Bezpečnost dopravního letounu při poškození draku teroristickým útokem
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Teroristické útoky znamenají dnes velké nebezpečí pro civilní dopravní letouny. V této práci jsou analyzovány možné způsoby útoků a je vybrán nejnebezpečnější. Jedná se o teroristický útok z vnějšku letounu za použití tříštivé bojové hlavice rakety. Tato bojová hlavice působí poškození draku letounu rojem střepin vzniklých při výbuchu. Je definován způsob určení zasažené plochy letounu za použití analytické geometrie. Analytickými rovnicemi jsou popsány geometrie rozptylu střepin a geometrie letounu. Následně je analyzován rozsah poškození draku střepinami. Byl proveden střelecký experiment, při kterém byl vyztužený potahový panel ostřelován jednotlivými střepinami. Vzorek pro experiment byl vyroben podle reálných konstrukcí dopravních letounů. Při tomto experimentu se zjistilo, že poškozeny jsou jen přímo zasažené prvky konstrukce. Data získaná při experimentu byla použita pro tvorbu a odladění modelu vytvořeného pro simulaci metodou konečných prvků. Tento model slouží pro výpočet poškození numericky. Dále je řešena změna únosnosti konstrukce. Je definován vliv rozsahu poškození na únosnost prvku i celé konstrukce. Důsledky poškození prvků jsou nejdříve analyzovány pomocí metody FMEA/FMECA. Tato analýza je nakonec rozšířena použitím fuzzy logiky. Při analýze pomocí fuzzy logiky se hodnotí vliv rozsahu poškození prvku a významnosti prvku na schopnost konstrukce plnit svou funkci. Jsou popsány způsoby využití postupu zde vytvořeného pro jednotlivé fáze životního cyklu letounu. Je popsáno využití při vývoji, provozu při teroristickém útoku a využitelnost pro hodnocení příčin pádu po zásahu konstrukce rojem střepin.
Modern-day terrorist attacks present a considerable danger for commercial aircrafts. This thesis analyzes potential methods of such attacks with a critical analysis of the most dangerous type: an attack from the outside of the aircraft via a fragmentation missile warhead. Such missiles cause damage to the airframe of the aircraft through fragments created by the explosion. In this thesis, analytical geometry is used to determine the area of the aircraft affected by the fragmentation. The aircraft’s geometry and the fragments’ dispersion are calculated by analytical functions, and the effect of the damage is analyzed. A shooting experiment was also carried out, in which fragments were shot at a reinforced skin panel that was manufactured according to the real design of commercial aircraft. The results of the experiment revealed that only directly hit sections of the structure are damaged. Data obtained by the experiment was then used for the creation and improvement of the model used in the simulation by means of the finite element method. This model is used for the numerical calculation of the damage sustained. Further included in the thesis is an analysis of the change in the load-bearing capacity after such an attack. The relationship between the size of the damage and its effect on the load-bearing capacity of the component as well as the entire structure is defined. First, the effect of component damage is analyzed via the FMEA/FMECA methods. This analysis is then extended using fuzzy logic. Fuzzy logic analysis is based on the determination of the size of the damaged component area and the component’s importance on the structure’s carry loads. Application of the defined approach is described for several parts of an aircraft’s life cycle, including development, operation after the terrorist attack, and assessment of causes after a crash caused by a fragmentation missile warhead.
Modern-day terrorist attacks present a considerable danger for commercial aircrafts. This thesis analyzes potential methods of such attacks with a critical analysis of the most dangerous type: an attack from the outside of the aircraft via a fragmentation missile warhead. Such missiles cause damage to the airframe of the aircraft through fragments created by the explosion. In this thesis, analytical geometry is used to determine the area of the aircraft affected by the fragmentation. The aircraft’s geometry and the fragments’ dispersion are calculated by analytical functions, and the effect of the damage is analyzed. A shooting experiment was also carried out, in which fragments were shot at a reinforced skin panel that was manufactured according to the real design of commercial aircraft. The results of the experiment revealed that only directly hit sections of the structure are damaged. Data obtained by the experiment was then used for the creation and improvement of the model used in the simulation by means of the finite element method. This model is used for the numerical calculation of the damage sustained. Further included in the thesis is an analysis of the change in the load-bearing capacity after such an attack. The relationship between the size of the damage and its effect on the load-bearing capacity of the component as well as the entire structure is defined. First, the effect of component damage is analyzed via the FMEA/FMECA methods. This analysis is then extended using fuzzy logic. Fuzzy logic analysis is based on the determination of the size of the damaged component area and the component’s importance on the structure’s carry loads. Application of the defined approach is described for several parts of an aircraft’s life cycle, including development, operation after the terrorist attack, and assessment of causes after a crash caused by a fragmentation missile warhead.
Description
Keywords
Teroristický útok, letoun, poškození, raketa, bojová hlavice, střepina, analytická geometrie, střelecký experiment, metoda konečných prvků, únosnost, FMEA/FMECA, fuzzy logika, Terroristic attack, aircraft, damage, missile, warhead, analytical geometry, shooting experiment, finite element method, load bearing capacity, FMEA/FMECA, fuzzy logic
Citation
LOŠŤÁK, M. Bezpečnost dopravního letounu při poškození draku teroristickým útokem [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukční a procesní inženýrství
Comittee
Date of acceptance
2012-10-23
Defence
Práce řeší aktuální a důležitou úlohu únosnosti letounu v závislosti na jeho vnějším poškození. Přílišná stručnost nesnižuje úroveň DP.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení