Neuartige Elektrostarter für Leichtflugzeuge
Die europäische Flugzeugindustrie hat sich dazu verpflichtet, die Energiesysteme an Bord von Luftfahrzeugen durch den schrittweisen Ersatz von hydraulischen, pneumatischen und mechanischen Antrieben durch Elektrik zu revolutionieren. Die Umsetzung dieses Konzeptes unter Einsatz konventioneller Bauteile ergab jedoch leider, dass die Gewichtszunahme eines im stärkeren Maße elektrisch betriebenen Flugzeugs jegliche Einsparungen zunichtemacht, die sich durch höhere Effizienz ergeben. Im Rahmen des EU-geförderten Projekts AEGART (Aircraft electrical generation system with active rectification and health monitoring) entwickelten Wissenschaftler ein neues System, das zu einer erheblichen Einsparung beim Gewicht des Starter-Generators führt, ohne Sicherheit und Zuverlässigkeit des Flugzeugs zu beeinträchtigen. Das neuartige Generatorsystem umfasst die elektrische Maschine, den elektronischen Leistungswandler, das zugehörige Kühlsystem und die Steuerung mit Zustandsüberwachungsfunktionen. Ein wichtiger Teil der Arbeit wurde zur Optimierung des Maschinendesigns ausgerichtet, indem ein aktiver Wandler eingeführt wird, insbesondere für den Start-Betrieb. Wissenschaftler sind die Maschineneffizienz und Verluste, Drehmomentdichte, Wärmeableitung und Kühleinrichtungen sorgfältig angegangen. Im Vergleich zu aktuellen Spartrafo-Gleichrichtereinheiten, erhöht dieser Konverter den Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung. Er eliminiert die Notwendigkeit für passive Filter, wodurch das Gewicht des Starter-Generator-Systems reduziert wird. Das neuartige Generationssystem bietet auch völlig neue Features. Einige davon sind Motorstart mit kontrollierter Beschleunigung, alleinstehender oder Parallelbetrieb, Lastverteilung und Slew-Rate-Begrenzung. Darüber hinaus sorgen das fehlertolerante Design des Starter-Generators und Gesundheitsüberwachungstechniken für Sicherheit und reduzieren das Gesamtgewicht und Volumen. Die Projektergebnisse werden einen wesentlichen, über den Stand der Technik hinaus gehenden Schritt im Bereich Flugzeug-Wechselstromgeneratordesign, Stromumwandlungssysteme und deren Wärmemanagement darstellen. Bei den im stärkeren Maße elektrisch betriebenen Flugzeugen der Zukunft könnten bei einem zuverlässigen, effektiven, sicheren und wartungsarmen Betrieb des elektrischen Generators maßgebliche Gewichts- und Kosteneinsparungen erreicht werden.
Schlüsselbegriffe
Flugzeuge, Starter-Generator, AEGART, Erzeugungssystem, Gesundheitsüberwachung, Power Conversion
