Elektrisches Fliegen

Am 11. April 2018 landete das weltweit einzige fliegende Flugzeug mit seriellem Hybridantriebssystem nach erfolgreichem Jungfernflug in Matkópuszta, Ungarn. Die hybrid-elektrische Magnus eFusion wird durch einen Siemens SP55D Elektromotor sowie einen FlyEco Dieselmotor betrieben und verbindet damit leises Starten und Landen mit einer verbesserten Reichweite. Das Antriebssystem umfasst neben dem E-Motor auch Wechselrichter, Kontrollsysteme und einen neu entwickelten Generator von Siemens. Die hybrid-elektrische eFusion soll im weiteren Flugbetrieb wichtige neue Erkenntnisse für die Weiterentwicklung von Antriebssystemen für das hybrid-elektrischen Fliegen liefern.

Siemens hat einen innovativen Wechselrichter für den Antrieb elektrischer und hybrid-elektrischer Flugzeuge mit erstaunlicher Leistungsdichte entwickelt. Der winzige Siliziumcarbid Inverter "SD104" mit Mikrokanalkühlplatte misst 47 mal 94 mal 141 Millimeter und wiegt nur 900 Gramm. Er lieferte 57kW Antriebsleistung beim Erstflug im Antriebssystem des Elektroflugzeugs Magnus eFusion.

Airbus und Siemens arbeiten seit 2016 gemeinsam an der Entwicklung hybrid-elektrischer Antriebe für die Luftfahrt. Eines der zukunftsweisenden Flugobjekte, das die Partner gemeinsam konzipieren, ist der viersitzige "CityAirbus". Auf dem Weg zum Erstflug, der für Ende dieses Jahres geplant ist, wurde nun ein wichtiger Meilenstein erreicht: in einem Bodentest wurde das von Siemens für den CityAirbus entwickelte Antriebssystem in Betrieb genommen.

Kernstück des Antriebssystem ist der neu entwickelte Motor SP200D. Der speziell für diesen Anwendungsfall entwickelte 200kW Elektroantrieb hat eine rekordverdächtige Drehmomentdichte von 30Nm/kg - mit einem Gewicht von unter 50kg wird ein Nenndrehmoment von etwa 1500 Nm generiert. Neben vier Motorenpaaren stellt Siemens auch die Inverter und das Energiemanagementsystem für den CityAirbus Demonstrator.

Das Antriebssystem wurde in extrem kurzer Zeit bereit gestellt: zwischen erstem Konzept und fertigem Prototypen vergingen nur wenig mehr als neun Monate.

Siemens zeigte zum ersten Mal seinen Weltrekord-Elektromotor für Flugzeuge auf der internationalen Luftfahrtausstellung in Le Bourget vom 9. bis 25. Juni 2017. Der Antrieb im Kunstflugzeug Extra 330LE wurde täglich im Flug vorgeführt: Dabei schleppte die Extra ein Segelflugzeug nahezu lautlos in die Höhe. Neben dem Rekord-Motor mit einer Leistung von 260 Kilowatt zeigte Siemens noch zwei weitere Elektroantriebe in anderen Leistungsklassen.

Siemens hat einen neuartigen Elektromotor für Flugzeuge entwickelt, der bei einem Gewicht von nur 50 Kilogramm rund 260 Kilowatt elektrische Dauerleistung liefert – fünfmal so viel wie vergleichbare Antriebe. Am Donnerstag, 23. März 2017, hat das Kunstflugzeug "Extra 330LE" mit dem Antriebssystem von Siemens zwei neue Weltrekorde aufgestellt. Auf dem Flugplatz Dinslaken Schwarze Heide erreichte der Elektroflieger über eine Distanz von drei Kilometern eine Höchstgeschwindigkeit von rund 340 Kilometer pro Stunde. Am Freitag, 24. März 2017, gab die "Extra 330LE" eine weitere Premierenvorstellung: als weltweit erster Elektroflieger schleppte sie ein Segelflugzeug in die Höhe – in nur 76 Sekunden auf 600 Meter. Die Technologie hat Siemens in seine Kooperation mit Airbus zum Elektrischen Fliegen eingebracht, die beide Unternehmen im April 2016 vereinbart hatten. Elektrische Antriebe sind skalierbar – auf Basis des Rekord-Motors werden Siemens und Airbus hybrid-elektrische Regionalflugzeuge entwickeln. Siemens ist entschlossen, die hybrid-elektrischen Antriebssysteme für Luftfahrzeuge als künftiges Geschäft aufzubauen.

Der Motor ist speziell für den Einsatz in Luftfahrzeugen konzipiert. Dank seines Rekord-Leistungsgewichtes können nun erstmals auch größere Flugzeuge mit Startgewichten von bis zu zwei Tonnen elektrisch angetrieben werden. Um den Rekord-Motor zu realisieren, haben die Siemens-Experten alle Komponenten bisheriger Motoren auf den Prüfstand gestellt und bis ans technische Limit optimiert. Mit Hilfe neuer Simulationstechniken und ausgeklügeltem Leichtbau erreicht der Antrieb ein einzigartiges Leistungsgewicht von fünf Kilowatt (kW) pro Kilogramm (kg) – vergleichbar starke Elektromotoren in der Industrie liegen unter einem kW pro kg, Antriebe für Elektroautos liefern rund zwei kW pro kg. Die Rekord-Leistung gibt der neue Motor bereits bei einer Drehzahl von nur 2.500 Umdrehungen pro Minute ab und kann somit einen Propeller direkt, ganz ohne Getriebe, antreiben.