Das Forschungsgroßgerät Electric Aircraft Ground Lab Environment (E2AGLE) wird an zwei Standorten, an der Technischen Universität Braunschweig und an der Leibniz Universität Hannover, in zwei Teilsystemen aufgebaut. Die Kosten in Höhe von 3 Millionen Euro tragen jeweils zur Hälfte die Deutsche Forschungsgemeinschaft und das Land Niedersachsen.
Das Exzellenzcluster SE2A entwickelt für das nachhaltige und effizientere Fliegen elektrifizierte Antriebstränge, die unmittelbare Auswirkungen auf das Flugzeugdesign und somit auch auf die Bordnetzstrukturen haben. Mit verteilten Propulsorantrieben statt der bisherigen zwei Triebwerke ergeben sich in Kombination mit modernen Elektroantrieben eine Vielzahl neuer Möglichkeiten, Antriebssystem, Leistungselektronik und Bordnetz hinsichtlich der Energie- und Informationsflüsse zu gestalten.
Zentrale und dezentrale Bordnetztopologie werden untersucht
Mit Hilfe des jetzt genehmigten Forschungsgroßgerätes E2AGLE können die topologischen Möglichkeiten der Bordnetze und die sich daraus ergebenen Fragestellungen der Flugzeugantriebe grundlegend untersucht werden. Das Forschungsgroßgerät wird in zwei Teilsysteme unterteilt, die zwei Entwicklungsansätze verfolgen und die sich technisch unterscheiden: Ein Teilsystem untersucht eine zentrale und das andere eine dezentrale Bordnetztopologie, bei der eine freie Positionierung der Speicherkomponenten im Flugzeug ermöglicht wird. Informationstechnisch sind beide Systeme verknüpft, so dass die Ergebnisse der unterschiedlichen Topologien verglichen werden können.
An der TU Braunschweig und an der Leibniz Universität Hannover werden die beiden Teilsysteme modular aus einzeln skalierbaren Komponenten – wie Nachbildungen von Brennstoffzellen oder Batteriespeichern in Kombination mit Flugantrieben errichtet. Durch die kooperative und arbeitsteilige Vorgehensweise können so gleichzeitig zwei Bordnetztopologien auf das technische Leistungsvermögen, die Zuverlässigkeit und die Effizienz von Flugmanövern, Fehlerszenarien, beispielsweise den Ausfall eines Antriebsmotors, sowie Ladeverfahren untersucht werden.
Vergleich verschiedener Entwicklungsansätze in Braunschweig und Hannover
Das am Institut für Elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen der TU Braunschweig zu errichtende Teilsystem des Forschungsgroßgeräts wird eine zentrale Bordnetztopologie untersuchen, bei der alle Energiequellen mit einem gemeinsamen Bordnetz verbunden sind. Dies ermöglicht trotz hohem Verkabelungsaufwand Forschungsarbeiten zur flexiblen Gestaltung der Energieflüsse und damit verbunden zur Redundanz und Zuverlässigkeit der Systemkomponenten. Die Leitungsverluste werden durch den Einsatz von Supraleitern im Bordnetz untersucht und verifiziert.
Der Teil des Forschungsgroßgeräts, der an der Leibniz Universität in Hannover am Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik steht, erforscht dezentrale Bordnetztopologien. Hierzu werden viele kleine Energiespeicher in der Nähe der Antriebe positioniert. So kann die Verkabelung reduziert werden. Dafür muss die Zuverlässigkeit zum Beispiel durch die Erhöhung der Antriebe sichergestellt werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen der beiden Entwicklungsansätze werden anschließend verglichen, um daraus technische Handlungsempfehlungen ableiten zu können.