Auslegung von elektrischen Mantelstromtriebwerken für neue Flugzeugkonfigurationen (DEFANA)

Im Projekt DEFANA (Auslegung von elektrischen Mantelstromtriebwerken für neue Flugzeugkonfigurationen) untersucht die Fachhochschule Aachen, wie elektrische Antriebe und dazu passende Rotoren für Klein- und Leichtflugzeuge ausgelegt sein müssen. Dabei hat das Forscherteam auch Zukunftskonzepte wie „Flugtaxis“ im Blick. Das Projekt ist im Februar 2019 gestartet und wird von Prof. Dr. Carsten Braun geleitet. 

Herausforderung 

In Zeiten überfüllter Straßen und überlasteter Verkehrsinfrastruktur gewinnen Zukunftskonzepte wie Dienstleistungsdrohnen oder Flugtaxis zunehmend an Aufmerksamkeit. Bevor solche Konzepte Realität werden können, gibt es allerdings noch erheblichen Forschungsbedarf in vielen Punkten: etwa beim autonomen Fliegen, bei der Entwicklung umweltschonender Elektro- oder Hybridantriebe und bei der Entwicklung von Fluggeräten, die senkrecht oder mit sehr kurzem Anlauf starten können. Insbesondere für elektrische und hybride Antriebe fehlen derzeit noch entsprechend ausgelegte Rotorkonzepte.

Ziele und Vorgehen 

Das Projekt DEFANA hat sich zum Ziel gesetzt, eine Auslegungsmethode für elektrisch angetriebene ummantelte Rotoren zu entwickeln. Diese soll es ermöglichen, mit einem automatisierten Tool schnell und einfach entsprechende Rotoren zu entwerfen. Die ummantelten Rotoren haben zahlreiche Vorteile, darunter mehr Sicherheit durch die Abschirmung des Propellers, weniger Lärmemission und eine verbesserte Effizienz des Triebwerks; bisher wurden jedoch nur einzelne Aspekte zu ihrer aerodynamischen Auslegung untersucht. Das DEFANA-Projektteam will daher ein ganzheitliches Auslegungskonzept entwickeln. Um dieses Ziel zu erreichen, werden zunächst verschiedene Rotorkonfigurationen verglichen und die wesentlichen Einflussparameter identifiziert. Dann werden die spezifischen Charakteristika von Elektromotoren in die Untersuchungen einbezogen und die strukturellen Anforderungen an das Material von Propeller und Ummantelung systematisch bestimmt. Die Erkenntnisse aus diesen Arbeiten sollen zuletzt zum gewünschten Auslegungskonzept zusammengeführt werden.

Innovationen und Perspektiven                      

Ein systematisch erstelltes und wissenschaftlich validiertes Auslegungsverfahren für ummantelte Rotoren mit Elektroantrieb kann der Industrie – und zwar sowohl etablierten Unternehmen als auch StartUps – einen enormen Schub verleihen, da es die Zeit, die für die Rotorentwicklung benötigt wird, erheblich verkürzt. Für die FH Aachen ergeben sich daraus gute Chancen einer (finanziellen) Nutzung der Forschungsergebnisse, etwa durch anschließende F&E-Verträge.

Zudem stärkt das Projekt einen Schwerpunkt der FH Aachen sowie der RWTH Aachen und zahlreicher lokal ansässiger Unternehmen, der sich unter anderem im Ausbau eines nahegelegenen Flughafens zu einem Forschungsflugplatz manifestiert. Das Projekt profitiert direkt von diesem Ausbau, da es durch die effiziente Infrastruktur produktiv vorangetrieben werden kann und der Spielraum für Anschlussprojekte groß ist.