21.12.2022

Newsletter – Dezember 2022

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Dezember 2022 - Die besten Wünsche für 2023

Generell können wir feststellen, dass 2022 für unser Unternehmen das herausforderndste Jahr seit seiner Gründung war. Wir hatten viele Probleme, aber immerhin konnten wir unser Projekt durchführen. Wir haben viele neue Mitglieder in unserem team und wir haben uns von anderen verabschiedet, aber wir fühlen uns immer noch zu unserem Unternehmen zugehörig, das ist alles, was zählt. 

In Bezug auf die im Jahr 2022 durchgeführten Arbeiten können wir mit Stolz sagen, dass wir bei der Herstellung des ersten vollelektrischen Schweizer Flugzeugs, UR-1, viele Erfolge erzielt haben:

  • Die Vollendung des V-Leitwerks mit dem integrierten Ruder,
  • Die Montage des Baldachins,
  • Die Fertigstellung der Rumpfformen.

In dieser Hinsicht war der November in vielerlei Hinsicht ein Schlüsselmonat für das Unternehmen. Die große Neuigkeit ist, dass wir endlich die elektrischen Batterien erhalten haben, mit denen das erste vollelektrische Rennflugzeug der Schweiz, UR-1, ausgestattet wird. Unsere team arbeitet derzeit daran, sie in genau zu diesem Zweck hergestellten Schachteln zu arrangieren. Dann sind wir bereit, sie im Flügel zu installieren. zusätzlich team engagiert sich weiterhin für die Erprobung der Rumpfformen und der Flügelklappen.

Wir freuen uns auch, Ihnen mitteilen zu können, dass wir einen neuen technischen Unterstützer haben: das renommierte Unternehmen Brütsch / Rüegger Werkzeuge, die uns viele wichtige Werkzeuge für unsere Werkstatt bot. Wir sind wirklich dankbar, dass wir auf diese Unterstützung zählen dürfen.

2022 war auf jeden Fall ein Schlüsseljahr, auch weil es uns die Chance gegeben hat, unsere Zukunft genauer zu planen. In der Tat haben wir einige Entscheidungen getroffen, die unsere Geschichte als Unternehmen beeinflussen werden: Wir haben unseren nächsten Prototyp, ein Zivilflugzeug, die UG-2, mit hoher Leistung und niedrigen Betriebskosten entworfen. Und dies ist nur eines der Projekte, die wir für die nächsten Jahre in der Pipeline haben.

Nach einem so herausfordernden Jahr müssen wir also eine Pause einlegen (wir werden im Januar zurück sein).
Bevor wir uns verabschieden, möchten wir Ihnen für die Unterstützung danken, die Sie nie vergessen haben zu zeigen, und dafür, dass Sie uns auf unserer Reise begleitet haben. Als Zeichen unserer Dankbarkeit finden Sie am Ende der Nummer dieses Newsletters ein lustiges Geschenk... 
Wir hoffen, dass unser und Ihr 2023 gesund, erfolgreich und strahlend wird. Mal sehen, was der Weihnachtsmann uns für das neue Jahr vorgibt. 

Achievements


Engineering:
  • Fertigstellung der Rumpfformen
  • Elektrische Batterien werden in der Nähe in eigenen Kästen installiert

Kommunikation und Marketing

Short Outlook

In den nächsten Wochen wird Pie Aeronefs team plant, sich an der Installation der Elektrobatterien in eigenen Boxen zu beteiligen.
Ein weiterer entscheidender Schritt wird der Abschluss der Tests am Rumpf und an den Landeklappen darstellen.

Seen on the press

28. November | MSM - Der Branchenmonat: Link

"Französischsprachige Luftfahrtunternehmen schließen sich zusammen" | MSM - Der Branchenmonat
 

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Team Was ist neu?

Willkommen bei Ronald Jonker, unserem Composite-Techniker

Willkommen bei Daniel Salama, unserem Verwaltungsleiter

Willkommen bei Alejandro Rivera, unserem Junior-Verbundtechniker

Willkommen bei Frédéric Stebler, unserem Composite-Techniker

Willkommen bei Ambroise Meyer aus Shadelhofen, unserem Junior-Composite-Techniker

Willkommen bei Majid Ammam, unserem Kundenbetreuer

We need you !


Moving to the future requires a strong team work. We, at Pie Aeronefs SA, are looking for partners and sponsors who want to join forces towards the fastest Swiss all-electric aircraft.

Schauen Sie sich unsere an Registrierungsseite und wir freuen uns, von Ihnen zu hören.

Besonderes Weihnachtsgeschenk (oder wie wir es nennen: "ein Juwel für Nerds")


Wir freuen uns, Ihnen die Präsentation vorzustellen, die unser CEO und CTO, Marc Umbricht, für die MY CAD 2022 Konferenz erstellt hat. Wenn Sie sich fragen, warum wir uns entschieden haben, Ihnen diese "Perle" anzubieten, dann nur, weil er sich engagiert hat Der Weihnachtsmann in einer besonderen Mission und natürlich, weil es lustig ist.
Also genieße es! 


 

 
Bei Pie Aeronefs versuchen wir, beim Flugzeugdesign einen auf Grundprinzipien basierenden Ansatz zu verwenden. Dies steht im Gegensatz zu der traditionellen Methode der Flugzeugentwicklung, die weitgehend iterativ und empirisch ist, dh eine bestehende Flugzeugzelle zu nehmen und kleine Verbesserungen vorzunehmen, um ihre Fähigkeiten zu erweitern.


Wir sind ein kleines team in La Sarraz, relativ vertikal integriert für Flugzeugforschung und -entwicklung. Wir haben eine Werkstatt für Verbundwerkstoffe und sind darauf eingerichtet, einen Prototyp von der Konzeption bis zum Erstflug zu bringen. Unser Ziel ist es, das erste wirklich marktfähige Elektroflugzeug zu schaffen, das keine Kompromisse bei der Leistung eingeht.


Die herkömmliche Flugzeugkonzeption stützt sich stark auf statistische Modelle, um Systemgrößen und -gewichte abzuschätzen. Es wäre falsch zu sagen, dass es nicht auf die Mission ausgerichtet ist, aber es gibt ernsthafte Einschränkungen für die Schlussfolgerungen, die gezogen werden können. Es ist schwierig, neue Designräume auf der Grundlage von Extrapolationen aus vorhandenen Daten zu erkunden, was die möglichen Innovationen einschränkt.


Dies stellt uns vor ein Dilemma. Statistische Modelle haben den Vorteil, dass sie relativ genau sind, weisen aber nicht auf ihre Grenzen hin. Zum Beispiel war es für die Konstrukteure von Jagdflugzeugen der Nachkriegszeit äußerst schwierig, die Schallmauer zu durchbrechen, da sich das Überschallregime grundlegend von der Unterschallumgebung der Jagdflugzeuge des Zweiten Weltkriegs unterscheidet. Es war daher schwierig, auf dieses neue Regime zu extrapolieren. Andererseits sind analytische Modelle sehr leicht zu verstehen und an die Grenzen ihrer Anwendbarkeit zu extrapolieren, da viele der Modellannahmen offensichtlich sind und somit je nach Anwendung offensichtlich wahr oder falsch sind. Sie haben jedoch die schlechte Angewohnheit, zu optimistisch zu sein. Bei der Schätzung des Gewichts eines Strukturelements ist es unwahrscheinlich, dass ein Modell des erforderlichen Querschnitts Klebeverbindungen, Schrauben, Schnittstellen und andere kritische Details erfasst, die in der Entwurfsphase nicht sichtbar sind.


Grundsätzlich führen statistische Modelle zu ähnlichen Entwürfen, da der Konstrukteur ohne eine zuverlässige Methode zur Abschätzung der Anwendbarkeitsgrenze gezwungen ist, übermäßig konservativ zu sein oder sonst das Risiko eingeht, unrealistische Entwürfe zu erzeugen.


 

Wenn man sich jedoch die Zeit nimmt, wirklich innovativ zu sein, können echte Durchbrüche erzielt werden. Dies ist der Rutan-Bumerang, der das einfache Konstruktionsziel hatte, das Problem des Gierausgleichs ohne Motor zu lösen. Kolbenmotoren drehen sich in eine Richtung, und dies erzeugt eine Asymmetrie im erzeugten Schub. Bei einem "rechtshändigen" Motor erzeugt der Propeller Schub etwas rechts von der Wellenachse. Dies schafft ein Problem bei mehrmotorigen Propellern, bei denen ein Motorausfall auf einer Seite schlimmer ist als auf der anderen. Einige Flugzeuge verwenden sogenannte gegenläufige Propeller, obwohl es teuer ist, eine kleine Anzahl von "linkshändigen" Triebwerken herzustellen. Burt Rutans Lösung bestand darin, die Triebwerke asymmetrisch zu positionieren, sodass rechts mehr Luftwiderstand und links mehr Schub vorhanden war, was zu einem relativ ausgewogenen Flugzeug führte, unabhängig davon, welches Triebwerk in Betrieb war. Damit ist der Rutan Boomerang eines der sichersten mehrmotorigen Flugzeuge aller Zeiten, auch wenn es keinen kommerziellen Erfolg hatte.



Wie geht man also beim First-Principle-Design vor? Die erste Aufgabe besteht darin, die Mission rigoros zu definieren und zu verstehen. Dies ist die Leinwand, auf der Sie Ihr Flugzeug entwickeln können. Als nächstes lautet die oberste Direktive, kreativ zu sein. Es ist jedoch wichtig, Zurückhaltung zu üben, denn jede gute Idee, die Sie haben, muss durch Ihr Design auch tatsächlich umgesetzt werden team. Die Schwierigkeit, Innovationen aufzunehmen, skaliert in der Regel exponentiell mit der Anzahl der Besuche der Gute-Ideen-Fee.


Ich habe ein aktuelles Beispiel vorbereitet.
Der Weihnachtsmann muss alle Geschenke an die braven kleinen christlichen Jungen und Mädchen liefern. Obwohl dies ausschließend erscheinen mag, ist es eine wichtige Einschränkung des Umfangs der Mission, da wir nichtchristliche Teile der Welt zusammen mit einem Großteil der Bevölkerung weitgehend ausschließen können.
Im Wesentlichen müssen wir innerhalb von 24 Stunden eine große Anzahl von Paketen zustellen, und wir haben nur einen einzigen qualifizierten Mitarbeiter, da der Weihnachtsmann nicht gerne delegiert.



Wir definieren diese Missionsparameter und Annahmen. Entscheidend ist, dass wir davon ausgehen, dass wir mehrere Reisen unternehmen können, und uns entscheiden, jeweils einen einzelnen Kontinent zu bereisen. Außerdem vernachlässigen wir in dieser Übung wegen ein wenig Weihnachtszauber die Wärmeableitung. Und schließlich waren alle Kinder dieses Jahr brav.


Nehmen wir an, dass Südamerika der limitierende Missionsfall ist. Es liegt auf der Südhalbkugel und hat eine große christliche Bevölkerung. Wir konstruieren dann dieses Modell, basierend auf einer normalen Verteilung von Zielen (Jungen und Mädchen) und einer durchschnittlichen Geschenkmasse von 250 Gramm. Daraus ergibt sich ein Gesamtreichweitenbedarf von 40 km, 700 Mio. kg Nutzlast und eine Mindestreisegeschwindigkeit von Mach 20.


Wir sehen also, dass die ehrwürdige Amsel SR71 dem Weihnachtsmann zu langsam ist. Wir können 3 Turnarounds in 24 Stunden für Nordamerika, Südamerika und Europa durchführen.


Aus diesen Anforderungen können wir einige allgemeine Missionsarchitekturen skizzieren. Hier können wir drei Architekturen vorschlagen: eine VTOL-Anordnung mit Hochgeschwindigkeits-Kreuzfahrtfähigkeit, eine interkontinentale Weihnachtsrakete und einen Hochgeschwindigkeits-Geschenkbomber mit konstanter Geschwindigkeit.


Wir bewerten sie dann anhand einer Reihe von Bewertungskriterien. VTOL und ICCM haben große Vorteile, aber beide disqualifizierende Nachteile. Beispielsweise ist es physikalisch ziemlich schwierig, ein Fahrzeug zu schaffen, das sowohl Überschall- als auch Schwebeflug ausführen kann.

 

Wir haben also eine Starrflügelkonfiguration. Dann fahren wir mit der Kraftstoffschätzung fort. Dies ist die Breguet-Reichweitengleichung (oder besser gesagt die Lösung davon), die den Treibstoffbedarf für Flugzeuge berechnet. Anhand spezifischer Treibstoffverbrauchswerte der Concorde und des Rolls Royce Olympus 593-Triebwerks sehen wir, dass wir nur eine Reichweite von 17 km erreichen können, wenn wir die Hälfte des Flugzeugs aus Treibstoff hätten. Natürlich müssen wir kreativ werden.



Wenn es uns gelingt, die Reichweitenanforderung zu reduzieren, können wir möglicherweise einen realistischen Kraftstoffanteil haben. Eine Möglichkeit wäre zu beobachten, dass die Geschenke das Flugzeug mit erheblicher Energie verlassen. Wenn sie Anleitungspakete hätten, könnten wir Geschenke in einem weiten Gebiet innerhalb eines „gleisübergreifenden Bereichs“ ausliefern. Dieser Bereich kann mit einer Energiegleichung und einem angenommenen Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand der Geschenke abgeschätzt werden.

 

Bei einem gegebenen L/D_gift von 15 können wir sehen, dass bei Mach 4 die Cross-Track-Reichweite die Hälfte der Breite des südamerikanischen Kontinents überschreitet. Wir können also sehen, dass wir die Geschwindigkeit optimieren können, um den gesamten Kontinent in zwei Durchgängen abzudecken, einem Abschnitt in Richtung Süden und einem Abschnitt in Richtung Norden.
Leider haben wir immer noch nicht genug Reichweite, um unsere Missionsanforderungen zu erfüllen, und wir müssen möglicherweise die amerikanische Luftwaffe um Auftanken während des Fluges bitten.



Auf der anderen Seite können wir anfangen, mit Effizienz kreativ zu werden. Wenn wir das L/D-Verhältnis von 7 (Concorde) auf 14 erhöhen würden, würden wir die effektive Reichweite des Flugzeugs verdoppeln und unsere Missionsanforderungen erfüllen. Ohne zu sehr ins Detail zu gehen, müssen wir die Missionsgeschwindigkeit respektieren, und es ist am besten, die vorhandene Flächenbelastung in dieser Phase der Analyse zu respektieren. Das lässt uns mit atmosphärischer Dichte zurück. Wenn wir in größerer Höhe fliegen würden, hätten wir eine höhere absolute Geschwindigkeit, während wir den Auftriebsbeiwert erhöhen und den Luftwiderstandsbeiwert konstant halten würden. Wir sehen dann, dass unsere Zielhöhe nur 15 m beträgt, eine relativ übliche Höhe für Geschäftsflugzeuge. Somit hat das Flugzeug vernünftige Konstruktionsparameter für das Hauptfahrzeug.


Jetzt wenden wir uns der Gleitkapsel zu. In Erinnerung an die Energiegleichung, die wir zur Umrechnung in Reichweite verwendet haben, müssen wir den Pod veranlassen, sich von Mach 3.5 auf seine beste Gleitgeschwindigkeit einzustellen. Unglücklicherweise beträgt die äquivalente Energiehöhe für eine "Standard"-Gleitgeschwindigkeit von 60 Knoten 87 km, was erreicht würde, wenn wir die gesamte überschüssige Geschwindigkeit (kinetische Energie) in Höhe (potentielle Energie) umwandeln würden. In dieser Höhe ist die Luft extrem dünn, da wir uns am Rande des Weltalls befinden. Wenn wir unseren vorherigen Ansatz zur Anpassung an eine geringe Dichte verwenden würden, wäre die erforderliche Fluggeschwindigkeit, um unsere Auftriebsanforderungen zu erfüllen, 7.8 km/s. Es wäre daher ratsam, den ballistischen Flug anzunehmen. Zum Glück für uns hat Burt Rutan uns wieder einmal geschlagen. Dies ist das Raumschiff, das so konstruiert ist, dass es aus dem Vakuum in die Atmosphäre "belly flop" und einen angehobenen Heckausleger verwendet, um den Luftstrom wieder einzufangen und das Flugzeug zurück in den kontrollierten Flug zu zwingen. Auf diese Weise können wir den Wiedereintritt kontrollieren, ohne unnötig Energie zu verlieren.

 

Schließlich wenden wir uns der endgültigen Flugzeugmasse zu. Da die Hälfte des Flugzeugs für Treibstoff bestimmt ist, wäre es ratsam, mindestens 30 % für Struktur und Systeme zu verwenden und 20 % für die Nutzlast zu lassen. Da die Nutzlast der einzige bekannte Wert ist (wir erinnern uns, wir brauchen 20 Tonnen Geschenke), muss das Flugzeug also 000 Tonnen haben. Als Referenz: Die späte AN-100, das größte Flugzeug, das jemals geflogen ist, ist nur 000.
Angesichts dieser Bruchteile ist es jedoch nicht abwegig zu glauben, dass wir eine Struktur schaffen können, die diesen Anforderungen entspricht. Es wird wahrscheinlich eine Herausforderung sein.



Angenommen, wir können sie erfüllen, ergibt das eine Flügelfläche, die 194 m000 umfassen muss. Mit einem relativ begrenzten AR von 2 würde uns das eine Flügelspannweite von fast einem Kilometer geben. Verlassen Sie den Schlitten. Im unteren Bild sehen Sie den Weihnachtsmann maßstabsgetreu.


Zusammenfassend kann ich also dem Weihnachtsmann ein glaubwürdiges Upgrade seiner aktuellen Lieferlösung bieten. Ich denke, man kann mit Sicherheit sagen, dass er über die Infrastruktur verfügt, um dieses Fahrzeug zu unterstützen, oder, falls nicht, über die Arbeitskräfte verfügt, um seinen bestehenden Luftwaffenstützpunkt aufzurüsten.

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1315 - La Sarraz
Schweiz


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