Worüber sprechen wir, wenn wir über elektrische Antriebe in der Luftfahrt sprechen?

Lassen Sie uns darüber sprechen, was elektrischer Antrieb in der Luftfahrt ist.

Einfach ausgedrückt besteht die elektrische Antriebstechnologie in der Luftfahrt darin, elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln, um das Flugzeug anzutreiben. Ein brennstoffbetriebener Fluggasturbinengenerator wird in Verbindung mit einem Batteriesatz verwendet, um elektrische Energie zu erzeugen oder zu speichern, die durch verschiedene Kopplungsmethoden zwischen der Turbine und dem Elektromotor in Wellenleistung umgewandelt wird und dadurch einen Lüfter oder einen verteilten Lüfter antreibt, um die vom Flugzeug benötigte Leistung zu erzeugen.

Lassen Sie uns darüber sprechen, warum wir die elektrische Antriebstechnologie für die Luftfahrt entwickeln müssen.

Die elektrische Antriebstechnologie hat das Potenzial, unsere Reisen sauberer, günstiger und komfortabler zu machen.

Die Luftfahrtindustrie war schon immer einer der größten CO2-Emittenten weltweit. Laut Daten von EDGAR (Emissions Database for Global Atmospheric Research) betrug die Menge an Kohlendioxid, die die internationale Luftfahrtindustrie im Jahr 2020 durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe ausstieß, etwa 1 % der weltweiten Gesamtemissionen. Durch den Einsatz sauberer Energien wie Wasserstoff, Wind und Solarenergie kann die elektrische Antriebstechnologie in der Luftfahrt weniger oder gar kein Kohlendioxid ausstoßen und so die Auswirkungen auf die Umwelt wirksam reduzieren. Es handelt sich um eine der wichtigsten Energielösungen für die Luftfahrtindustrie, um ihr Ziel der Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Da zudem die Kosten für die Beschaffung elektrischer Energie sehr gering oder sogar kostenlos sein können und das elektrische Antriebssystem relativ einfach zu warten ist, wird das Fliegen wirtschaftlicher. Schließlich entsteht bei der Umwandlung von elektrischer Energie in kinetische Energie weniger Lärm, was den Fahrkomfort deutlich verbessert.

Warum haben wir trotz der vielen Vorteile noch keine Flugzeuge mit Elektroantrieb in unserem Alltag gesehen?

Mit der aktuellen Technologie gebaute Elektroflugzeuge sind einfach zu schwer und benötigen zusätzliches Gewicht und Energie zum Kühlen der Arbeitsteile, was sie sehr ineffizient macht. In allen Aspekten des elektrischen Antriebs in der Luftfahrt, einschließlich Technologien wie Motoren, Umformern, Leistungsschaltern, Batterien und Kühlsystemen, müssen noch immer große Herausforderungen bewältigt werden, um die Komponenten kühl zu halten und Gewichts- und Wärmeverluste zu minimieren.

Lassen Sie uns darüber sprechen, welche Erfolge in der elektrischen Antriebstechnologie für die Luftfahrt bisher erzielt wurden.

Im Februar 2024 nutzte die Fengfei Aviation Technology Company das rein elektrisch betriebene 5-sitzige eVTOL-Flugzeug Shengshilong für einen Flug vom Kreuzfahrthafen Shenzhen Shekou zum Hafenterminal Zhuhai Jiuzhou und verkürzte so die einfache Bodenreise von 2,5 bis 3 Stunden auf 20 Minuten. Das Flugzeug ist 11,6 Meter lang, hat eine Flügelspannweite von 14,5 Metern, ist mit 13 Propellern ausgestattet, hat ein maximales Startgewicht von 2.000 kg, eine maximale Nutzlast von 350 kg, eine maximale Reichweite von 250 km, eine maximale Reisegeschwindigkeit von 200 km/h und eine Passagierkapazität von 4 Sitzen + 1 Pilot. Dies ist der weltweit erste öffentliche Demonstrationsflug eines elektrischen eVTOL-Flugzeugs mit vertikalem Start und Landung über das Meer und über die Stadt mit einer Hin- und Rückflugstrecke von mehr als 100 Kilometern.

Im März 2024 feierte der maßstabsgetreue Prototyp des vollelektrischen viersitzigen eVTOL CityAirbus NextGen von Airbus sein Debüt im Citybus-Testzentrum in Donauwörth, Deutschland. Es nutzt acht elektrische Propeller als verteiltes Antriebssystem, wiegt 2 Tonnen, hat eine Flügelspannweite von 12 Metern, eine Geschwindigkeit von 120 Kilometern pro Stunde und eine Reichweite von 80 Kilometern.

Darüber hinaus hat der UAV-Motorenhersteller UAVHE das 48-kW-Hybrid-Elektroantriebssystem RW1-300C herausgebracht, Kite hat den 120-kW-Flugzeugelektromotor KM-120 auf den Markt gebracht und die UEC United Engine Manufacturing Group hat auf der Russischen Industrieausstellung 2023 eine 500-kW-Verifizierungsmaschine für Hybrid-Elektroantriebe vorgestellt. Auch die NASA, GE, Safran und viele andere wissenschaftliche Forschungseinrichtungen und internationale Unternehmen haben in verschiedenen wichtigen technischen Bereichen des elektrischen Flugantriebs umfangreiche Forschungs- und Versuchsarbeiten durchgeführt.

Aufgrund der strengen Leistungsanforderungen für den Flugbetrieb muss die Technologie für elektrische Flugantriebe jedoch noch viele Herausforderungen bewältigen. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen jedoch bereits jetzt ihr Potenzial und weisen ein großes Entwicklungspotenzial auf. Mit der kontinuierlichen Vertiefung der technologischen Forschung wird die praktische elektrische Antriebstechnologie für die Luftfahrt immer ausgereifter und bringt revolutionäre Veränderungen für unsere Flugreisen mit sich.