E-SATstart
Im Verbund mit zahlreichen Instituten der RWTH Aachen sowie mehreren Industriepartnern werden Schlüsseltechnologien für das elektro-hybride Silent Air Taxi entwickelt. Dabei werden sowohl die einzelnen Systeme und deren Komponenten als auch übergeordnete Fragestellungen der Integration und der Sicherheit von Anfang an mitgedacht.
Das Silent Air Taxi, welches im Umfeld der RWTH Aachen entwickelt wird, soll als umweltfreundliches und lärmarmes Kleinflugzeug kleine Flugplätze in einem kommerziellen Transportdienst miteinander verbinden und so ein neues, kostengünstiges und sicheres Luftmobilitätskonzept begründen. Zur Erreichung dieser Ziele müssen einige technologische Neuerungen entwickelt und in das Flugzeug integriert werden. Das Forschungsvorhaben E-SATstart widmet sich genau diesen innovativen Systemtechnologien. Neben dem Institut für Luft- und Raumfahrtsysteme sind die Institute IST, FSD, SLA, IEM und ITA sowie das Fraunhofer IPT beteiligt. Industrieseitig sind die Firmen MTU, Liebherr, Engiro, IMA und CirQua involviert.
Die Minimierung der Lärmemissionen durch Einsatz des Ducted Props, eines mit einer Gondel ummantelten Propellers, schafft die Grundlage für den flächendeckenden Einsatz des Silent Air Taxis. Eine weitere Reduzierung der Lärmemissionen sowie des Kraftstoffverbrauchs wird durch den Einsatz eines im Rumpf integrierten, elektrohybriden Antriebssystems erreicht, welches analysiert und bewertet wird. Zur Abbildung luftfahrtspezifischer Einflüsse auf den elektrischen Antriebsstrang werden die fehlerkritischen und sicherheitsrelevanten Anforderungen und Komponenten ermittelt, physikalische Wirkzusammenhänge und vertiefende Modelle hergeleitet und für die Entwicklung der elektrischen Komponenten berücksichtigt, welche abschließend auf einem Prüfstand validiert werden. Die Spezifikation, Konzeption und Entwicklung des Flugsteuerungs- und Flugregelungssystems erfolgt ebenfalls in dem Vorhaben und wird durch Hardware in the Loop-Tests validiert. Ein anwendungsoptimiertes Aktuatorenkonzept wird nach der Spezifizierung der Aktuatorik entwickelt.
Das Institut für Luft- und Raumfahrtsysteme ist auf dem Gebiet der Aeroservoelastizität und der Systemsicherheitsanalyse beteiligt. Der neue Flugzeugentwurf wird über die derzeitigen Grenzen hinausgehen, indem ein Design Framework entwickelt wird, das den Flügel in Bezug auf Aerodynamik, Struktur und Flugsteuerung gleichzeitig optimiert. Das Ziel dieses Frameworks ist es, die Belastbarkeit und Manövrierfähigkeit des Flugzeugs zu maximieren. Parallel dazu wird die Prozessroute für die kostengünstige Herstellung des Flügels entwickelt und anschließend auf einen Demonstrator angewendet. Der Demonstrator wird zur Validierung der strukturmechanischen Optimierungsmethodik eingesetzt. Für die Systemsicherheitsanalyse wird eine modellbasierte Sicherheitsanalysemethode entwickelt, die die Modellierung und Analyse der Sicherheitseigenschaften verschiedener Systeme in einem frühen Stadium des Entwurfsprozesses ermöglicht. Dies wird Architekturentscheidungen unterstützen und die Kosten für eine erneute Evaluierung bei Designänderungen reduzieren.