Team HybridSegelflugzeug Hochschule Mnchen Informationsveranstaltung Donnerstag 01 12

Team Hybrid-Segelflugzeug Hochschule München Informationsveranstaltung Donnerstag, 01. 12. 2011, Raum B 155, 17: 00 – 18: 00 - Vorstellung des Projekts - Möglichkeiten zur Mitarbeit im Team K. Scheffler, P. Hakenesch, Fk 03

Motivation Erweiterung der Envelope eines Segelflugzeugs durch ein umweltfreundliches Antriebskonzept o Modulare Hybrid-Antriebseinheit für einen Motorsegler, bestehend aus einem Elektro- und einem kleinen Verbrennungsmotor zum Laden der Batterien o Start und erste Steigphase mit Hilfe der zuvor geladenen Batterien o Sägezahnprofil gewährleistet umweltfreundlichen und sicheren Betrieb o Bodenversuche können mit Hilfe von Straßenfahrzeugen bzw. auf stationären Prüfständen durchgeführt werden

Startmöglichkeiten für Segelflugzeuge o Flugzeugschlepp

Startmöglichkeiten für Segelflugzeuge o Windenstart Beispiel ASK 21, 590 kg 3100 m Seil, 1. 2 ltr. Diesel, 1200 m Steighöhe 1200 m Seil, 0. 7 ltr. Diesel 400 m Steighöhe

Startmöglichkeiten für Segelflugzeuge o Auto. Schlepp o Eigenstart

Typisches Flugprofil Sägezahn-Steigflug Thermischer Auftrieb, Hangaufwind, Welle Gleitphase Boden ∆ Eigenstart, Winde, Flugzeugschlepp Elektrisch angetriebener Flug

Beispiele für elektrisch angetriebene Flugzeuge Booster für Rotax Motor

Beispiele für elektrisch angetriebene Flugzeuge Antares o Leistung: 240 V, 160 A, 42 k. W, h = 0. 9 o Max. Steigrate: 4. 4 m/s o Gleitzahl: 1: 56 o Steighöhe, gesamt: 3000 m o Batterie: Li-Ion (Saft)

Beispiele für elektrisch angetriebene Flugzeuge Electra One Energiequelle: Charged Li. Ion Leistung: 16 k. W

Beispiele für elektrisch angetriebene Flugzeuge Sunseeker II Energiequelle: Solar Leistung: 5. 5 k. W

Beispiele für elektrisch angetriebene Flugzeuge Hubschrauber EADS ECO 2 Avia Sikorsky

Antriebskonzept

Raumbedarf 250 1200

Zulassungsbestimmungen und Spezifikationen o European Aviation Safety Agency – EASA n EASA CS-22 – Sailplanes and Powered Sailplanes n EASA CS-LVA – Very Light Aeroplanes

Leistungsabschätzung für Vorentwurf Leistungsabschätzung basierend auf ASK 21 Mi o o o o o Steighöhe: h = 600 m Steigrate: 2. 5 m/s Steiggeschwindigkeit: v = 90 km/h ( = 25 m/s ) Leistung: 30 k. W + Resultierende Steigzeit: 4 min Erforderliche Energie: 2 k. Wh Resultierendes Gewicht: 30 kg Gehäuse, Kühlung, Elektronik, Steuereinheit: 10 kg Zusätzliche Belastung pro Flügel: 20 kg

Auswahl der Akkumulatoren Potentielle Akkus Bewertung o Lithium Polymer gefährlich, nicht gekapselt, Streuung in der Fertigung o Lithium Metall gefährlich, instabil o Lithium Ionen große Bandbreite, sicher

Auswahl der Akkumulatoren Li. Fe. PO 4 Batterie • Aktueller Favorit in vielen Anwendungen wie Hybrid-Fahrzeugen und Hybrid-Flugzeugen • Hohe Verfügbarkeit: Gala, Südchemie, Clean Mobile, Saft • Sicher und zuverlässig

Auswahl der Akkumulatoren Lade-/ Entladekurve Li. Fe. PO 4

Wo liegen die Herausforderungen? o Leiser und effizienter Verbrennungsmotor o Gewichtsoptimierter Elektromotor o Auswahl eines effizienten und sicheren Batteriesystems und Batteriemanagements o Design der Kontroll- und Steuerungseinheit zur maximalen Reduzierung der Arbeitsbelastung für den Piloten o Auslegung und Steuerung des Thermalhaushalts des Antriebstrangs und der Akkumulatoren o Auf Elektroantrieb abgestimmten Propeller

Wo liegt der Nutzen des Projekts ? o Extreme Erweiterung der Flugzeit o Eigenstartfähigkeit Keine Bodencrew erforderlich o Segelflug in einem Doppelsitzer bei einem hohen Maß an Sicherheit und Unabhängigkeit o Extrem geringer Treibstoffverbrauch und geringe Lärmemission umweltfreundlich o Projektarbeiten in studentischen Teams

Status der Komponenten Durchgeführte Untersuchungen - Verbrennungsmotor - Li. Ion Batterien - Lade- Entlademanagement - Instrumentierung - Propeller - Elektrischer Antrieb - Aufnahme der Komponenten in Rumpf und Tragflächen - Kontrolleinheit - Analyse und Steuerung des Thermalhaushalts - Sicherheitsaspekte der elektrischen Komponenten Bestellt bzw. Untersuchung läuft Im Designstadium

Verbrennungsmotor Kolm BX 130 2 -Zylinder Viertakt Hubraum: 135 cm³ Leistung: 8, 8 k. W Masse: 3, 85 kg Treibstoff: Gemisch 1: 100 Testbed

Prüfstand hydraulische Bremse Kupplung Testbed

Propellerentwurf 1. and 2. Eigenfrequenzen

Rpm vs. Propeller. Drehmoment - - Geschwindigkeit 90 km/h, Höhe 1500 m - - Geschwindigkeit 90 km/h, Höhe 0 m Geschwindigkeit 0 km/h, Höhe 0 m Rpm [1/min] - - Drehmoment [Nm]

Instrumentierung Anzeige Board mit LCD display

Team Hybrid-Segelflugzeug Hochschule München Einbindung von Studenten o o o o Entwicklung und Integration des elektrischen Antriebstrangs Entwicklung eines auf den Elektroantrieb angepaßten Propellers Untersuchung des Verbrennungsmotors auf dem Prüfstand Analyse und Steuerung des Thermalhaushalts Konzeption der Systeme zur Meßwerterfassung im Flug Entwicklung eines Luftdatensystems Cockpitauslegung im Hinblick auf die Nutzung bei Flugpraktika Ergonomisch ausgelegte Antriebssteuerung und -überwachung Zusammenarbeit mit dem LBA, "permit to fly" Flugerprobung Werkstattleiter Flugbetrieb Einwerben von Sponsoren und Fördermitteln Öffentlichkeitsarbeit, Internetauftritt

Team Hybrid-Segelflugzeug Hochschule München Einbindung in Forschung und Lehre o o o o Erprobungsträger Hybridantrieb Fk 03 Erprobungsträger Laserscanner Fk 08 Erprobungsträger Luftdatensystem Fk 03 Flugversuchspraktikum FK 03 Diplomarbeiten Projektarbeiten Zusammenarbeit und Sponsoring durch Industriepartner Außendarstellung der Hochschule München

Status Erprobungsträger ASK 21 Mi Vorhanden bzw. im Zulauf (Frühjahr 2012) o Rumpf o Tragflächen Beschaffungsplan (Frühjahr 2012) o Höhenleitwerk, Seitenleitwerk, Cockpithauben o Transportanhänger o Wankelmotor o Avionik, Instrumentierung o Rumpflackierung o Fallschirme Finanzierung gesichert Finanzierung offen

Status Hybridantrieb Vorhanden o Verbrennungsmotor o Motorprüfstand Beschaffungsplan (Frühjahr 2012) o Elektrischer Antriebstrang o Batterien o Steuerung- und Kontrollsystem o Propeller für Elektroantrieb Finanzierung gesichert Finanzierung offen

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