Hubschrauberheckrotor wird nun elektrisch gesteuert

Mechanische Heckrotoren arbeiten auf eine ähnliche Weise, wie ein Fahrzeugmotor Kraft auf die Hinterräder eines Autos überträgt. Diese physikalische Verbindung erzwingt ein festes Verhältnis zwischen der Drehzahl des Hauptrotors und des Heckrotors. Sie begrenzt die Fähigkeit des Heckrotors, die Kräfte des Hauptrotors zwecks besserer Manövrierbarkeit auszubalancieren.


Ein Antrieb mittels eines elektrischen Heckrotors würde hier Unabhängigkeit verleihen sowie potenziell bedeutende Gewichtseinsparungen ermöglichen und die Kompliziertheit verringern, was letztlich in einem Mehr an Sicherheit und weniger Wartung mündet. Das EU-finanzierte Projekt "Electrical tail drive - Modelling, simulation and rig prototype development" (ELETAD) untersucht nun die Realisierbarkeit eines Antriebs mit elektrischem Heckrotor.


Wissenschaftler passen hier ultrahocheffiziente Permanentmagnetmaschinen, die derzeit in Hybrid- und Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen, an die raue Umgebung und strengen technischen Vorgaben eines Hubschraubers an. Das Unterfangen erfordert den innovativen Einsatz modernster Materialien, eines intelligenten Wärmemanagements und einer intelligenten, gewichtsoptimierten Leistungssteuerung. Ziele sind eine Spitzenausgangsleistung von 5 kW pro Kilogramm installierter aktiver Masse und eine fehlertolerante Bauform.


Das ETR-Motor-Softwarepaket besteht aus Modellierungswerkzeugen, die das elektromagnetische und thermische Verhalten des ETR-Motors beschreiben und die Auswirkungen der resultierenden thermischen Zyklen bewerten. Es wurde veröffentlicht, um Studien im Zusammenhang mit verschiedenen Luftfahrzeugmissionen zu ermöglichen. Eine kritische Entwurfsüberprüfung der Endversion des ETR-Motors wurde nun abgeschlossen.


ELETAD plant für die kommenden Monate die Herstellung und den Einbau des ETR-Prototypmotor sowie dessen Erprobung auf einem integrierten Prüfstand. Eine automatisierte Testumgebung wird realistische dynamische Belastungen am Heckrotor und die relevanten Umgebungstemperaturbedingungen nachbilden. Zudem wird der Prüfstand eine umfassende Funktionsdarstellung einer redundanten und fehlertoleranten elektrischen Stromversorgung und Steuerungsanlage umfassen, wie sie für sicherheitskritische Luftfahrzeuganwendungen erforderlich sind.


Die Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass ein Technologiedemonstrator auf Grad 5 der technologischen Reife geliefert werden kann, was einer Versuchstechnik entspricht, die in einem soweit wie möglich realitätstreuem Umfeld getestet wurde. Die weitere Entwicklung und Vermarktung birgt große Vorteile für die Umwelt. Dazu zählen ein verringerter Treibstoffverbrauch, weniger Emissionen und Lärm sowie der minimale Einsatz von umweltschädlichen Materialien wie etwa Schmiermitteln. Kurz gesagt: Hubschrauber ganz neuer Art sind enorm im Kommen.