Besonderheiten elektrischer Antriebssysteme

Der nächste Teil unserer Serie Praxisbewährte elektrische Antriebssysteme: Letztere weisen eine Vielzahl von Besonderheiten auf – Karsten Schröder, Referent für Luftfahrttechnik im DAeC, geht näher darauf ein.

Erste Besonderheit: Leistungsabgabe in großer Flughöhe

Die Antriebsleistung von elektrischen Antrieben ist nur in sehr geringem Maße von der Flughöhe und der Außentemperatur abhängig. Da eine Druckhöhenänderung bei einem elektrischen Antrieb nur beim Propeller nicht aber bei Motor oder Leistungselektronik Änderungen bewirkt, ist allein die Änderungen des Propellerwirkungsgrad maßgeblich. So nimmt der Wirkungsgrad pro 1000 Höhenmeter lediglich um ca. 1 % ab.

Höhenabhängigkeit Propeller Wirkungsgrad, Quelle: Lange Aviation

Zweite Besonderheit: Motormasse- und Abmessungen bezogen auf die Antriebsleistung

wesentlich leichter als Verbrennungsmotoren
kleiner und kompakter als Verbrennungsmotoren
saubere aerodynamische Integration
keine Kühler in der Anströmung

Dritte Besonderheit: Besonderheit: Batteriesicherheit – Interner Aufbau der Batterie

Batterie: Interner Aufbau, Quelle: Lange Aviation

Vierte Besonderheit: Sicherheit – Dendritenbildung

Ein interner Kurzschluss in der Batterie entsteht durch mehrmaliges Laden der Batterie nach Tiefentladung oder beim Laden bei tiefen Umgebungstemperaturen. Nach drei bis sechs Ladezyklen bilden sich sogenannte Dendriten, die zur vollständigen Zerstörung der Separatorschicht führen. Ein interner Kurzschluss in der Batterie ist die Folge.

Batterie: Dendritenbildung, Quelle: Lange Aviation

Fünfte Besonderheit: Sicherheit – Mechanische Stabilität der Batteriezellen

Brand durch mechanische Beschädigung der Batteriezellen

Die vollständige Integration der Batteriezellen in den Tragflächen dient als Berührungsschutz und Gehäuse
Die Batterie Typ SAFT VL41M hat diverse mechanische Tests durchlaufen, u.a. Falltests aus 9 m Höhe

Sechste Besonderheit: Fluggewicht

Flugzeuge mit elektrischem Antrieb können leichter als vergleichbare Flugzeuge mit Verbrennungsmotor konstruiert werden. GNT beschreibt die Masse aller nichttragenden Teile eines Flugzeuges, z.B. GNT = Pilot +Rumpf + Seitenleitwerk + Höhenleitwerk.