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Titel:

Kompakte hocheffektive Mikrogasturbine mit integriertem Generator (MTiG) - Eine Komponente für die seriellen hybriden Antriebssyteme der Elektroflugzeuge von morgen

Autor(en): H.P. Berg, U. Malenky, O. Antoshkiv, R. Mattke
Zusammenfassung: Bei der Neugestaltung unserer zukünftigen Lebensräume sucht die Forschung nach neuartigen Lösungen für die bodengebundene Mobilität. Weiterhin spielt die Erforschung umweltverträglicher Antriebstechnologien für die Luftfahrt der Zukunft eine wichtige Rolle. Neben den rein elektrischen Antrieben stehen insbesondere fortschrittliche hybride Antriebssysteme im Vordergrund. Systemlösungen werden kurz- bis mittelfristig für die unbemannten Flugzeuge und die allgemeine Luftfahrt benötigt. Es werden effiziente Flugantriebssysteme benötigt, die gegenüber aktuellen Antriebssystemen deutlich weniger Schadstoffe emittieren und Brennstoffressourcen schonen. Dabei bietet der Elektroantrieb ein großes Potenzial. Aufgrund des derzeitig ungünstigen Verhältnisses zwischen Gewicht und Energieinhalt bei Traktionsbatterien ist jedoch die rein elektrische Flugweise nur für einen sehr kleinen Anwendungsbereich interessant. Deshalb müssen Elektroluftfahrzeuge mit zusätzlichen Energiewandlern und Speichern ausgestattet werden, um akzeptable Reichweiten und Antriebsleistungen bei moderaten Kosten zu gewährleisten. Als zukunftsfähiges Antriebskonzept wird u.a. das hybride elektrische Antriebssystem mit Kleinenergieerzeugern zur Reichweitenverlängerung angesehen. Für den Einsatz als Range-Extender stehen unterschiedliche Konzepte zur Verfügung, die eine Umwandlung von chemischer in elektrische Energie ermöglichen. Die Spezifikation eines Range-Extenders hängt dabei sehr stark von den Anforderungen an zukünftige Antriebskonzepte ab. Das bedeutet, dass Einbauraum, Gewicht, Kosten und Vielstofftauglichkeit eine neu zu definierende Gewichtung im Auswahlprozess des Energiewandlers erhalten. Schwerpunkt des Beitrages ist die Entwicklung und Applikation eines alternativen Energieumwandlungskonzeptes für E-Luftfahrzeuge traditioneller Bauweise (z.B. zur Verlängerung der Reichweite bei E-Kleinflugzeugen) und für innovative Luftfahrzeuge (als systemintegraler Bestandteil). Bei diesem Konzept handelt es sich um eine Mikrogasturbinen-Generator-Einheit, welche durch einen Rekuperator (Wärmetauscher zur Abgaswärmenutzung) einen hohen Wirkungsgrad ermöglicht und durch eine weitere Prozesshybridisierung (z.B. mit eingebetteter SOFC) auch für nicht luftfahrttechnische Bereiche interessant ist. Es werden die Mikrogasturbinen-Generator (MTG)-Basistechnologie beschrieben und die Leistung, der Wirkungsgrad und die Vielstofffähigkeit diskutiert. Außerdem wird eine kompakte Abwandlung mit integriertem Generator (sogenannte MTiG) dargestellt. Weiterhin wird die Bedeutung der Mikrogasturbinenbauart für ein zukünftiges MTG/MTiG-SOFC-Hochwirkungsgradsystem erklärt und die hohe luftfahrttechnische Tauglichkeit der kompakten, rekuperierten MTiG-Mikrogasturbinentechnologie für die seriellen hybriden Flugtriebwerkssysteme aufgezeigt.
Veranstaltung: Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2015, Rostock
Verlag, Ort: Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2015
Medientyp: Conference Paper
Sprache: deutsch
Format: 21,0 x 29,7 cm, 9 Seiten
URN: urn:nbn:de:101:1-20151109556
Stichworte zum Inhalt: E-Flugzeuge, luftgelagerte Turbomaschine, Range-Extender
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Veröffentlicht am: 06.11.2015