Regionalflugzeug mit hybridelektrischem Wellenleistungs­triebwerk

Im IMOTHEP-Projekt wurde ein Turboprop-Konzept mit einer hybridelektrischen Antriebsarchitektur hinsichtlich seines Potenzials zur Reduktion des Treibstoffbedarfes untersucht. Spezifisch wurde ein Wellenleistungstriebwerk mit elektrischer Unterstützung betrachtet. Die Gesamteffizienz des Antriebsstranges konnte gegenüber der konventionellen Referenz deutlich verbessert werden, jedoch auf Kosten einer höheren Systemmasse.

Die Zielsetzung war es, die Herausforderungen, die durch eine zusätzliche elektrische Energiequelle entstehen, zu adressieren. Beispielsweise wurden bei der Auslegung des Antriebssystems Fehlerfälle berücksichtigt, die zu einem Verlust der elektrischen Leistung führen können. Zudem wurde ein innovatives Thermalmanagementkonzept erforscht, welches einen konventionellen Stauluft mit einem Flügelflächenwärmetauscher kombiniert, um die Abwärme der elektrischen Komponenten effizient abzuführen. Integrierte Flugzeugvorentwurfsstudien zielten darauf ab, die Unsicherheiten bei der Analyse des neuartigen Flugzeugkonzeptes zu verringern. Die finale Konfiguration erreichte eine Treibstoffreduktion von 9,6 % für eine typische Mission über 200 Seemeilen (nmi) im Vergleich zur konventionellen Referenz. Dabei wurden 15 % der erforderlichen Leistung während Start, Steigflug und Reiseflug über eine Batterie bereitgestellt. Bei der 600-nmi-Designmission stieg jedoch der Kraftstoffverbrauch.

Es zeigte sich, dass das Treibstoffreduktionspotenzial durch die spezifische Energie der Batterie begrenzt wird und die Wahl einer optimalen Missionshybridisierungsstrategie der Schlüssel für eine maximale Treibstoffreduzierung ist. Die finalen Ergebnisse gingen in die Erstellung einer Roadmap für hybridelektrische Flugzeuge als Projektgesamtergebnis ein.