Unser neuestes Projekt, die FVA 30, befasst sich genauso wie die FVA 29 mit der Elektrifizierung der Luftfahrt. Mit den gesammelten Erfahrungen und den Lösungswegen aus unserem Vorgängerprojekt wollen wir den logischen Schritt machen: Wir wollen ein Flugzeug bauen, das von Anfang bis Ende für den Elektroflug ausgelegt ist. Unsere erste Mission, die es zu erfüllen gilt:

 

Von Aachen nach Berlin schneller und effizienter als das Automobil zu reisen.

Wieso Elektroflug?

 
Die Elektromobilität zählt zu den größten Herausforderungen einer sektorübergreifenden Energiewende.
Während das Elektroauto gerade kurz vor seinem großen Durchbruch steht, zeichnen sich auch bereits Entwicklungen zur Elektrifizierung der Luftfahrt ab. So sollen schon 2030 erste kommerzielle Flüge mit hybriden Flugzeugen angeboten werden. Ebenfalls im Fokus steht eine Veränderung unserer Mobiltät. „Air-Taxis“ und kleine elektrische Regionalflugzeuge sollen dem wachsenden Mobilitätsbedarf entgegenkommen und z.B. den im Kontext der Urbanisierung zunehmenden innerstädtischen Verkehr klimafreundlich entlasten.
Neben der Integration solcher neuartigen Konzepte in unsere bestehende Infrastruktur gibt es jedoch eine Reihe an technischen Hürden und offenen Fragen: Ist der Elektroflug tatsächlich eine energieeffiziente Alternative? Für welche Reichweiten lassen sich solche Systeme sinnvoll realisieren? Welche Vor- und Nachteile ergeben sich aus einem elektrischen Antrieb? Wie ist die Lärmbelastung?
Im Rahmen des Projekts FVA-30 gehen wir diesen Fragen nach und entwickeln hierzu ein Forschungsflugzeug, das ein vorgegebenes Missionsprofil mit maximaler Effizienz und minimaler Umweltbelastung erfüllen soll. Anders als beim Elektroauto wäre ein rein batterieelektrischer Antrieb im Flugzeug aufgrund der noch zu geringen Energiedichte der Batterien jedoch stark eingeschränkt, sodass wir uns für ein hybrid-elektrisches Antriebskonzept entschieden haben. Dieses wird in einen zweisitzigen Motorsegler integriert, der mit seiner innovativen Konstruktion die Vorteile der neuen Antriebsart ausnutzt und dabei neben einer sehr geringen Emission auch auf eine geringe Lärmbelastung ausgelegt ist. Zusätzlich soll die Tauglichkeit eines durch Erdgas gespeisten Range-Extenders untersucht werden.

Die Mission

 
„Von Aachen nach Berlin - schneller und effizienter als das Automobil“
— mit diesem ambitionierten Ziel wollen wir die Vorteile hybrider Flugsysteme unter Beweis stellen und zugleich an einem realistischen Szenario demonstrieren. Die Reisedauer soll sich dabei gegenüber dem Auto nahezu halbieren, und das bei geringeren Betriebskosten von unter 50 € pro Person. Neben der angestrebten Reichweite und hohen Effizienz stellt die stark begrenzte Startstrecke unseres Heimatflugplatzes Aachen Merzbrück eine weitere Herausforderung dar, sodass wir kurzzeitig sehr hohe Leistungen abrufen können müssen.
Der Start soll dabei sowohl in Hybridkonfiguration als auch rein elektrisch erfolgen können, wobei sich beim reinen Batteriebetrieb eine begrenzte Flugdauer von 15 Minuten unter Volllast auf 1000 m Reiseflughöhe ergibt. Mit einer Gesamtreichweite von 650 km im Hybridbetrieb sind die meisten Ziele im Inland und benachbarten Ausland problemlos erreichbar. Weiterhin ist durch die Erfüllung aller releventen Luftsicherheitsnormen eine hohe Systemzuverlässigkeit gegeben.

Konzeption

 
Als eine studentische Gruppe müssen wir also ein Konzept erarbeiten, das die Vorteile des Elektrohybridfluges optimal ausnutzt. Also ergibt es nur Sinn, die Effizienz eines Motorsegelflugzeuges auszunutzen und ein existierendes Modell zu modifizieren.
Ein modulares Konzept ist uns dazu dienlich, weil wir dort schnell in mehreren Phasen Teillösungen präsentieren können, ohne am Arbeitsaufwand unterzugehen. In Projektarbeiten wurden mehrere Konzepte mit unterschiedlichen Motorpositionen und Flugzeugformen untersucht, wobei man auf eine V-Leitwerkskonfiguration als effizienteste und unkomplizierteste Lösung gestoßen ist. Noch dazu wollen wir einen leisen Flug gewährleisten, dafür wurde die Auslegung der Propeller auch noch erforscht.

Es ist immer noch eine Menge theoretischer Arbeit zu leisten, bevor die Konstruktionsarbeit beginnen kann. So müssen Elektrik und Motorik, Propeller, Aerodynamik, Struktur und Stromversorgung noch weiter ausgerbeitet werden. Dazu wird weiterhin simuliert, berechnet und ausgelegt. Trotzdem sind wir mit unseren bisherigen Arbeiten zufrieden und berichten weiterhin über neue Ergebnisse.
 
 
 

Mitmachen

 
Hast du Interesse, bei diesem Projekt mitzuwirken? Wir benötigen immer gute Teammitglieder, die selbstständig und engagiert mitwirken. Dabei spielt es keine Rolle, welches Studienfach du belegst - vielmehr zählt es, wie Lernfähig und vielseitig du bist. Schreibe einfach eine Mail oder schau jeden Donnerstag um 20 Uhr im Hörsaal LU des Instituts für Luft- und Raumfahrttechnik (Wüllnerstraße 7) vorbei.
 

Was bieten wir dir?


Wir geben dir einen Einblick in die Entwicklung von hybrid-elektrischen Flugzeugen, in die Organisation und Umsetzung von komplexen Systemen und den Kontakt zu Industrie-Partnern (wie zum Beispiel Siemens und Airbus).
Werde Teil einer Gemeinschaft, die durch dick und dünn geht, einander unterstützt und sich gegenseitig antreibt. Bei uns erlebst du die Zeit deines Lebens – versprochen!
 
 

Bachelor-, Master- und Projektarbeiten


• Auslegung eines Lärmoptimierten Propellers
• Optimierung des Flugprofils im Hinblick auf Effizienz und Lärm
• Entwicklung des Kühlkonzeptes für die E-Motoren und Leistungselektronik
• Entwicklung des Kühlkonzeptes für die Batterien
• Entwicklung des Kühlkonzeptes für den Range Extender
• Entwicklung eines Konzepts zur Integration der Batterien in die Flügel
• Konzeption des elektrischen Antriebskonzepts
• Konstruktion eines strukturoptimierten Fahrwerks
• ...
 

Wilhelm Enders

FVA-30




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