Abteilung Architektur und Integration des Antriebssystems

Icon Architektur des Antriebssystems
Icon der Abteilung Architektur und Integration des Antriebssystems

Die Abteilung Architektur und Integration des Antriebssystems ist verantwortlich für die Konzeption, den Entwurf und die Validierung von elektrifizierten Antriebssystemen unterschiedlicher Topologien.

Forschungsschwerpunkte

Zur Forschungsarbeit der Abteilung gehört der Vorentwurf des Antriebssystems für verschiedene Missionen und Fluggeräte, sowie die Leistungsrechnung und die Charakterisierung des Verhaltens unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

Des Weiteren befasst sich die Abteilung mit der Integration dieser Antriebssysteme in das Fluggerät, sowie der Integration von Komponenten in die Antriebsarchitektur selbst. Dies beinhaltet die Definition und Konstruktion von Schnittstellen, um sicherzustellen, dass die Antriebssysteme nahtlos in das Gesamtsystem integriert werden können.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Komponenten der Antriebssysteme. Hier werden die Effekte von Kopplungen zwischen verschiedenen Teilen der Antriebssysteme analysiert, um deren Einfluss auf die Gesamtleistung zu verstehen und gegebenenfalls zu optimieren.

Ziel

Unser Ziel ist es, durch unsere Forschung und Entwicklung dazu beizutragen, die Effizienz, Leistung und Zuverlässigkeit elektrifizierter Antriebssysteme stetig zu verbessern und so einen Beitrag zur nachhaltigen Mobilität zu leisten.

H₂ELECTRA-Flotte
Regionalflugzeuge mit rumpfintegrierter- und gondelintegrierter Antriebsvariante über dem Lausitzer Seenland

Gruppenstruktur der Abteilung Architektur und Integration des Antriebssystems

Modellierung elektrifizierter Topologien

Systementwurf und Integration des Antriebssystems

Systemsynthese und Validierung

Die Gruppe Modellierung elektrifizierter Topologien spielt eine zentrale Rolle in der Entwicklung zukünftiger elektrifizierter Antriebssysteme an unserem Institut. Dort werden Antriebssystem-Topologien für spezifische Anwendungen ausgewählt und bewertet. Basierend auf diesen Topologien wird ein detaillierter Vorentwurf aller Komponenten des Antriebsstrangs durchgeführt.

Ein Kernbereich der aktuellen Entwicklung ist die umfangreiche Leistungsanalyse und die Ableitung von Kennfeldern auf Antriebsstrangebene. Diese ermöglichen es uns die Charakterisierung des Verhaltens neuartiger Antriebskonzepte unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu verstehen und zu optimieren. Unsere Untersuchungen adressieren dabei den Antriebsstrang interdisziplinär und berücksichtigen neben der Vorauslegung der elektrischen Komponenten auch die erforderliche Medienkonditionierung und das Wärmemanagement.

Zusätzlich zu unseren Leistungsanalysen widmen wir uns der kontinuierlichen Verbesserung von Methoden zur Charakterisierung der Komponenten des Antriebssystems.

Die Gruppe Systementwurf und Integration des Antriebssystems ist verantwortlich für die präzise Platzierung und strukturelle Integration der verschiedenen Komponenten des Antriebssystems in das Fluggerät. Dies umfasst die Planung und Umsetzung von Schnittstellen sowie die Berücksichtigung von strukturellen Anforderungen, um sicherzustellen, dass die Komponenten effizient und zuverlässig funktionieren.

Basierend auf dem Vorentwurf der Gruppe MET entwickelt diese Gruppe einen detaillierten Systementwurf für das Antriebssystem. Dabei werden alle technischen Aspekte berücksichtigt, um ein optimales Design zu gewährleisten, das den Anforderungen der Anwendung entspricht. Ein wichtiger Schwerpunkt liegt auf der Integration von Sicherheitsaspekten in den Systementwurf. Dazu gehören Maßnahmen wie Redundanz, Isolierung, Abschirmung, Brandschutz und Belüftung, um sicherzustellen, dass das Antriebssystem sicher und zuverlässig betrieben werden kann. Insbesondere die Optimierung von elektrischen Architekturen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit und der Gewährleistung einer ausreichenden Strom- und Spannungsqualität spielt hier auch eine wichtige Rolle.

Ein weiterer Aspekt ist auch die Betrachtung von Wärmeleitung und -abstrahlung, um sicherzustellen, dass das Integrationskonzept dem Antriebssystem erlaubt innerhalb sicherer Betriebstemperaturen zu arbeiten. Zudem wird auch der induzierte Luftwiderstand, welcher durch das Integrationskonzept, insbesondere hinsichtlich des Wärmemanagements, erzeugt wird in Zusammenarbeit mit der Gruppe Systemsynthese und Validierung berücksichtigt, um eine optimale Gesamteffizienz des Systems zu erzielen.

Die Gruppe Systemsynthese und Validierung befasst sich maßgeblich mit dem Zusammenspiel des Antriebssystems und der Überprüfung von Elementen der Antriebskonzepte bis hin zum Gesamtantrieb. Hier entwickelt die Gruppe innovative Testverfahren, um Wirkungsgrade, Wärmeverluste und andere wichtige Leistungsparameter präzise zu bestimmen. Der Fokus liegt dabei auf zwei Bereichen, dem Wärmemanagement/Thermalmanagement sowie elektromagnetischen Interferenzen im Antriebssystem.

Die Entwicklung und Optimierung des Antriebs hinsichtlich der Konzepte zur Wärme- und Fluidführung steht beim Thermalmanagementsystem (TMS) im Vordergrund. Dabei werden Untersuchungen und Validierungen zukünftiger elektrifizierter Luftfahrtantriebe, auch unter Verwendung der HepCo-TMT Versuche, durchgeführt. Hieraus resultiert die Verifizierung der TMS-Konzepte elektrischer Antriebstopologien.

Neuartige elektrische Antriebssysteme im Megawatt Bereich werden eine hohe Anfälligkeit gegenüber elektromagnetischen Interferenzen aufweisen. Neben einem sicheren Betrieb der Antriebe spielt auch die Qualität und Effizienz des elektrischen Netzes eine Rolle. Mögliche Quellen für Interferenzen im Antriebssystem werden experimentell bestimmt und die Anfälligkeit von Komponenten im Antriebssystem werden untersucht und validiert.