C4.1 - Electric Propulsion Drive Concepts for Future Electrified Aircraft

C4.1 Elektrische Antriebskonzepte für zukünftige elektrifizierte Flugzeuge

Im Projekt C4.1 werden elektrische Antriebskonzepte für zukünftige elektrifizierte Flugzeuge untersucht. Hauptziel ist es, die spezifische Leistungsdichte des Motors und der zugehörigen leistungselektronischen Systeme wesentlich zu erhöhen. Da mit höheren Stromdichten potenziell leichtere Motoren gebaut werden können, dadurch aber gleichzeitig die Anforderungen an das Kühlsystem steigen, werden neuartige Kühlkonzepte mit dem Fokus auf der Maschinenkühlung entworfen und untersucht. Für Motoren mit einer sehr hohen Leistungsdichte wird zudem der Einfluss von supraleitenden Elementen mit Hilfe von Simulationen und Versuchen beurteilt. Des Weiteren sollen die Größe und das Gewicht des Motors reduziert werden, indem er entsprechend der Anforderungen des Flugprofils anstelle des Dauerbetriebs und in Kombination mit der Ausnutzung von thermischen Kapazitäten sowie mit Phasenwechselkühlmethoden ausgelegt wird. Aufgrund der Expansion des Wasserstoffs aus den Brennstoffzellentanks, besteht in zukünftigen Flugzeugen die Möglichkeit auf tiefe Temperaturen zu kühlen. In diesem Zusammenhang wird das Verhalten von Leistungshalbleitern im Tieftemperaturbereich experimentell untersucht. Die Ergebnisse werden für die Auslegung des Antriebsstranges genutzt und zudem mit dem Projekt C4.2 „Power Supply System for All Electric Aircrafts“ geteilt. Außerdem werden verschiedene leistungselektronische Topologien evaluiert, um Entwurfsentscheidungen auf Systemebene zu treffen. Je nachdem, ob eine zentrale oder dezentrale Struktur des Energieversorgungskonzeptes sich als vorteilhaft erweist, sind unterschiedliche Ansätze möglich.

Bei dem Projekt steht eine enge Zusammenarbeit, der stetige Austausch von Modellen der Einzelkomponenten sowie deren Weiterentwicklung im Vordergrund, um den Antriebsstrang ganzheitlich zu optimieren.