HybVer
Signifikante Emissionsreduzierungen und Wirkungsgradsteigerungen sind durch eine Optimierung von konventionellen Triebwerkskomponenten kaum noch möglich. Disruptive Ansätze für neue Antriebsysteme sind deswegen von Nöten. Hierbei verspricht die Nutzung elektrischer Energie einen hohen antriebssystemischen Wirkungsgrad. Jedoch verhindern die bestehenden Nachteile elektrischer Komponenten hinsichtlich Leistungsgewicht und Energiespeicherfähigkeit bisher ein rein elektrisches Antriebssystem für relevante Luftfahrttransportanwendungen. Aus diesem Grund ist eine synergetische Integration elektrischer und fortschrittlicher, konventioneller Technologien notwendig (siehe Abbildung 1).
Das Verbundvorhaben „Hybridisierte Verdichterkonzepte“ (HybVer) verfolgt einen technischen Ansatz bei dem Rotorreihen bis hin zu mehreren Verdichterstufen des Triebwerks individuell elektrisch angetrieben werden und daher unabhängig von den Gasturbinen agieren können (siehe Abbildung 2). Im Rahmen des Vorhabens arbeiten die Verbundpartner Bauhaus Luftfahrt e.V., TU Berlin (Fachgebiet Luftfahrtantriebe), TU München (Lehrstuhl für Turbomaschinen und Flugantriebe) und BTU (Lehrstuhl Leistungselektronik und Antriebssysteme) gemeinschaftlich an der ganzheitlichen Ausarbeitung und integrierten Bewertung von Turboverdichterkonzepten mit partiell-elektrischem Antrieb.
Zentrales Ziel ist die vollständige Erbringung des Technologiereifegrades (TRL) 2 und die Bewertung des entwickelten Technologiekonzepts hinsichtlich Flugleistungen und Emissionseigenschaften für Luftfahrzeugtypen mit besonderem Anwendungspotential für hybrid-elektrische Antriebe. Hierfür werden zentrale Fragestellungen für hybridisierte Verdichterkonzepte aus den Bereichen Aerodynamik und Betriebsverhalten, elektrische Systemkomponenten, Verdichterbauweise und mechanische Gestaltung sowie die konzeptionelle Gesamtintegration auf Antriebssystem- und Luftfahrzeugebene beantwortet. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse werden zentrale Entwicklungsanforderungen für technologische Schlüsselelemente identifiziert und im Rahmen eines Technologieentwicklungsplans für eine potentielle Indienststellung im Jahr 2035 für weiterführende Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten charakterisiert.
Der Lehrstuhl für Turbomaschinen und Flugantriebe forscht im Rahmen des Projekts an innovativen Bauweisen für elektrisch angetriebene mehrstufige Verdichter mit stufenindividueller Leistungsübertragung. Ziel ist dabei die Schaffung schneller, konstruktiver Vorauslegungsmethoden und -prozesse. Mit dieser Methodik trägt die TUM entscheidend zu methodischen Auslegungsprozessen und der Entwicklung einer Bewertungsfähigkeit für Verdichter dieser Bauart bei.
Projektziele
- Ziel des Projekts ist die ganzheitliche Entwicklung und integrierte Bewertung von Turboverdichterkonzepten mit teil-elektrischem Antrieb unter Berücksichtigung der Aerodynamik, des Betriebsverhaltens, der elektrischen Systemkomponenten, der Verdichterbauweise, der mechanischen Gestaltung sowie der konzeptionellen Gesamtintegration auf Ebene des Antriebssystems und des Luftfahrzeugs.
- Der LTF entwickelt dabei Bauweisenkonzepte für hybride Verdichter mit stufenindividuellem Antrieb und schafft neue Vorauslegungsmethoden, die einen schnellen und robusten Vorentwurf hybrider Verdichter ermöglichen.
Projektpartner
Fördernummer: 20E2111D
