Ausgangspunkt / Motivation

Die Suche nach einer nachhaltigen und technisch realisierbaren Alternative zu konventionellen Flugzeugantrieben in der Luftfahrt gewinnt immer mehr an Bedeutung. Vor dem Hintergrund steigender Anforderungen an die Reduktion von CO₂-Emissionen sollte untersucht werden, ob die Kombination eines aerodynamisch effizienten Blended-Wing-Body- bzw. Nurflügelkonzepts mit einem wasserstoffbasierten Brennstoffzellenantrieb eine praktikable Lösung darstellt.

Ziele

• Entwicklung eines realisierbaren Antriebskonzepts für ein Flugzeug auf Basis eines Blended-Wing-Body-/Nurflügeldesigns mit Brennstoffzellenantrieb.
• Bewertung und Vergleich zweier Wasserstoffspeichertechnologien (flüssiger Wasserstoff und 700-bar-komprimierter Wasserstoff)
• Nachweis der technischen Machbarkeit und Leistungsfähigkeit des Gesamtkonzepts

Methodik

Zur Entwicklung des Antriebskonzepts wurde zunächst der Leistungsbedarf des Flugzeugs auf Basis des Nurflüglers „MX 22 Silhouette" mithilfe aerodynamischer Simulationen und verfügbarer Referenzdaten zur Blended-Wing-Body-Konstruktion ermittelt.

Anschließend wurden handelsübliche Komponenten für das Brennstoffzellen-, Energie- und Antriebssystem ausgewählt und mathematisch modelliert, um die Gesamtleistung und den Energieverbrauch abzuschätzen. Dabei wurden zwei Varianten mit unterschiedlichen Wasserstoffspeichern – flüssiger Wasserstoff und 700-bar-komprimierter Wasserstoff – untersucht.

Ergänzend wurden moderne Leistungselektronik, ein Batteriemanagementsystem sowie ein Kühlkonzept mit Luft- und Wasserkühlung entwickelt. Die Ergebnisse der Simulationen wurden schließlich durch umfangreiche Flugversuche mit einem Demonstrator im Maßstab 1:2 validiert.

Ergebnisse

Es konnten zwei Konzeptflugzeuge, Blended Wing MX22 eCTOL, sowie Blended Wing MX18 eVTOL erstellt werden. Durch Computersimulationen, sowie mit Testflügen der im Maßstab 1:2 erbauten Prototypen, konnten Leistungsdaten und Energieverbrauch ermittelt werden.

Die Ergebnisse zeigen, dass beide Varianten realisierbar sind. Darüber hinaus wurde ein Kühlkonzept entwickelt, bei dem Luft durch spezielle Kühlkanäle in den Rumpf des Flugzeugs geleitet wird, wo zusätzlich zur allgemeinen Luftkühlung aller Komponenten zwei Wasserkühlungssubsysteme zum Einsatz kommen können.

Auf Basis dieser Ergebnisse wird nun ein wasserstoffbasiertes Flugzeug für acht Personen Entwickelt (MX-24).

Projektkoordination

AVL-List GmbH

Projektpartner

• Meder & Partner KG
• Oliver Irschitz, ECOdesign und Creative Consultant
• Infineon Technologies Austria AG

AVL List GmbH
Hans-List-Platz 1
A-8020 Graz
Tel.: +43 (316) 7870
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