aircraft Dynamics and Automatic Control
• SAE Aerospace Standard 94900 - Flight Control Systems
• The MathWorks: Control Systems Design Toolbox User Guide

Diese Vorlesung ist gedacht als Einführung in die Gebiete der Wellenausbreitung, -führung, - aussendung, und -empfang sowie der Elektromagnetischen Verträglichkeit. Die Themen der Vorlesung werden von Nutzen sein für alle Ingenieure/-innen, die technische Herausforderungen im Bereich der hochfrequenten / hochratigen Übermittlung von Daten in solchen Gebieten wie Medizintechnik, Automobiltechnik oder Avionik meistern müssen. Sowohl Schaltungs- als auch Feldkonzepte der Wellenausbreitung und der Elektromagnetischen Verträglichkeit werden eingeführt und besprochen. 

Themen:

- Fundamentale Eigenschaften und Phänome elektrischer Schaltungen
- Wechselstromanalyse elektrischer Schaltungen
- Fundamentale Eigenschaften und Phänome elektromagnetischer Felder und Wellen
- Beschreibung elektromagnetischer Felder und Wellen bei zeitlich harmonischer Anregung
- Nützliche Hochfrequenz-Netzwerkparameter
- Elektrisch lange Leitungen und wichtige Ergebnisse der Leitungstheorie
- Ausbreitung, Superposition, Reflektion und Brechung ebener Wellen
- Allgemeine Theorie der Wellenleiter
- Wichtigste Bauformen von Wellenleitern und ihre Eigenschaften
- Abstrahlung und grundlegende Antennenparameter
- Wichtigste Bauformen von Antennen und ihre Eigenschaften
- Numerische Methoden und CAD-Werkzeuge des Wellenleiter- und Antennenentwurfs
- Prinzipien der Elektromagnetischen Verträglichkeit
- Kopplungsmechanismen und Gegenmaßnahmen
- Schirmung, Erdung, Filterung
- Standards und Regulatorisches
- EMV-Messtechniken

- Zinke, Brunswig, "Hochfrequenztechnik 1", Springer (1999)

- J. Detlefsen, U. Siart, "Grundlagen der Hochfrequenztechnik", Oldenbourg (2012)

- D. M. Pozar, "Microwave Engineering", Wiley (2011)

- Y. Huang, K. Boyle, "Antenna: From Theory to Practice", Wiley (2008)

- H. Ott, "Electromagnetic Compatibility Engineering", Wiley (2009)

- A. Schwab, W. Kürner, "Elektromagnetische Verträglichkeit", Springer (2007)

Vorlesungsunterlagen

• Grundlagen des Risikomanagements
  • Begriffsdefinition
  • Risikoarten
  • Riskomanagementprozess
  • Enterprise Risk Management
• Märkte und Instrumente im Energiehandel
  • Termin- und Spotkontrakte
  • Notierungen an Energiemärkten
  • Optionen
• Kennzahlendefinition
  • Bewertung von Marktrisiken
  • Bewertung von Adressrisiken
  • Bewertung von operationellen Risiken
  • Bewertung von Liquiditätsriseken
• Risikomonitoring- und Reporting
• Risikobehandlung

• Roggi, O. (2012): Risk Taking: A Corporate Governance Perspective, International Finance Corporation, New York
• Hull, J. C. (2012): Options, Futures, and other Derivatives, 8. Auflage, Pearson Verlag, New York
• Albrecht, P.; Maurer, R. (2008): Investment- und Risikomanagement, 3. Auflage, Schäffer-Poeschel Verlag, Stuttgart
• Rittenberg, L.; Martens, F. (2012): Understanding and Communicating Risk Appetite, Treadway Commission, Durham

1. Energiewirtschaft
2. Wasserstoffwirtschaft
3. Vorkommen und Eigenschaften von Wasserstoff
4. Herstellung von Wasserstoff (aus Kohlenwasserstoffen und durch Elektrolyse)
5. Trennung und Reinigung
6. Speicherung und Transport von Wasserstoff
7. Sicherheit
8. Brennstoffzellen
9. Projekte

• Skriptum zur Vorlesung
• Winter, Nitsch: Wasserstoff als Energieträger
• Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry
• Kirk, Othmer: Encyclopedia of Chemical Technology
• Larminie, Dicks: Fuel cell systems explained

1. Einführung in die elektrochemische Energiewandlung
2. Funktion und Aufbau von Elektrolyten
3. Die Niedertemperatur-Brennstoffzellen
   • Bauformen
   • Thermodynamik der PEM-Brennstoffzelle
   • Kühl- und Befeuchtungsstrategie
4. Die Hochtemperatur-Brennstoffzelle
   • Die MCFC
   • Die SOFC
   • Integrationsstrategien und Teilreformierung
5. Brennstoffe
   • Bereitstellung von Brennstoffen
   • Reformierung von Erdgas und Biogas
   • Reformierung von flüssigen Kohlenwasserstoffen
6. Energetische Integration und Regelung von Brennstoffzellen-Systemen

• Hamann, C.; Vielstich, W.: Elektrochemie 3. Aufl.; Weinheim: Wiley - VCH, 2003

• Grundbegriffe und handelbare Produkte in Energiemärkten
• Primärenergiemärkte
• Strommärkte
• Europäisches Emissionshandelssystem
• Einfluss von Erneuerbaren Energien
• Realoptionen
• Risikomanagement

Innerhalb der Übung werden die verschiedenen Aufgabenstellungen aktiv diskutiert und auf verschiedene Anwendungsfälle angewandt.

1. Einführung in die tiefe geothermische Nutzung
2. Geologische Grundlagen I
3. Geologische Grundlagen II
4. Geologisch-thermische Aspekte
5. Gesteinsphysikalische Aspekte
6. Geochemische Aspekte
7. Exploration tiefer geothermischer Reservoire
8. Bohrungstechnologien, Verrohrung und Ausbau
9. Bohrlochgeophysik
10. Untertägige Systemcharakterisierung und Reservoirengineering
11. Mikrobiologie und Obertägige Systemkomponenten
12. Angepasste Anlagenkonzepte, Kosten und Umweltaspekt

• Dipippo, R.: Geothermal Power Plants: Principles, Applications, Case Studies and Environmental Impact. Butterworth Heinemann; 3rd revised edition. (29. Mai 2012)
• www.geo-energy.org
• Edenhofer et al. (eds): Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation; Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, 2012.
• Kaltschmitt et al. (eds): Erneuerbare Energien: Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte. Springer, 5. Aufl. 2013.
• Kaltschmitt et al. (eds): Energie aus Erdwärme. Spektrum Akademischer Verlag; Auflage: 1999 (3. September 2001)
• Huenges, E. (ed.): Geothermal Energy Systems: Exploration, Development, and Utilization. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA; Auflage: 1. Auflage (19. April 2010)

Verarbeitung der Verbundwerkstoffe: Handlaminieren; Pre-Preg; GMT; BMC; SMC; RIM; Pultrusion; Wickelverfahren

Die Studierenden bekommen die Aufgabenstellung in Form einer Kundenanfrage für die Entwicklung und Fertigung eines MTB-Lenkers aus Faserverbundwerkstoffen. In der Aufgabenstellung sind technische und normative Anforderungen angeführt, alle weiteren benötigten Informationen kommen aus den Vorlesungen und Übungen bzw. den jeweiligen Unterlagen (elektronisch und im Gespräch).

Der Ablauf ist in einem Meilensteinplan angeben und ermöglicht den Studierenden Teilaufgaben zu planen und so kontinuierlich zu arbeiten. Bei Projektende besitzt jede Gruppe einen selbst gefertigten Lenker mit geprüfter Qualität.

In den einzelnen Projekttreffen werden die Konzeption (Diskussion der Anforderungen und Risiken) hinterfragt. Die Berechnungen analysiert, die Fertigungsmethoden evaluiert und festgelegt. Materialien werden ausgewählt und der Lenker wird gefertigt. Die Qualität und die mechanischen Eigenschaften werden geprüft und eingeordnet. Am Ende  Abschlussbericht erstellt (Zusammenstellung der Ergebnisse für den „Kunden“).

Nach der Prüfung während des „Kunden/Lieferanten Gesprächs“ gibt es ein gegenseitiges Feedback-gespräch („lessons learned“), um die kontinuierliche Verbesserung  sicher zu stellen .

Åström: Manufacturing of Polymer Composites, Chapman and Hall

1. Auslegung von Überschallverkehrsflugzeugen
2. Grundlagen für die Auslegung von Hochleistungsflugzeugen
3. Grundlagen für den Entwurf von Drehflüglern
4. Grundlagen für die Auslegung von unbemannten Flugsystemen, Lufttaxis, Elektroflugzeuge

Gareth Padfield: Helicopter Flight Dynamics, butterworth ltd.

Raymond Prouty: Helicopter Performance Stability and Control, Krieger Publ.

Klaus Hünecke: Das Kampfflugzeug von Heute, Motorbuch Verlag

Jay Gundelach: Designing Unmanned Aircraft Systems -  Configurative Approach, AIAA

- Microstructure and properties of the matrix and reinforcing materials and their interaction
- Development of composite materials
- Mechanical and physical properties
- Mechanics of Composite Materials
- Laminate theory
- Test methods
- Non destructive testing
- Failure mechanisms
- Theoretical models for the prediction of properties
- Application

Die Studierenden erhalten die Aufgabenstellung in Form eines Materialdesigns für Prüfkörper aus Faserverbundwerkstoffen. Technische und normative Anforderungen sind in der Aufgabenstellung aufgeführt, alle weiteren benötigten Informationen stammen aus den Vorlesungen und Übungen bzw. den entsprechenden Unterlagen (elektronisch und im Gespräch).

Das Vorgehen ist in einem Meilensteinplan festgelegt und ermöglicht es den Studierenden, Teilaufgaben zu planen und so kontinuierlich zu arbeiten. Am Ende des Projekts wurden verschiedene Probekörper im Zug- oder Biegeversuch geprüft.

In den einzelnen Projektbesprechungen wird die Konzeption (Diskussion der Anforderungen und Risiken) hinterfragt. Die Berechnungen werden analysiert, die Produktionsmethoden werden bewertet und festgelegt. Die Werkstoffe werden ausgewählt und die Probekörper normgerecht hergestellt. Die Qualität und die mechanischen Eigenschaften werden geprüft und klassifiziert. Am Ende wird ein Abschlussbericht erstellt und die Ergebnisse werden allen Teilnehmern in Form einer Präsentation vorgestellt und diskutiert.

Hall, Clyne: Introduction to Composite materials, Cambridge University Press
Daniel, Ishai: Engineering Mechanics of Composites Materials, Oxford University Press
Mallick: Fibre-Reinforced Composites, Marcel Deckker, New York

The contents of the lecture are repeated and deepened using practical examples.

Calculations are carried out together or individually, and the results are discussed critically.

Hall, Clyne: Introduction to Composite materials, Cambridge University Press
Daniel, Ishai: Engineering Mechanics of Composites Materials, Oxford University Press
Mallick: Fibre-Reinforced Composites, Marcel Deckker, New York

Im Kurs werden theoretischen Grundlagen der Entwurfsoptimierung und Zuverlässigkeitsanalyse vermittelt, der Fokus liegt jedoch auf dem Anwendungsbezug dieser Verfahren.  Die Inhalte werden in Veranstaltungen vermittelt, die sowohl Vorlesungskomponenten als auch Rechnerübungen enthalten. In den Rechnerübungen werden die erlernten Methoden in Matlab implementiert, um deren praktische Umsetzung zu vermitteln.

Folgende Inhalte werden im Kurs behandelt:

• Entwurfsoptimierung
  • Gradientenbasierte Verfahren
  • Genetische Algorithmen
  • Optimierung unter Nebenbedingungen
  • Topologieoptimierung
• Zuverlässigkeitsanalyse
  • Grundlagen der Stochastik
  • Monte-Carlo-Methoden
  • Semi-analytische Verfahren
• Robustheitsoptimierung Entwurfsoptimierung
  • Robustheitsmaße
  • Verknüpfung von Entwurfsoptimierung Zuverlässigkeitsanalyse

[1] Arora, Jasbir. Introduction to Optimum Design. 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, 2011.
[2] Haldar, A., and S. Mahadevan. Probability, Reliability, and Statistical Methods in Engineering Design. John Wiley & Sons New York/Chichester, UK, 2000.

Vorlesung zur gleichungsbasierten, physikalischen Modellierung unter Verwendung der Modellierungssprache Modelica und der kostenfreien Simulationsplattform OpenModelica 1.17.0.

• Einführung in die physikalische Modellierung
• Frage der Modellierung und der Grenzen der Modellierung
• Frage der Zeitkonstanten, Steifigkeit, Stabilität, Schrittweitenwahl
• Begriffe der objektorientierten Programmierung
• Differenzialgleichungen einfacher Systeme
• Einführung in Modelica
• Einführung in das Simulationswerkzeug
• Beispiele: Hydraulische Systeme und Wärmeleitung
• Systembeispiel

[1]    Modelica Association: "Modelica Language Specification - Version 3.5", Linköping,  Sweden, 2021.

[2]    OpenModelica: OpenModelica 1.17.0, https://www.openmodelica.org (siehe Download), 2021.

[3]    M. Tiller:  “Modelica by Example", https://book.xogeny.com, 2014.

[4]    M. Otter, H. Elmqvist, et al.: "Objektorientierte Modellierung Physikalischer Systeme",  at- Automatisierungstechnik (german), Teil 1 - 17, Oldenbourg Verlag, 1999 - 2000.

[5]    P. Fritzson: "Principles of Object-Oriented Modeling and Simulation with Modelica 3.3", Wiley-IEEE Press, New York, 2015.

[6]    P. Fritzson: “Introduction to Modeling and Simulation of Technical and Physical  Systems with Modelica”, Wiley, New York, 2011.