Simulation Elektrisches Rennflugzeug auf Jungfernflug

| Aktualisiert am 23.02.2022Von Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Nordic Air Racing setzt auf Simulation, um die Entwicklung seines E-Flugzeugs für den Wettbewerb Air Race E zu beschleunigen. Kürzlich konnte der erste bemannte Flug erfolgreich absolviert werden – vorher wurde aber simuliert.

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Das Nordic Air Racing Team setzte die Multiphysik-Simulationslösungen von Ansys ein, um vor dem Demoflug die Aerodynamik, die Kühlsysteme sowie die Batteriekonstruktion und -leistung zu optimieren.
Das Nordic Air Racing Team setzte die Multiphysik-Simulationslösungen von Ansys ein, um vor dem Demoflug die Aerodynamik, die Kühlsysteme sowie die Batteriekonstruktion und -leistung zu optimieren.
(Bild: Ansys/Martin Litwicki)

Das Nordic Air Racing Team hat kürzlich den ersten Flug eines vollelektrischen Rennflugzeugs erfolgreich absolviert. Das Flugzeug wurde mithilfe der Simulationslösungen von Ansys entworfen und konstruiert. Im Vorfeld der offiziellen Air-Race-E-Serie müssen die Teams beweisen, dass ihre Flugzeuge flugtauglich sind – was dem Team nun gelungen ist. Das Team setzte Multiphysik-Simulation ein, um vor dem Demoflug die Aerodynamik, die Kühlsysteme sowie die Batteriekonstruktion und -leistung zu optimieren.

Dieser erste bemannte Flug eines elektrischen Air-Race-E-Rennflugzeugs ist ein historischer Moment und ein Meilenstein in der Luftfahrtindustrie. Er ist das Ergebnis monatelanger Planung, Konstruktion, Konzeptentwicklung, Erprobung und Fertigung durch die Ingenieure.

Jeff Zaltman, CEO von Air Race E

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Wie Multiphysik-Simulation bei der Entwicklung unterstützt

Die Ingenieure des Nordic Air Racing Teams nutzten die Multiphysik-Simulationslösungen von Ansys, um ihr Rennflugzeug mit Kolbenmotor mit einem elektrischen Antriebsstrang nachzurüsteten.

Zusätzlich wurde Ansys eingesetzt,

  • um die Nase des Flugzeugs zu modifizieren,
  • den Schwerpunkt, das Luftkühlsystem und die Aerodynamik zu optimieren sowie
  • den Motorraum aus Verbundwerkstoff zu entwickeln.

Insgesamt wurde die Gesamtprojektlaufzeit durch den Einsatz von Simulation um 40 Prozent reduziert – das Team rechnet damit, ohne den Einsatz von Simulation in den frühen Phase etwa 250 zusätzliche Stunden an experimenteller Arbeit rund um die Wärmeableitung und -ausbreitung des Akkupacks gespart zu haben.

Die Ansys-Simulationen gaben uns ein sehr gutes Gefühl für unser Flugzeug und verkürzten die Zeitspanne bis zum Erstflug. Ich war überrascht zu sehen, wie die Software von Ansys jede einzelne Parameteranforderung für ein so komplexes System wie unsere Batterie integrieren kann.

Sathvik Rao, Nordic Air Racing Team

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Was ist Air Race E?

Air Race E ist ein Elektroflugzeugrennen für bis zu acht kleine Propellerflugzeuge. Sie starten gleichzeitig und fliegen in einer Höhe von 30 Fuß mit einer Geschwindigkeit von 400 km/h einen Rundkurs von 1,5 km Länge. Die erste Rennserie soll im Jahr 2023 stattfinden.

  • Die Anforderungen an die Struktur, die Tragflächen und das Gewicht des Flugzeugs sind die gleichen wie beim Air Race 1.
  • Da der Verbrennungsmotor durch einen elektrischen Antrieb ersetzt wird, dürfen die Batterien eine Leistung von 150 kW und eine maximale Spannung von 800 V nicht überschreiten.
  • In dem Rennen muss die Batterie in der Lage sein, fünf Minuten mit voller Leistung zu arbeiten, mit einer Reserve von 10 Minuten bei minimaler Leistung.
  • Das Gesamtgewicht des Antriebsstrangs soll 180 kg nicht überschreiten.

Air Race E soll die Entwicklung teil- und vollelektrischer Antriebe für Luft- und Raumfahrtanwendungen beschleunigen. Diese technologischen Fortschritte sind für die Luftfahrtbranche von entscheidender Bedeutung, da Unternehmen und Länder auf der ganzen Welt daran arbeiten, die CO2-Emissionen zu reduzieren – insbesondere bei Reisen.
Unterstützt wird das Air-Race-E-Projekt unter anderem von Airbus, Ansys und der Stuttgarter Kasaero GmbH. Das Team hinter Air Race E ist auch für die Air Race 1-Serie verantwortlich.
Weitere Infos zu Air Race E.

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