CFAC Forum 2014: Safety, Security and Risk Management in Aviation Innovation in Aviation Built-in Safety

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Guido Fuchs
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1 Innovation in Aviation Built-in Safety - Wo sind technische Innovationen möglich? - Innovation: Evolution und Revolution - Safety: Prozesse und Organisation - Ausblick 1

2 Innovationen in der Luftfahrt Financial Times, 16. Juli

3 Innovationen in der Luftfahrt Was erwarten wir von Innovationen? Evolution und / oder Revolution 3

4 Innovationen in der Luftfahrt Wo sind technische Innovationen möglich? Wo lohnen sich technische Innovationen? Auftrieb Schub Widerstand Gewicht 4

5 Innovationen in der Luftfahrt Was sind die Innovationstreiber? Genialität - Mut - Übermut - Realität Kosten Entwicklung, Produktion, Betrieb Lifecycle Cost Umweltverträglichkeit Passagierkomfort Safety 5

6 Innovationen in der Luftfahrt Die Reduktion des Schadstoffausstosses steht für die Entwicklung im Luftverkehr im Mittelpunkt. Ab 2020 soll der Luftverkehr trotz Wachstum nicht zusätzliches CO 2 generieren. 6

7 Innovationen in der Luftfahrt Evolution oder Revolution? Eine nicht ganz wissenschaftliche Darstellung Konzept - Potenzial?

8 Innovation: Evolution Die klassische Konfiguration Flügel-Rumpf-Leitwerk der Passagierflugzeuge wird seit mehr als 60 Jahren weiterentwickelt. Trotzdem sind kurz- und mittelfristig Optimierungen noch möglich. Treibstoffverbrauch, Potenzial Basis 2010, ca Triebwerk Geared Fan, höhere Temp % (A320NEO, B737MAX, A330NEO) Energie More Electric Aircraft - 5 % (Keine Bleed Air; Boeing B787) Aerodynamik Detailoptimierung - 10 % (Flügelende, Triebwerksintegration, Leitwerk) Struktur Detailoptimierung - 5 % (Flügelende, Triebwerksintegration, Leitwerk, Kabine) 8

9 Innovation: Evolution Beispiel: Gerät zur Messung und Auswertung von Triebwerksdaten (Meggit, CH) Quelle: MSS Engineering 24-JUL-2014 Meggitt Sensing Systems. Proprietary 9

10 Innovation: Evolution Grundlage für Innovationen sind Expertenwissen und hoch entwickelte Ingenieur-Werkzeuge. Beispiel: Windkanalversuch, Lärmoptimierung 10 Windkanal RUAG Emmen

11 Innovation: Evolution Innovation erfordern zunehmend höhere Detailkenntnis. Beispiel: Windkanalversuch, instationäre Strömung am Flügelende Windkanal RUAG Emmen 11

12 Innovation: Revolution Von der Evolution zur Revolution Konzept - Potenzial Neue Konfiguration Revolution

13 Innovation: Revolution Revolution: Neue Konfigurationen Grenzen und Risiken Technische Machbarkeit Safety Zulassung Passagier-Akzeptanz Kosten / Leistung 13

(Batterie Elektromotor) Distributed Propulsion (Elektromotor) Die

14 Innovation: Revolution Revolution: Neue Antriebskonzepte Open Rotor Hybrid-Antrieb (Gasturbine Generator Elektromotor) Elektroantrieb (Batterie Elektromotor) Distributed Propulsion (Elektromotor) Die Gasturbine wird noch über Jahrzehnte die wichtigste Antriebsart in der Luftfahrt bleiben, aber 14

15 Innovation: Revolution Sind revolutionäre Konzepte zulassungsfähig? Erfüllen revolutionäre Konzepte alle Sicherheitsanforderungen? Die Zulassungsbehörden sind in Innovationsvorhaben miteinzubeziehen. Prozesse und Organisationen sind so auszugestalten, dass alle Beteiligten die Ihnen zugewiesenen Verantwortungen übernehmen können. 15

Demonstratoren Industrie & Forschungszentren Entwicklung strategischer Technologien Start

16 Innovation: Pozesse Die Technologie- und Produktentwicklung dauert Jahrzehnte Technology Readiness Level TRL Universitäten Forschung Grundlagenentwicklung Demonstratoren Industrie & Forschungszentren Entwicklung strategischer Technologien Start Produktentwicklung Industrie Produkteetwicklung EIS Entry in Sevice Operation > 30 Jahre Jahre 16

17 Safety: Prozesse und Organisation Die Produktentwicklung folgt einem definierten Prozess Beispiel: Airbus A 350 XWB 6 10 Jahre Airbus Milestone Model 17

18 Safety: Prozesse und Organisation Industrielle Entwicklungsbetriebe verfügen über Organisation und Prozesse, um die technischen und regulatorischen Anforderungen an neue Produkte zu erfüllen. Design Organisation Qualifizierte Mitarbeitende Design Handbook EASA (auch BAZL) Vorschriften zb Part 21: Zertifizierung von Luftfahrzeugen und zugehörigen Produkten, Bau- und Ausrüstungsteilen und von Entwicklungs- und Herstellungsbetrieben Bauvorschriften Arbeitsanweisungen / Fertigungsprozesse Materiallisten ( zugelassenes Material) Interne oder externe Vorgaben Design tools (CAD, Berechnungsprogramme, )

19 Safety: Prozesse und Organisation Ein Entwicklungsbetrieb arbeitet auch bei innovativen Projekten nach dem 4 + -Augenprinzip Head of Independent Monitoring Quality CEO Chief Executive / Accountable Manager Vorgaben der EASA für einen Entwicklungsbetrieb mit einem Design Approval Chief of the Office of Airworthiness Office of Airworthiness Bus. Unit X Engineering Head of Design Organisation Structures Electrics Avionics Bus. Unit Y Bus. Unit Z.. Blau: Von der Zulassungsbehörde zwingend geforderte Positionen resp. Funktionen Rot: Von der Zulassungesbehörde geforderte Berichtslinie Eng Eng CVE Eng Eng Eng Eng CVE CVE Eng Eng Eng extern Eng CVE CVE: Certification Verification Engineer = MPI Musterprüfingenieur Eng CVE Eng 19

20 Ausblick Die nächsten 15 Jahre werden geprägt sein von evolutionärer Innovation A 380 B 747 B B 777 B 777X A 350 Comet B 707 / DC 8 B 757 / B767 A 330 B 787 A 330neo? B 737 B B 737 MAX Caravelle A 320 A 320neo

21 Ausblick Die hohe Nachfrage nach Weiterentwicklungen von bewährten Modellen verzögert die revolutionäre Entwicklung. 25. Sept 2014: 1.-Flug Airbus A320neo In der Flugerprobung: Bombardier C-Series Weitere Neuentwicklungen stehen vor dem Erstflug 30. Sept. 2014: Airbus A350 EASA Type Certificate 21

Ausblick Die Technologien für Revolutionäre Flugzeuge

Forschungsprogramme erarbeitet und stehen für die

22 Ausblick Die Technologien für Revolutionäre Flugzeuge werden im Rahmen grosser multinationaler Forschungsprogramme erarbeitet und stehen für die Produkteentwicklung in den nächsten Jahren zur Verfügung. Europa: Horizon 2020 / Clean Sky II (3.6 Mia UER / 7 Jahre) USA: National Aeronautics Research and Development Plan (550 Mio USD/year) 22

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