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The scientific interest for near-Earth asteroids as well as the interest in potentially hazardous asteroids from the perspective of planetary defense led the space community to focus on near-Earth asteroid mission studies. A multiple near-Earth asteroid rendezvous mission with close-up observations of several objects can help to improve the characterization of these asteroids. This work explores the design of a solar-sail spacecraft for such a mission, focusing on the search of possible sequences of encounters and the trajectory optimization. This is done in two sequential steps: a sequence search by means of a simplified trajectory model and a set of heuristic rules based on astrodynamics, and a subsequent optimization phase. A shape-based approach for solar sailing has been developed and is used for the first phase. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated through a fully optimized multiple near-Earth asteroid rendezvous mission. The results show that it is possible to visit five near-Earth asteroids within 10 years with near-term solar-sail technology.
The scientific interest in near-Earth asteroids (NEAs) and the classification of some of those as potentially hazardous asteroid for the Earth stipulated the interest in NEA exploration. Close-up observations of these objects will increase drastically our knowledge about the overall NEA population. For this reason, a multiple NEA rendezvous mission through solar sailing is investigated, taking advantage of the propellantless nature of this groundbreaking propulsion technology. Considering a spacecraft based on the DLR/ESA Gossamer technology, this work focuses on the search of possible sequences of NEA encounters. The effectiveness of this approach is demonstrated through a number of fully-optimized trajectories. The results show that it is possible to visit five NEAs within 10 years with near-term solar-sail technology. Moreover, a study on a reduced NEA database demonstrates the reliability of the approach used, showing that 58% of the sequences found with an approximated trajectory model can be converted into real solar-sail trajectories. Lastly, this second study shows the effectiveness of the proposed automatic optimization algorithm, which is able to find solutions for a large number of mission scenarios without any input required from the user.
Auslegung der CFK-Sandwich-Rumpfstruktur eines Hubschraubers mit der Methode der Finiten Elemente
(1994)
Digitalisierung bezeichnet die Nutzung großer Datenmengen, die zu einer umfassenden Vernetzung aller Bereiche der Wirtschaft und Gesellschaft führen wird (BMWi, 2015 und ähnlich Köhler/Wollschläger, 2014: 79). Sie umfasst die Erhebung von analogen Informationen („Big Data“ in einem engen Sinne; z.B. O´Leary, 2013), ihre Speicherung in einem digitaltechnischen System (lokale Speicherung oder „Cloud Computing“ durch die Weiterentwickelung des Internets; z.B. Hashem et al., 2015: 101), die Analyse und Interpretation sowie den Transfer in andere Systeme („Internet der Dinge“ bzw. „Internet of Things“; z.B. Ashton, 2009).
Attitude and Orbital Dynamics Modeling for an Uncontrolled Solar-Sail Experiment in Low-Earth Orbit
(2015)
Gossamer-1 is the first project of the three-step Gossamer roadmap, the purpose of which is to develop, prove and demonstrate that solar-sail technology is a safe and reliable propulsion technique for long-lasting and high-energy missions. This paper firstly presents the structural analysis performed on the sail to understand its elastic behavior. The results are then used in attitude and orbital simulations. The model considers the main forces and torques that a satellite experiences in low-Earth orbit coupled with the sail deformation. Doing the simulations for varying initial conditions in attitude and rotation rate, the results show initial states to avoid and maximum rotation rates reached for correct and faulty deployment of the sail. Lastly comparisons with the classic flat sail model are carried out to test the hypothesis that the elastic behavior does play a role in the attitude and orbital behavior of the sail
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Stellgliedes (7) mit wenigstens einem gesteuert bestrombaren Elektromagneten (1, 2) und einem mit dem Stellglied (7) in Wirkverbindung stehenden Anker (5), der bei Bestromung des Elektromagneten (1, 2) gegen die Kraft wenigstens einer an einem Gehäuse (12) abgestützten Rückstellfeder (10) an der Polfläche (3, 4) des Elektromagneten (1, 2) zur Anlage kommt, und daß zumindest der Anker (5) über eine sphärische Gelenkanordnung (11) auf der Rückstellfeder (10) abgestützt ist.
In the Collaborative Research Center SFB 401 at RWTH Aachen University, the numerical aeroelastic method SOFIA for direct numerical aeroelastic simulation is being progressively developed. Numerical results obtained by applying SOFIA were compared with measured data of static and dynamic aeroelastic wind tunnel tests for an elastic swept wing in subsonic flow.
Computational aeroelastic analysis and design of the HIRENASD wind tunnel wing model and tests
(2007)
In this part of the MEGADESIGN project, aeroelastic effects are introduced into the aerodynamic analysis of aircrafts by coupling DLR’s flow solvers TAU and FLOWer to a Timoshenko-beam solver. The emerging aeroelastic solvers and a method for the automatic identification of Timoshenko-beam models for wing-box structures were integrated into a simulation environment enabling the combined optimisation of aerodynamic wing shape and structure.
Optical Instruments require an extremely stable thermal surrounding to prevent loss of data quality by misalignments of the instrument components resulting from material deformation due to temperature f luctuations (e.g. from solar intrusion). Phase Change Material (PCM) can be applied as a thermal damper to achieve a more uniform temperature distribution. The challenge of this method is, among others, the integration of PCM into affected areas. If correctly designed, incoming heat is latently absorbed during phase change of the PCM, i.e. the temperature of a structure remains almost constant. In a cold phase, the heat during phase change is released again latently until the PCM returns to its original state of aggregation. Thus, the structure is thermally stabilized. At FH Aachen– University of Applied Sciences research is conducted to apply PCM directly into the structures of affected components (baffles, optical benches, electronic boxes, etc.). Through the application of Additive Manufacturing, the necessary voids are directly printed into these structures and filled later with PCM. Additive Manufacturing enables complex structures that would not have been possible with conservative manufacturing methods. A corresponding Breadboard was developed and manufactured by Selective Laser Melting (SLM). The current state of research includes the handling and analysis of the Breadboard, tests and a correlation of the thermal model. The results have shown analytically and practically that it is possible to use PCM as an integral part of the structure as a thermal damper. The results serve as a basis for the further development of the technology, which should maximize performance and enable the integration of PCM into much more complex structures.
Sensitivity Analysis of General Aviation Aircraft with Parallel Hybrid-Electric Propulsion Systems
(2019)
Testing of a 10 kW diffusive micro-mix combustor for hydrogen-fuelled micro-scale gas turbines
(2007)
In Anbetracht weltweit zunehmend strengerer klimapolitischer
Ziele steigt auch der Druck für Nutzfahrzeughersteller, effizientere und umweltfreundlichere
Technologien zu entwickeln. Den Blick bei der Bewertung dieser
ausschließlich auf die Fahrzeugnutzung zu richten, ist längst nicht mehr zufriedenstellend.
Im Rahmen dieser Analyse wird ein gegenwärtig auf dem Markt erwerblicher
und in deutschen Städten bereits seit Jahren betriebener Hybridbus
energetisch und ökologisch mit einem konventionell angetriebenen, nahezu baugleichen
Modell entlang des Lebensweges bewertet.
Nach Definition von Ziel und Untersuchungsrahmen wird ein Überblick auf bereits
durchgeführte Lebenszyklusanalysen zu Hybridbussen im Stadtverkehr gegeben
und Schlussfolgerungen für die anschließende Analyse abgeleitet. Diese
wird im Rahmen einer energetischen und ökologischen Bewertung beider Produktsysteme
anhand der Parameter "Primärenergieeinsatz" und "CO2äq Emissionen"
praktiziert. Der Fahrzeugrumpf beider Fahrzeuge des gleichen Modells
wird dabei als einheitlich angenommen, sodass bei dem Vergleich der Herstellung
vereinfacht nur die sich unterscheidenden Komponenten des Antriebstranges
berücksichtigt werden. Die Resultate der Wirkungsabschätzung werden als
Differenz des Hybridbusses gegenüber dem Referenzfahrzeug über die einzelnen
Lebenszyklusphasen dargestellt. Schließlich werden Prognosen getroffen, ab
welcher Strecke die bei der Herstellung erzeugten höheren CO2äq Emissionen
des Hybridantriebstranges gegenüber dem Referenzmodell ausgeglichen werden.
1) Module werden die Fahrzeugplattform und den –aufbau in Zukunft weiterhin und in zunehmendem Maße bestimmen. 2) Neue Module und Modulschnittstellen am Fahrzeug werden überdacht und können in der Zukunft erwartet werden. 3) Die Wertschöpfung und der Entwicklungsumfang wird sich vom OEM zum Modullieferanten verlagern. 4) Modulvergaben werden in der Zukunft noch stärker auf Innovation und Kostenreduktion beruhen. 5) Modularisierung des Fahrzeuges heißt ein Aufbrechen der Fahrzeugkarosserie und wird daher von der Beherrschung struktureller Aufgaben sowie der Lösung der (sichtbaren) Modulübergänge bestimmt sein. 6) Neben den Systemintegratoren und den Komponentenspezialisten besetzen die Modullieferanten die erste Lieferantenriege. 7) Der Modullieferant wird neben höchster Fertigungsexpertise ein hohes Maß an (Teil-)fahrzeug-Know-How und Produktentwickler-mentalität bereitstellen.
Die Batterie ist eine der absolut zentralen Komponenten des Elektrofahrzeugs. Die serielle Entwicklung und Produktion dieser Batterien und die Verbesserung der Leistungen wird entscheidend für den Erfolg der Elektromobilität sein. Die Batterie ist jedoch nicht das einzige elektrofahrzeugspezifische System, das neu entwickelt, umkonzipiert oder verbessert werden muss. So sind ebenso die Entwicklung der neuen Fahrzeugstruktur sowie des elektrifizierten Antriebsstranges Teil dieses Kapitels. Weiterhin wird ein Blick auf das bedeutende Thema des Thermomanagements geworfen.
Die Fahrzeugkarosserie bildet als größte funktionale und organisatorische Systemeinheit ein zentrales Kompetenzfeld der OEMs. Für den Fahrzeughersteller stellt der Karosserierohbau eine hohe Kernkompetenz sowohl in der Produktentwicklung als auch in der Produktion dar. Neue, innovative Karosseriebauweisen, bspw. aufgrund eines neuen Fahrzeugkonzeptes oder neuer Anforderungen, bedeuten für den OEM auch gleichzeitig die intensive Auseinandersetzung mit Kompetenzfokussierung bzw. Wertschöpfungsverlagerungen.
Die urbane Mobilität ist im Wandel und insbesondere neue innovative Geschäftsmodelle werden einen wesentlichen Teil zur Lösung von künftigen Mobilitätsbedürfnissen beitragen. Die sogenannte „Shared Mobility“ gilt aktuell neben der Elektrifizierung des Antriebes und autonomem Fahrzeugtechnologien als einer der wichtigsten Trendthemen in der Automobilindustrie. Neue Mobilitätsdienstleistungen verlangen dabei verstärkt auch neue Fahrzeugkonzepte.
Urbane Mobilitätskonzepte der Zukunft erfordern neue Unternehmensformen, idealerweise aus Old Economy und New Economy, sowie eine enge Anbindung an die gesellschaftsrelevante Zukunftsforschung. Für neue Fahrzeugkonzepte des Carsharing bedeutet dies, dass alle kostenverursachenden Faktoren erfasst und analysiert werden müssen. Die FH Aachen, share2drive und FEV geben einen Ausblick auf die zukünftige Fahrzeugklasse der Personal Public Vehicles als „Rolling Device“.