Zuverlässigere Flugzeuge mit Elektroantrieb
Bei More-Electric-Flugzeugen handelt es sich um ein neues Entwurfskonzept auf dem Weg in eine Zukunft mit vollständig elektrischen Flugzeugen. Aufgrund ihres immensen Potenzials zur Verringerung der Kohlenstoffauswirkungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie wird Fail-Safe-Maschinen besondere Aufmerksamkeit zuteil. Eine langsame Verschlechterung des Motorwicklungs-Isolierungssystems im Laufe der Zeit gilt als eine der häufigsten Ursachen für Maschinenfehler. Das Erlangen weiterer Erkenntnisse zu den Isolierungs-Degradationsmechanismen wird dazu beitragen, den Maschinenentwurf erheblich weiterzuentwickeln. Durch eine Vereinfachung des Maschinenentwurfs wird es zudem möglich sein, das Gewicht von More-Electric-Flugzeugen zu senken, ohne irgendwelche Einsparungen aufgrund höherer Effizienz einbüßen oder Zuverlässigkeit opfern zu müssen. Im Zuge des EU-finanzierten Projekts ALEA (Accelerated life tests for electric drives in aircrafts) entwickelten Forscher erfolgreich einen Prüfstand, mit dem sich ältere Modelle über die Anwendung von verschiedenen alterungsbeschleunigenden Belastungen sowie über die Durchführung von Online-Tests des Maschinenantriebs unter verschiedenen Betriebsbedingungen validieren lassen. Das neu entwickelte System untersucht insbesondere die Auswirkungen von vier wichtigen Belastungsursachen in Bezug auf Motorwicklungs-Isolierung, nämlich thermische Belastungen, Umgebungsbelastungen, elektrische Belastungen und mechanische Belastungen. Es besteht aus vier zentralen Komponenten: einer thermischen Vakuumkammer zur Anwendung verschiedener Belastungsarten; einem rekonfigurierbaren Prüfstand; einem Datenerfassungs- und -kontrollsystem zur Überwachung relevanter Betriebsparameter und einem angepassten Inverter für den Motorbetrieb unter Anwendung verschiedenerer Belastungsstufen. Abgesehen von kombinierten Altersbelastungen kann der Prüfstand ebenfalls verschiedene Missionsprofile nachbilden, die repräsentativ für einen echten Flug sind: die Temperaturen können von -40 bis 180 °C und der Druck von 30 bis 1 000 mbar reichen. Der Prüfstand der nächsten Generation von ALEA ermöglicht eine Verbesserung der Maschinenentwurfsmethodiken, die das Risiko für eine Verschlechterung der Isolierung mindern sollen. Darüber hinaus werden die Projektergebnisse den Herstellern von europäischen Motor- und Antriebssystemen stark zugute kommen, da diese ihre Produkt optimieren und eine bessere weltweite Wettbewerbsfähigkeit erreichen können.
Schlüsselbegriffe
Elektroantrieb, Prüfstand, More Electric Aircraft, Isolierungsdegradation, ALEA
