Besseres Wärmemanagement für kühlere Flugzeugelektronik

Mit der Zeit hat es in der Industrie Bestrebungen gegeben, die Energiesysteme in Flugzeugen in vollem Maße mit Strom zu betreiben, was erhebliche Einsparungen an Kosten, Gewicht Umweltbelastung erwarten lässt. Dieses Konzept des elektrisch betriebenen Flugzeugs (Electric Aircraft) birgt allerdings neue Herausforderungen auf dem Gebiet des Wärmemanagements mit sich. Es braucht Elektronikentwickler, um die strengsten technischen Spezifikationen hinsichtlich der Rücknahme der Nutzlastableitung und Optimierung von Gewicht und Kompaktheit neuer Ausrüstung zu erfüllen.

Bei der Arbeit innerhalb des Projekts AEROL-HP (Development, construction, integration, and progress toward to two-phase device monitoring and qualification on aircrafts) ging es um die Entwicklung von bordeigenen Zweiphasen-Kühlvorrichtungen, die sicherstellen, dass vorgegebene Luftfahrtanforderungen erfüllt werden. Dazu zählen hohe Beschleunigungsbelastungen und lange Schwingungsbelastungszyklen sowie verringertes Ausrüstungsgewicht und Passivbauformen.

Die entwickelte Technologie basiert auf dem Einsatz einer flexiblen thermischen Vorrichtung, die aus fünf mit Azeton gefüllten Mini-Loop-Wärmerohren aufgebaut ist. Die Rohre leiten die Wärme von innerhalb des Flugzeugs befindlicher Ausrüstung zur Flugzeugstruktur. Die Kondensatorleitungen der Mini-Loop-Wärmerohre sind auf Sattelflächen montiert, die mit der Flugzeugkonstruktion verbunden sind. Diese Kühllösung wurde von den Forschenden vorgeschlagen, da sie die thermische, hydraulische und mechanische Leistungsfähigkeit sowie Masse, Flexibilität und Kosten optimiert. Man präsentierte außerdem Überwachungslösungen zur Fehlerprüfung und zum Schutz vor Ausfallzeiten der Kühlvorrichtung.

Die innovative Wärmeeinrichtung kann zur Kühlung von Batteriesteuereinheiten, elektrischen Vereisungsschutzgeräten, elektrischen Stromverteilungseinheiten und In-flight-Entertainment-Systemen angewandt werden. Weitere Einsatzmöglichkeiten betreffen die Kühlung von elektromechanischen Aktoren für die horizontale Höhenleitwerktrimmung und für Flugsteuerflächen.

Die Ziele von AEROL-HP wurden an der Initiative Clean Sky ausgerichtet. Das hocheffiziente passive Wärmesteuerungsgerät des Projekts erhöht die Zuverlässigkeit der Ausrüstung und trägt dank ihres geringen Gewichts zu einem reduzierten Treibstoffverbrauch bei. Gewährleistet man nun die Einhaltung aller bestehenden Vorgaben, kann es breite Anwendung in elektrischen Flugzeugen finden.