Das grüne Ökosystem der Luftfahrt
Elektroantriebe mit grünem Wasserstoff
Die Elektrifizierung der Luftfahrt hat begonnen: Weltweit bewegen sich die führenden Luftfahrt- und Triebwerksunternehmen auf eine emissionsfreie Zukunft zu. Ihr Ziel: Die Netto-Null-Emission von Treibhausgasen bis zum Jahr 2050. Dafür wird das gesamte Ökosystem der Luftfahrt neu konzipiert:
Luftfahrtingenieure gestalten die traditionellen Verbrennungs- und Kerosinmotoren zu Gleichstrom-Elektrizitätswerken um, betrieben mit Wasserstoff, der in Elektrolyseuren hergestellt wird.
Beitrag zur Förderung der nachhaltigen Luftfahrt
Erfahrener Entwicklungspartner der Luftfahrtindustrie
An der nachhaltigen Luftfahrt wird intensiv gearbeitet, doch die Anforderungen an die elektrischen Lade- und Antriebssysteme sind hoch, bei der Leistung ebenso wie bei den Sicherheitsstandards und der Zuverlässigkeit. Entsprechend häufig werden die neuen Geräte und Systeme getestet. EA Elektro-Automatik (EA) entwickelt die Geräte und Testroutinen für die Zukunftsentwicklungen der Luftfahrtindustrie
– und leistet so einen wichtigen Beitrag zur Förderung der nachhaltigen Luftfahrt. Dabei bringt EA die Erfahrungen aus der fast 50-jährigen Entwicklungspartnerschaft für anspruchsvolle Strom- und Testroutinen für Flugzeuge, Drohnen und unbemannte Luftfahrzeuge ein.
DC-elektrifiziert Lade- und Antriebssysteme
Für die nachhaltige Luftfahrt von morgen entwickeln Luftfahrtingenieure völlig neue DC-elektrifizierte Lade- und Antriebssysteme, anstelle der aktuell eingesetzten Gleich- und Wechselstromlösungen – und stehen dabei vor großen Herausforderungen.
- Energieversorgung und -speicherung
Wasserstoff und Technologien für das Brennstoffzellen-Batterie-Management - Energie-Management
Beim Start: saubere, gleichmäßige Energie Im Flug: moderater Energiebedarf - Energieumwandlungs- und Energieverteilungssysteme
Für die Instrumentierung, Klimaanlagen, kritische Fahrwerks-, Flügelsteuerungs- und Bremssysteme - Gewicht und Größe
Von Motoren und Batteriesystemen - Standhalten extremer Bedingungen,
z. B. Vibrationen, Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit, hohe Beschleunigung/Schwerkraft - Gefährliche Materialien,
z. B. Lithiumbatterien und explosiver Wasserstoff (flüssig/gasförmig)
Mit dem XY-Tabellenmodus kann die EA-Stromversorgung den Ausgang einer Brennstoffzelle simulieren, wie hier gezeigt. Durch die Verwendung der Ausgangskennlinie der Brennstoffzelle können die an die Brennstoffzelle angeschlossenen Komponenten mit unterschiedlichen Leistungscharakteristiken der Brennstoffzelle getestet werden.
Anspruchsvolle Testroutinen für neue Geräte und Systeme
Die elektrifizierten Antriebe müssen neu gedacht, jedes neue Gerät und System muss umfassend getestet werden, zunächst in Entwicklungslabors und schließlich im Flug.
Wir entwickeln immer leistungsstärkere, energierückspeisende Geräte für die strengen Testroutinen der Luftfahrt.
- Leistung, Zuverlässigkeit, elektromagnetische Interferenzen und Sicherheit
- Elektrische Hochleistungs-Gleichstrom-Antriebsmotoren (elektrische Turbinen) mit megawattfähiger Spitzenleistung
- Heizung/Klimaanlage, Beleuchtung, Infotainment
- Hochbelastbare Landeklappen/Bremsen/Fahrwerk
- Avionik-Instrumentierung
- Batteriekapazität und -effizienz für Langstreckenflüge von Brennstoffzellen im Verbund mit nicht brennbaren Batterie-Boostern
Starke EA-Leistungselektronik mit starken Features
Um die Stromversorgungssysteme der neuen Elektroantriebe zu testen, setzt die Luftfahrtindustrie die Leistungselektronik von EA ein.
Die Geräte weisen Leistungsbereiche von 320 W bis 3,84 MW, Spannungsbereiche von 0-60 V DC bis zu 0-2000 V DC sowie Strombereiche bis zu 64.000 A DC auf.
Bidirektionale Stromversorgungen mit Rückspeisung 01
- Wirkungsgrad von bis über 96 %
- Schnelle Amortisation des Geräts
02 Elektronische Lasten mit Energierückgewinnung
- Simulation einer breiten Palette von Last- und Fehlerzuständen
- Sicherstellen von Leistung und Reaktion auf Betriebsmodi der Brennstoffzelle
Eingebauter Funktionsgenerator 05
- Kein externer Signalgenerator erforderlich
- Zum Modulieren des Ausgangs des Netzteils
03Echtes Autoranging
- Volle Ausgangsleistung über einen breiten Spannungs- und Strombereich
- Ideal zum Testen einer größeren Anzahl von Geräten
- Bereitstellen einer Gleichstromversorgung mit geringerer Leistung für eine bestimmte Lastanforderung
- Weniger Platzbedarf im Testrack
- Reduzierter Kühlungsbedarf
- Erhebliche Kosteneinsparungen
- Vereinfachung des Testsystems
04Energierückgewinnung mit Wirkungsgrad bis über 96 %
- Erhebliche Energieeinsparung durch Netzrückspeisung der aufgenommenen Energie
- Ideal zum Testen von Hochleistungs-Brennstoffzellen-Stacks
- Betrieb mit geringerer Abwärme
- Weniger Platzbedarf im Testrack
- Reduzierter Kühlungsbedarf
- Erhebliche Kosteneinsparungen
- Vereinfachung des Testsystems
Eingebauter Funktionsgenerator 05
- Kein externer Signalgenerator erforderlich
- Zum Modulieren des Ausgangs des Netzteils
Die EA-Anwendungslösungen für Testverfahren
In zahlreichen Tests der Flugzeugelektronik und anderer elektrisch betriebener Geräte an Bord eines Flugzeugs soll sich zeigen, ob die Geräte Über- und Unterspannungsbedingungen, Leistungsausfällen und Spannungstransienten standhalten. Dabei beschreiben MIL-HDBK-704-7 und MIL-HDBK-704-8 die Testmethoden und -verfahren für Geräte, die für den Betrieb mit einer Leistung von 270 VDC bzw. 28 VDC ausgelegt sind.
MIL-HDBK-704-7 270 VDC-Stromunterbrechung
Die MIL-HDBK-704-7 beschreibt die “Guidance for Test Procedures for Demonstration of Utilization Equipment Compliance to Aircraft Electrical Power Characteristics, 270 VDC”. Ein darin geforderter Test ist der sogenannte Power Interrupt Test, nach der Methode HDC201. Mit diesem Testverfahren lässt sich verifizieren, ob die 270 V-Gleichstromverbrauchsgeräte zuverlässig funktionieren und ihre spezifizierte Leistung auch bei Stromunterbrechungen aufrechterhalten.
Um diesen Test durchzuführen, wird zunächst die entsprechende Eingangsspannung (nominal, niedrig oder hoch) an das Gerät angelegt. Danach wird das Gerät verifiziert, um sicherzustellen, dass es die Leistungsspezifikationen erfüllt. Anschließend wird die Stromversorgung für 50 ms abgeschaltet und dann wiederhergestellt. Abschließend wird das Gerät erneut geprüft, um sicherzustellen, dass es die Leistungsspezifikationen erfüllt.
Die bidirektionalen DC-Stromversorgungen von EA mit Autoranging-Funktion erfüllen diese anspruchsvollen Anforderungen. Die DC-Stromversorgungen, die bis zu 30 kW liefern, weisen sehr geringe EMV-Emissionen auf und verfügen über galvanisch isolierte USB-, Ethernet/LAN- oder GPIB-Schnittstellen.
EA-Vorteile:
- Ausgangsspannung bis zu 2000V
- Leistungsabgabe bis zu 30 kW
- Hohe Leistungsdichte
- Digitale Steuerung
- Niedrige EMC
- Erfahrung in der Industrie
Produkte, die in der Luftfahrt verwendet werden
MIL-HDBK-704-8 28 VDC-Normalspannungstransienten
Die MIL-HDBK-704-8 beschreibt die“Guidance for Test Procedures for Demonstration of Utilization Equipment Compliance to Aircraft Electrical Power Characteristics, 28 VDC”. Ein darin geforderter Test ist der Normal Voltage Transients Test, nach der Methode LDC105. Mit diesem Testverfahren lässt sich verifizieren, ob Geräte zur Nutzung der 28 Volt-Gleichstromversorgung zuverlässig funktionieren und ihre spezifizierte Leistung auch bei Stromunterbrechungen aufrechterhalten.
Während dieses Tests muss das Netzteil Spannungstransienten bis zu 70 VDC ausgeben. Nachdem es den Spannungstransienten ausgesetzt wurde, wird das Gerät getestet, um sicherzustellen, dass es die Leistungsspezifikationen erfüllt.
Die bidirektionalen DC-Stromversorgungen von EA erfüllen diese anspruchsvollen Anforderungen mit einem eingebauten Funktionsgenerator. Dieser ist nötig, um die geforderten Transienten zu erzeugen. Die DC-Stromversorgungen, die bis zu 30 kW liefern, weisen sehr geringe EMV-Emissionen auf und verfügen über galvanisch isolierte USB-, Ethernet/LAN- oder GPIB-Schnittstellen.
EA-Vorteile:
- Leistungsabgabe bis zu 30 kW
- Hohe Leistungsdichte
- Arbiträrer Wellenform- und Funktionsgenerator
- Digitale Steuerungsschnittstelle
- Niedrige EMC
- Erfahrung in der Industrie
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