Hairmate - Hybrid Aircraft Seating Manufacturing and Testing

Motivation

Herkömmliche Flugzeugsitze werden mit Metallstrukturen hergestellt, die mit Kunststoffplatten und -kissen verkleidet sind. Diese Konstruktionen bestehen aus einem metallischen Rahmen mit zwei Hauptträgern und Querrippen, die auf den Beinen montiert sind. Diese Anordnung ist gewichtsmäßig schwer. Die metallische Struktur wird normalerweise in die Primärstruktur (Beine, Rohre und Querträger zur Durchführung dynamischer Flugzeugsitztests) und die Sekundärstruktur (die Komponenten für Klapptisch, Kopfstütze, Fußstütze und Armlehne) unterteilt.

Gegenwärtig zeichnen sich Tendenzen ab, wonach Bauteile aus kohlenstofffaserverstärktem Polymer (CFK) zur Herstellung von Flugzeugsitzen der Economy Class verwendet werden. Einige Patente und kommerzielle Designs verwenden CFK-Rückenlehnen und Sitzflächen aus Monocoque und Semimonocoque.

Ziele

• Maximal 10 kg Gewicht für Sitze in der Economy Class: Schaffung eines ressourceneffizienten und umweltfreundlichen Flugverkehrs. Nach 2020 sind neue Anstrengungen erforderlich, um die Ziele des Flightpath 2050, nämlich eine Senkung des CO2-Ausstoßes um 75%, eine Senkung des NOx-Ausstoßes um 90% und eine Lärmminderung um 65%, zu erreichen.
• Gewährleistung einer sicheren und nahtlosen Mobilität. Die Luftfahrt bietet eine unschätzbare zeiteffiziente Mobilität. Neue Konzepte können das Luftverkehrssystem dabei unterstützen, den sich wandelnden Mobilitätsbedürfnissen der Menschen gerecht zu werden: effizientere Nutzung der lokalen Flughäfen, schnellere Verbindungen und weniger Staus.
• Aufbau einer industriellen Führungsrolle in Europa. Clean Sky 2 wird dazu beitragen, hochqualifizierte Arbeitsplätze in Europa zu erhalten, indem es der europäischen Industrie die Möglichkeit gibt, die notwendigen Innovationen auf der Grundlage erschwinglicher und nachhaltiger Technologien zu liefern. Unterstützt wird dies durch Design-Tools und -Methoden, Programm- und Supply-Chain-Management sowie Zertifizierungsprozesse, die die Time-to-Market verkürzen.
• Funktionale Integration in Leichtbauweise, Multifunktionalität, Energie- und Materialeffizienz während der Nutzungsphase, kosteneffiziente Produktion durch Reduzierung der Komplexität von Bauteilen und der Fertigungszeit.

Inhalt

Das Ziel des HAIRD-Projekts war es, einen neuen Economy Class-Sitz für Flugzeuge zu entwickeln, dessen Design auf kostengünstige Massenproduktion, geringen Wartungsaufwand,  umweltfreundlichen und gesunden Komfort (Reduzierung des DTV-Risikos für Passagiere) ausgerichtet ist. Das HAIRD-Sitzkonzept verwendet keine Rohre, Hybridbeine oder komplexe Geometrien, obwohl sein Design darauf abzielt, den 16g-Schlagversuch gemäß SAE ARP5526D -2017, SAE ARP5765A-2017 und SAE AS8049C-2017 zu erreichen. Das HAIRD-Design hat ein kostengünstiges und innovatives Geometrie-Schenkeldesign, das nur aus CFK mit metallischen Einsätzen für die Verbindung des Schenkels mit der Sitzfläche und den Schienen des Flugzeugs hergestellt wird.

Methodik

HAIRMATE wird die Formen zur Herstellung eines leichten Flugzeugsitzes entwickeln und herstellen, der Ergonomie, Ästhetik und Komfort durch effiziente Herstellungsverfahren und kostengünstige Materialien auf Kohlefaserbasis verbessert. Darüber hinaus wird ein neuer Werkstoff verwendet, um das FEM-Modell neu zu berechnen und das Verhalten der Sitzstruktur zu verbessern. Außerdem werden einige dynamische Tests für den Flugzeugsitz unter Auswirkungen von 16g und 14g durchgeführt. Aus diesem Grund werden Engineering und Sitzdesign gleichzeitig mit numerischen Methoden ausgeführt, um die Anzahl experimentellen dynamischen Testschleifen minimal zu halten.

Erwartete Ergebnisse

Im Projekt HAIRMATE konzentrieren sich die Aktivitäten auf das Design und die Herstellung der Formen zur Fertigung und Erprobung der neuen Generation von Flugzeugsitzen, die während des Projekts HAIRD von LEITAT entwickelt wurden. Trotz der Tatsache, dass die konventionellen Technologien für die Konstruktion eines Flugzeugsitzes der neuen Generation verwendet werden, wurde ein virtuelles Modell entwickelt, das das System verifiziert. Folglich wird der Ausgangspunkt des HAIRMATE-Projekts auf einen Technologiereifegrad von 6 (TRL 6) gesetzt und ein endgültiger Gesamt-TRL 7 erwartet. In HAIRMATE wird die Herausforderung durch bekannte Technologien zur Herstellung und Erprobung des zukünftigen Flugzeugsitzes durch die Entwicklung eines integrierten Pilotprodukts zur Demonstration seiner Lebensfähigkeit (TRL 7) gelöst.

• LEITAT - Koordinator
• ALPEX Technologies GmbH
• Universitat de Girona

Förderprogramm: JTI Clean Sky II