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Hybridelektrischer Antrieb – Situation und Herausforderungen

Die Einbindung elektrischer Energie in den Antrieb von Flugzeugen eröffnet vielfältige Möglichkeiten der Systemgestaltung und stellt damit neue Herausforderungen an das Gesamtsystemdesign. Um optimale Antriebskonzepte für eine bestimmte Anwendung zu finden, müssen große Designräume analysiert werden. Um einen Überblick über die Situation und die Herausforderungen im Zusammenhang mit hybridelektrischen Antrieben zu geben, haben die Forscher des Bauhaus Luftfahrt eine „Landkarte“ entwickelt, die den aktuellen Wissensstand zu wichtigen hybridelektrischen Systemkonzepten veranschaulicht: Die grundlegenden Herausforderungen und Potenziale reiner Seriellhybride sind auf Komponentenebene bereits verstanden. Für turboelektrische Systeme mit paralleler Schubproduktion durch elektrische und konventionelle Antriebsstränge sind Teilbewertungen vorhanden. Für integrierte Parallelhybride wurden in den EU-FP7-Projekten „E-BREAK“ und „ENOVAL“ erste Konzepte am Bauhaus Luftfahrt entwickelt. In „ENOVAL“ wurden Optionen für den mechanisch integrierten Parallelhybridantrieb in einer Konzeptentwurfs- und Performancestudie für eine Kurzstreckenflugzeuganwendung ausgewertet. Hier wurden ein vielversprechendes Triebwerkslayout, eine elektrische Systemarchitektur und ein sinnvoller Systemhybridisierungsgrad identifiziert. Außerdem konnten dabei wichtige Erkenntnisse zur Auslegung mechanisch integrierter hybridelektrischer Flugantriebe abgeleitet werden. Die tatsächlichen Effizienzpotenziale hybridelektrischer Antriebe sind jedoch nur auf Gesamtflugzeugebene erzielbar. Das Zusammenspiel des Antriebssystems mit synergetisch ergänzten Flugzeugtechnologien muss dazu noch besser verstanden werden.

  • „Landkarte“ wichtiger hybridelektrischer Antriebskonzepte: Aktueller Kenntnisstand zu wichtigen hybridelektrischen Antriebsoptionen: Die tatsächlichen Effizienzpotenziale sind nur integriert im Flugzeug erzielbar, wozu jedoch das Gesamtsystem noch besser verstanden werden muss.„Landkarte“ wichtiger hybridelektrischer Antriebskonzepte: Aktueller Kenntnisstand zu wichtigen hybridelektrischen Antriebsoptionen: Die tatsächlichen Effizienzpotenziale sind nur integriert im Flugzeug erzielbar, wozu jedoch das Gesamtsystem noch besser verstanden werden muss.
  • Integrationsalternativen für hybridelektrische Gasturbinen: Wesentliche Konzeptoptionen für mechanisch integrierte parallelhybride GetriebefantriebwerkeIntegrationsalternativen für hybridelektrische Gasturbinen: Wesentliche Konzeptoptionen für mechanisch integrierte parallelhybride Getriebefantriebwerke