Eine revolutionäre Hochspannungstechnologie könnte die Entwicklung von leichten Hochgeschwindigkeitshubschraubern vorantreiben
Verbundhubschrauber, die traditionelle Hauptrotoren mit innovativen Seitenrotoren kombinieren, werden aller Voraussicht nach die Zukunft der Drehflüglerkonstruktion festigen. Die neueste Variante eines solchen Drehflüglers ist der Hochgeschwindigkeits-Versuchshubschrauber Racer, der mehr Effizienz und höhere Geschwindigkeiten (über 400 km/h) bietet als gewöhnliche Drehflügler. Der Racer wurde ursprünglich im Rahmen des Programms Clean Sky 2 entwickelt und baut auf der erfolgreichen Vorgängerkonstruktion des X3 auf: dieser hat zwei seitliche Druckpropeller, die an den Spitzen von V-förmigen Stummelflügeln montiert sind, und bietet dabei die gleiche vertikale Start- und Landefähigkeit wie gewöhnliche Hubschrauber.
Neue Denkweisen
Das EU-finanzierte Projekt 9eGEN wurde eingerichtet, um auf die Anforderungen von Airbus-Hubschraubern an einen zuverlässigen Hochleistungsgenerator einzugehen, der den Racer näher an das „Clean Sky“-Programm rücken könnte. „Die strengen Kriterien halfen uns dabei, unsere Vorstellung eines Hochleistungsgenerators zu überdenken und mit der Arbeit an entsprechenden Alternativen zu beginnen. Mit den drei Grundpfeilern – hohe Dichte, Zuverlässigkeit und geringes Gewicht – im Hinterkopf entwickelten wir einen besonders kleinen Generator, der sich sehr schnell dreht, um eine größere Leistungsdichte zu gewährleisten. Unsere Hochspannungseinheit [270 VDC] dürfte den Hubschrauber also mehr als ausreichend mit Strom versorgen“, so Giulia Pigozzi, Spezialistin für Geschäftsentwicklung und Marketing bei dem italienischen Unternehmen ASE S.p.A., welches das Projekt koordinierte. Hohe Spannungen, d. h. Generatoren mit 270 VDC oder höheren Leistungsdichten, bieten gleich mehrere Vorteile: sie verringern die elektrische Stromdichte in den Kabeln und minimieren Spannungsabfälle und ermöglichen dadurch zudem den Einsatz von Drähten mit geringem Durchmesser. „Eine kompakte Verdrahtung trägt wesentlich dazu bei, das Gesamtgewicht des Hubschraubers zu senken. Man denkt gar nicht, wie stark dieses oft angeblich als irrelevant abgetane Gewicht den Treibstoffverbrauch beeinflusst“, hebt Pigozzi hervor. ASE nutzte sein konsolidiertes Wissen über herkömmliche elektrische Maschinen, um die innovative Konstruktion des Generators durch weitere Elemente zu optimieren. „So war zum Beispiel der Einsatz von optimierten mechanischen Teilen und neuen Topologien für magnetische Strukturen ausschlaggebend dafür, dass wir unsere abgesteckten Ziele erreichen konnten. Wir konnten die Erwartungen sogar übertreffen und Generatoreinheiten entwickeln, die noch leichter waren als in der ursprünglichen Analyse zur Gewichtseinschätzung vorhergesehen. Diese Gewichtsreduzierung war der schwierigste Teil des gesamten Projektes“, erklärt Valerio Canegrati, Elektroingenieur bei ASE.
Großes Marktpotenzial
Das 9eGEN-Projekt spornte ASE dazu an, bestehende Fertigungskonzepte zu überdenken und sich neue Gedanken zur Stromerzeugung im Luftfahrtsektor zu machen. Das Unternehmen beurteilte die Konstruktion aller einzelnen Komponenten und verbesserte die Abläufe und Verfahren anhand der technischen Zeichnung. Die meisten Hauptelemente konnten in Labortests erfolgreich validiert werden. Das Unternehmen führt derzeit eine Umstrukturierung interner Prozesse durch, um diese Innovationen schließlich auch in das aktuelle Produktportfolio übernehmen zu können. Die technischen Merkmale des Hochspannungssystems werden voraussichtlich einen maßgeblichen Einfluss auf die künftige Nachfrage nach ähnlichen Systemen haben. Schon jetzt hat das Hochspannungssystem das Interesse vieler wichtiger Akteure aus dem weltweiten Luftfahrtsektor auf sich gezogen. „Die Zukunft der Luftfahrt bewegt sich immer mehr auf den 270-VDC-Standard zu und wir gehören sehr gerne zu den Pionieren dieser Technologie, für die wir eine international anerkannte Anlaufstelle sein möchten“, so Salvatore Spina, Vertriebs- und Programmdirektor bei ASE. „Dieses Projekt bot uns eine neue Perspektive auf die Frage der Stromerzeugung im Luftfahrtmarkt. Man stelle sich nur einmal vor: ein typisches KMU wie ASE, das dank seiner technologischen Kompetenz nun zu den wichtigsten und bekanntesten Unternehmen auf seinem Gebiet zählt – das macht uns schon sehr stolz“, sagt Fausto Cosentino, Geschäftsführer ASE. „Das Projekt wird neue Türen öffnen und wir erhalten auch schon erstes Feedback vom Markt.“
Schlüsselbegriffe
9eGEN, ASE, 270 VDC, Hochspannungssystem, Racer, Leistungsdichte, bürstenloser Generator, Verbundhubschrauber, Luftfahrt, Drehflügler
