Wartung und Betrieb
Das Institut für Flugzeug-Systemtechnik der TU Hamburg erforscht im Bereich Wartung und Betrieb leistungsstarke Diagnose- und Prognosetechnologien, um einen signifikanten Beitrag zur Optimierung von Betriebs- und Wartungsprozessen zu leisten und so ein neuartiges Life-Cycle-Management der Flugzeugsysteme und -strukturen zu ermöglichen. Darüber hinaus untersucht das Institut für Flugzeug-Systemtechnik, wie ein Diagnose-orientiertes Design und somit eine weitere Verbesserung des Life-Cycle-Managements erreicht werden kann. Das Gesamtziel des Instituts ist ein nachhaltiger, kostengünstiger Flugzeugbetrieb durch Ressourcenschonung und Effizienzsteigerung.
Zustandsdiagnose und -prognose von Flugzeugsystemen
Für eine Effizienzsteigerung des Betriebs von Flugzeugsystemen, wie z.B. Brennstoffzellen- oder Hydrauliksysteme, sind leistungsstarke Diagnosefunktionen unabdingbar. Diese dienen der frühzeitigen Erkennung von Fehlverhalten sowie der anschließenden Identifikation und Visualisierung von Fehlerursachen. Minimierte Standzeiten und eine effiziente Wartungsplanung werden dadurch ermöglicht. Zu diesem Zwecke wird am Institut für Flugzeug-Systemtechnik das Software Werkzeug SPYDER entwickelt. Wesentliche Kennzeichen dieses Forschungsschwerpunktes sind die Bereitstellung von Methoden zur modellbasierten Analyse komplexer Zusammenhänge zwischen Fehlern und Fehlereffekten mit dem Ziel der optimalen Sensorplatzierung und automatisierten Konfiguration hierarchischer Diagnosekonzepte. Diese bestehen aus vernetzten Diagnoseagenten, die stufenweise Diagnose-relevante Informationen verarbeiten und verdichten. Dadurch wird die Kette zwischen der Detektion von Fehlverhalten auf der untersten Systemebene und der Ausgabe von Fehlerursachen auf der obersten Flugzeugebene geschlossen.
Weiterhin entwickelt das Institut für Flugzeug-Systemtechnik einen sogenannten Trouble Shooting Assistant, der die Vermeidung von sogenannten „No Fault Found“-Ereignissen ermöglichen soll. Der Trouble Shooting Assistant dient dabei zur aktiven Unterstützung des Wartungspersonals bei der Fehlersuche auf Systemebene, indem Informationen über den Systemzustand sowie Empfehlungen hinsichtlich konkreter Wartungsaktionen ausgegeben werden. Die Entscheidungsfindung basiert auf einem hybriden Ansatz aus daten- und modellbasierten Methoden, welche alle verfügbaren Systeminformationen berücksichtigen. Neben der Entwicklung dieser leistungsstarken Diagnose- und Prognosetechnologien untersucht das Institut für Flugzeug-Systemtechnik außerdem, wie die einzelnen Technologiebausteine in digitale Zwillinge integriert werden können, sodass ein methodenübergreifender Informationsaustausch entsteht. Damit wird eine Voraussetzung für die gezielte, vorausschauende Steuerung von MRO- und Betriebsprozessen geschaffen.
Zustandsdiagnose und -prognose von Flugzeugstrukturen
Die Zustandsüberwachung von Strukturbauteilen über den gesamten Lebenszyklus ermöglicht es, lastrelevante Ereignisse der Strukturen zu detektieren, zu bewerten und anschließende, gegebenenfalls erforderliche Inspektionen am Boden zielgerichteter und damit in kürzerer Zeit als bisher möglich durchzuführen. Auf diese Weise können außerplanmäßige Bodenzeiten verkürzt und daraus resultierende wirtschaftliche Ausfälle reduziert werden. Darüber hinaus können die Instandhaltungsmaßnahmen am Boden in Abhängigkeit des tatsächlichen Strukturzustandes geplant werden und müssen nicht in Abhängigkeit vorgeschriebener Intervalle erfolgen. Bei deutlich unterhalb der Designannahmen belasteten Strukturkomponenten ist sogar eine Nutzung über die im Design vorgeschriebene, maximale Lebensdauer denkbar.
Hierfür werden am Institut für Flugzeug-Systemtechnik indirekte Verfahren zur Strukturlastüberwachung erforscht. Bei der indirekten Strukturlastüberwachung erfolgt die Lastermittlung durch teilweise oder vollständige Messung des Flugzustandes auf Basis von In-Service-Daten und zusätzlichen Lastenbeobachter-Modellen. Die Entwicklung der Lastenbeobachter wird datenbasiert, modellbasiert sowie hybrid durchgeführt. Das Institut für Flugzeug-Systemtechnik untersucht, wie diese Lastenbeobachter mit nachgelagerten, dedizierten Algorithmen zur Fatigue-Bestimmung verknüpft werden können, um eine nahtlose Prozesskette zur kontinuierlichen Abbildung des Schadenszustands der Strukturbauteile zu entwickeln. Hierbei wird außerdem betrachtet, wie die Integration der jeweiligen Algorithmen und der Vielzahl an Daten in einen digitalen Zwilling umgesetzt werden kann.
