Normung für modulare elektrische Antriebtechnologie bei Flugzeugen
Durch die Maximierung des Stromverbrauchs für alle Systeme werden elektrische Flugzeugsysteme zu einer deutlichen Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen führen. Verschiedene EU-Initiativen wie etwa CleanSky mit seiner Systemkomponente für den umweltfreundlichen Betrieb (System for Green Operations) wurden gestartet, um diesem Ziel näherzukommen. Das Projekt ACTUATION2015 (ACTUATION 2015: Modular electro mechanical actuators for ACARE 2020 aircraft and helicopters) wurde auf den Weg gebracht, um dieses Gesamtkonzept unter Konzentration auf elektromechanische Aktortechnologien zu vollenden. Derartige Aktuatoren sind erforderlich, um auf Hydraulikkreise, Pumpen und Behälter verzichten zu können. Die Projektpartner entwickelten und validierten erfolgreich einen üblichen Satz genormter, modularer und skalierbarer elektromechanischer Aktormodule, welche die Forderungen der Flugzeughersteller in Hinsicht auf Kosten und Zuverlässigkeit erfüllen. Im Vergleich zu den heute üblichen Standardrumpfflugzeugen hat ACTUATION2015 es sich zum Ziel gesetzt, die gesamten Lebenszykluskosten der Aktoren um 30 % senken, die Zuverlässigkeit um 30 % steigern sowie das Gesamtflugzeuggewicht um 500 kg verringern. Es sind drei Standardmodultypen für Antriebselektronik, Motoren und Mechanik konzipiert und ausgelegt worden. Die Forscher widmeten sich mit Erfolg der Technologie in Bezug auf die Hardware für elektromechanische Stellantriebmodule einschließlich Motorarchitekturen, Kompositmaterialien, Mechatronik, neue Sensoren und Leistungselektronik, während des Normungsprozesses zur Anwendung kamen. Prototypen wurden zur Bewertung auf Modul- und Antriebsebene hergestellt. Einzelne Module und zusammengebaute elektromechanische Stellantriebe wurden mittel speziell entwickelter Prüfstände bewertet. Haupterrungenschaft war die Veröffentlichung der Modelica-Aktorbibliothek einschließlich Mehrebenenmodulmodellierungs- und Standarddesignwerkzeugen zur Verbesserung des Qualifizierungsprozesses. Die verbesserte Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der elektromechanischen Stellantriebe wird man durch gute Entwurfspraxis in Verbindung mit einem integrierten prognostischem Zustands- und Nutzungsüberwachungssystem (Prognostics and Health and Usage Monitoring) erreichen. ACTUATION2015 hat Verfahren zur Erfassung des Auftretens von Störungen mit dem Ziel untersucht, nötige Wartungsmaßnahmen noch bevor Fehler auftreten ermitteln zu können, um die Möglichkeit von Ausfällen während des Flugs zu minimieren. Es wurden neun virtuelle Demonstratoren entwickelt, darunter die wichtigsten Fahrwerksantriebe, und die Antriebe des Bugradlenksystems und des Hauptfahrwerks sind komplett. Darüber hinaus haben die Projektpartner vier weitere EMA-Demonstratoren vorbereitet: Linear-Querruder, Drehspoiler, Hochhubsystem und e-Bremssystem. Die zu erwartenden Resultate stellen einen wichtigen Beitrag zur Realisierung der ehrgeizigen Ziele der EU sowie der Luft- und Raumfahrtindustrie in Sachen Emissionsverringerung bei gleichzeitiger Verbesserung von Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit dar.
Schlüsselbegriffe
Flugzeuge, elektromechanische Stellantriebe, ACTUATION2015, standardisierte Module, Luftfahrzeuge
