Die Realisierung von Elektroflugzeugen aus Verbundmaterialien
Die Flugzeughersteller von heute wie auch deren Lieferkette sind auf eine Senkung des Energieverbrauchs, eine Verbesserung der Sicherheit und eine Reduzierung von Emissionen ausgerichtet. „Zur Optimierung der Leistung bestehender wie auch zukünftiger Flugzeuggenerationen wenden sich viele Hersteller dem Elektroflugzeug aus Verbundmaterialien zu“, sagt Jean-Philippe Parmantier, EU-Koordinator des von der EU und Kanada finanzierten Projekts EPICEA. „Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um Langstreckenflugzeuge für große Flughöhen aus leichten Verbundmaterialien, die Flugwerke mit massiv elektrifizierten bordeigenen Funktionen und den Einsatz flacher Antennen zur Erzeugung von weniger Luftwiderstand beinhalten.“ Trotz ihres Potentials ermöglichen Verbundmaterialien keinen Flugzeugrumpf, der die gleiche Leitfähigkeit wie Aluminium aufweist. Infolgedessen macht Flugzeugen aus Verbundmaterialien ein erhöhtes Risiko auf elektromagnetische Gefahren durch Funkübertragungen, Satelliten, Radar oder atmosphärische Elektrizität zu schaffen. Bei Flügen in großer Höhe ist zudem die Wahrscheinlichkeit einer Exposition gegenüber kosmischer Strahlung höher. „Spezifische elektromagnetische Schutzmaßnahmen sind daher erforderlich, um die Störfestigkeit des elektrischen Systems und die Sicherheit des Flugzeugs zu garantieren“, erklärt Parmantier. „Solche Schutzmaßnahmen führen jedoch oftmals zu einem Anstieg des Flugzeuggewichts und gefährden somit das Entstehen energieeffizienter Elektroflugzeuge aus Verbundmaterialien.“ Um Elektroflugzeuge aus Verbundmaterialien zu einer sinnvollen Option für die Verbesserung der Leistung, Sicherheit und Effizienz von Flugzeugen zu machen, beschäftigt sich Projekt EPICEA – eine gemeinsame FuE-Initiative zwischen der EU und Kanada – mit der Entwicklung von IT-Werkzeugen für die Validierung und Verifizierung einer kooperativen und offenen Computerumgebung (d. h. der EPICEA-Plattform). Durch die Modellierung miteinander verbundener Systeme, der elektromagnetischen Antennenleistung und der Auswirkung von kosmischer Strahlung auf die Elektronik wird die entstehende EPICEA-Plattform Flugzeughersteller dabei unterstützen, Kupplungsmechanismen von Elektroflugzeugen aus Verbundmaterialien besser verstehen zu können. Dies wiederum wird in der Schaffung effektiver Konstruktionsanforderungen für Flugzeugsysteme und in deren Integration an Bord der Flugzeuge resultieren. Es wurden wichtige Ergebnisse erzielt Obgleich das Projekt EPICEA bei Weitem noch nicht abgeschlossen wurde, wurden bereits mehrere wichtige Ergebnisse erzielt. „Zuallererst haben wir erfolgreich bestehende Software mit einer Gesamtsimulationsplattform für Modellierungsszenarien zur elektromagnetischen Kupplung an den vernetzten Leitungssystemen und zu elektromagnetischen Leistungsantennen innerhalb eines komplexen Rumpfs aus Verbundmaterialien verbunden“, sagt Parmantier. „Dies gibt uns die Möglichkeit, unsere Simulationsergebnisse mit tatsächlichen Messungen an einer Verbundprüfkammer im vollen Maßstab eines Bombardier Business Jet zu validieren.“ Die Projektforscher haben damit begonnen, diese ersten Ergebnisse über wissenschaftliche Konferenzen, öffentliche Workshops und eine eigens geschaffene Website zu verbreiten. Ein zweiter Workshop findet zum Abschluss des Projekts im Juli 2019 in Toulouse, Frankreich statt. Die elektromagnetischen Werkzeuge und die Simulationsplattform werden derzeit von zwei Projektpartnern geprüft: Bombardier Aerospace, ein kanadischer Flugzeughersteller, und Fokker Elmo, ein europäischer Hersteller von Kabeln und Kabelgeschirr. Laut Parmantier werden beide Unternehmen die IT-Werkzeuge und die Plattform des Projekts voraussichtlich für die zukünftige Verwendung in ihren jeweiligen Flugzeugbau- und Entwicklungsprozessen einsetzen. Eine internationale Angelegenheit Das durch die EU und Kanada finanzierte Projekt EPICEA ist ein Paradebeispiel für die internationale Zusammenarbeit im Bereich der Luftfahrtforschung im Rahmen des Programms Horizont 2020. Das Projekt nutzt die Kompetenzen beider Partner und optimiert deren Ressourcen, um die Entwicklung von Elektroflugzeugen aus Verbundmaterialien gemeinsam voranzubringen. Aufgrund der Erfahrung von Fokker Elmo fokussierte sich z. B, die europäische Seite auf die elektromagnetischen Simulationsprobleme, wohingegen die Kanadier Bombardiers Fachwissen nutzten, um die elektromagnetischen Systeme und -Kabelbäume in die Verbundprüfkammer zu integrieren und Prüfungen mit elektromagnetischer und kosmischer Strahlung durchzuführen. „Eines der Dinge, auf das ich besonders stolz bin, ist der Zusammenhalt des Konsortiums und wie wir es selbst getrennt durch einen Ozean und mit unterschiedlichen Kulturen geschafft haben, als ein Team zusammenzuarbeiten“, sagt Parmantier. „Durch die Vereinigung von europäischem und kanadischem Fachwissen ist die Realisierung des Elektroflugzeugs aus Verbundmaterialien jetzt viel näher gerückt .“
Schlüsselbegriffe
EPICEA, Bombardier, Flugzeug aus Verbundmaterialien, Elektroflugzeug aus Verbundmaterialien
