DCDC-Leistungswandler werden derzeit bereits in großem Umfang in der Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie eingesetzt. Dies ist hauptsächlich auf die Existenz des 28-VDC-Netzes zurückzuführen, das Sie in allen Verkehrsflugzeugen, Hubschraubern, Geschäftsflugzeugen usw. finden. Dieses Netz wird hauptsächlich verwendet, um Sekundärsysteme in Flugzeugen, wie z.
In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf bidirektionale DC-DC-Wandler mit hoher Leistung für die Luft- und Raumfahrt, die ein Schlüsselsystem bei der Entwicklung von More Electrical Aircrafts sind.
Inhaltsverzeichnis
Je mehr elektrische Flugzeuge:
The More Electrical Aircraft ist ein Designtrend, der auf die Integration von mehr elektrischen Systemen in ein traditionelles Flugzeugdesign drängt. Der Grund dafür ist die Verwendung eines elektrischen Systems, um die Flugzeugleistung zu verbessern, die Wartungskosten zu senken und das Gewicht zu reduzieren. Es gibt drei Hauptentwicklungsschritte für Mehr elektrische Flugzeuge:
Ein mehr elektrisches Flugzeugdesign:
Boeing 787 ist das beste Beispiel für diesen ersten MEA-Entwicklungsschritt. Mit dem 787-Programm gelang es Boeing, das Air Power-Netzwerk zu entfernen, das in der Vergangenheit für die Flugzeugentlüftung und die Flügelenteisung verwendet wurde. Boeing erreicht diese Technologie durch die Integration von More Electric Systems wie elektrischer Flügelenteisung, elektrischem Kabinendrucksystem, elektrischem Starter/Generator,…
Dieses neue Design von More Electrical Aircraft führt zu einem höheren Leistungsbedarf bei der Verteilung und Umwandlung. Um das Gewicht des Stromverteilungsnetzes zu optimieren, integrierte Boeing ein neues 270-VDC-Netz in die 787.
Das Design des Hybrid-Elektroflugzeugs:
Der zweite Schritt zum More Electric Aircraft ist die Hybrid-Electric-Designlösung. Die Lösung besteht in der Verwendung eines herkömmlichen Kraftstoffmotors in Kombination mit einem Hochenergiespeichersystem, um den elektrischen Antrieb des Flugzeugs anzutreiben.
Derzeit befinden sich nur wenige Projekte in der Entwicklung wie Zunum, Airbus – Rolce-Royce, XTI, Bell Helicopter Air Taxi,… Die derzeit in Entwicklung befindlichen Flugzeuge mit diesem Design können die Größe eines 4-Sitzer-VTOL-Flugzeugs bis zu einem 100-Sitzer-Regionalverkehrsflugzeug haben. Der Vorteil dieser Lösung liegt in der Optimierung von Kraftstoffverbrauch und Reichweite.
Das Design des All Electric-Flugzeugs:
Die letzte und ultimative Lösung im Trend zu More Electric Aircraft ist das vollelektrische Flugzeugdesign. Das bedeutet, dass das Energiespeichersystem die Energie für alle Flugbedürfnisse des Flugzeugs (Antrieb, Avionik, Enteisung, Kabine,…) vollständig bereitstellen kann.
Die große Einschränkung dieses Designs ergibt sich derzeit aus dem Energiespeichersystem, das noch nicht das erforderliche Leistungs-/Gewichtsverhältnis erfüllt, das für große Flugzeuge mit allen Sicherheitsanforderungen der Luft- und Raumfahrt erforderlich ist. Andererseits ist dieses Design mit der aktuellen Technologie für eVTOL-Flugzeuge (<4 Personen) absolut praktikabel. Beispiel enthalten Lilium, Joby Aero, Vahana (Airbus), Aurora (Boeing), Cora (Kitty Hawk | Google Boeing),…
The More Electric Aircraft von Professor Patt Wheeler von der University of Nottingham, UK
Weitere Zukunftschancen für Elektroflugzeuge:
Auch wenn wir noch einige Jahre warten müssen, bis ein Verkehrsflugzeug mit mehr als 100 Passagieren voll elektrisch fliegt, wissen wir heute, dass die zukünftigen Flugzeuge „More Electric“ sein würden. Mit diesem Trend, der vor einigen Jahren begann, ergeben sich neue Marktchancen in den folgenden Kategorien:
- Elektromechanische Aktuatoren
- Elektrisches Kabinendrucksystem
- Elektrische Enteisung
- Elektrischer Antrieb
- Machtverteilung
- Leistungsumwandlung (ACDC, DCDC, DCAC)
- Energiespeicherung (Batterietechnologien, Brennstoffzelle,..)
- ...
Energieumwandlungsmöglichkeiten in der Luft- und Raumfahrtindustrie:
Aufgrund des Bedarfs an „More Electric Aircraft“ wird mehr Strom für das zukünftige Flugzeugdesign von morgen benötigt. Mit dieser Erhöhung des Leistungsbedarfs tragen wir zu einer Erhöhung der Kapazität des Energiespeichersystems bei, das ein Hochleistungs-Gleichstromnetz im Flugzeug umsetzt. Das auf der Boeing 270 eingeführte 787-VDC-Stromnetz ist der erste Schritt der Flugzeughersteller auf diesem Weg. Hier ist ein Überblick über den zukünftigen Bedarf an DC-Netzen in Abhängigkeit vom Flugzeugdesign:
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270VDC |
1. Schritt Mehr Elektroflugzeuge (B787) |
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600 V DC – 1000 V DC |
10 Sitze H- Elektroflugzeug | 4 Sitze eVTOL |
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2000 V DC – 5000 V DC |
+100 Sitz H- elektrisch | -100 Sitze alle elektrisch |
Mit dieser Zunahme des Gleichstromnetzes erleben wir derzeit neue Möglichkeiten bei Stromumwandlungssystemen (AC DC, DC DC, DC AC).
AC-DC wird für die Umstellung von der Erzeugung (Motor) auf das Gleichstromnetz benötigt.
DC-AC wird für die Umwandlung vom Gleichstromnetz in Wechselstromsysteme benötigt (elektrischer Antrieb, andere potentielle Systeme, die nicht durch das herkömmliche Wechselstromnetz versorgt werden können,…)
DC-DC wird für die Umwandlung vom DC-Netz in die DC-Systeme benötigt (Batterie, Sekundärsysteme,…)
Die Herausforderungen bei der Leistungsumwandlungsausrüstung bestehen darin, die von den Flugzeugherstellern geforderte Leistung zu erfüllen. Wir sehen derzeit Geräte in der F&E-Phase mit einem Verhältnis von 8 kW/kg und Ziel für die nahe Zukunft bei 15 kW/kg. Wir sehen auch einen signifikanten Anstieg des Energiebedarfs für zukünftiges Design von More Electric Aircraft.
Anbieter von bidirektionalen DC-DC-Wandlern mit hoher Leistung für die Luft- und Raumfahrt:
Derzeit werden DC-DC-Wandler nur bei Umwandlungsproblemen für Sekundärsysteme verwendet. Diese Sekundärsysteme mit verschiedenen Gleichstromeingängen müssen ihre Energie aus dem 28-VDC-Flugzeugnetz beziehen. Eine Hochleistungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung erscheint mit der Notwendigkeit neuer vollständig elektrischer oder neuer Hybrid-Elektroflugzeuge, um ein Hoch-Gleichspannungsnetz umzuwandeln.
Hier ist eine Liste von Geräteanbietern, die anfällig für die Entwicklung von bidirektionalen DC-DC-Hochleistungswandlern für Luft- und Raumfahrtanwendungen sind.
Die traditionellen Aerospace Player:
Meggit:
Meggitt hat die fortschrittlichste Kommunikation, wenn es um mehr elektrische Flugzeuge und neue kundenspezifische Energieanforderungen für Elektro- oder Hybrid-Elektroprojekte geht.
Sie haben eine spezielle Seite mit verschiedenen Lösungen für diese Flugzeuge, einschließlich Motoren, Aktuatoren, Antriebssysteme, Batterien usw. Sie schlagen einen interessanten Schritt-für-Schritt-Analyseansatz vor, um eine Komplettlösung bereitzustellen. Hier sind weitere Informationen.
General Electric:
GE ist vielleicht der fortschrittlichste traditionelle Akteur in der Entwicklung von Energieumwandlung, -erzeugung und -verteilung für Flugzeuge, einschließlich Hochleistungs-DC-DC-Umwandlungssystemen.
Sie eröffneten 2012 ein Forschungszentrum für alle elektrischen und hybriden Flugzeug-Leistungselektronik siehe Artikel. Ihr Strom Leistungsumwandlungsproduktlinie ist in verschiedene große Flugzeuge eingebettet.
Safran-Gruppe:
Mit der kombinierten Expertise von Safran Electronic & Power und Zodiac Electronic & Power ist die Safran-Gruppe ein bedeutender Lösungsanbieter für die Erzeugung, Umwandlung und Verteilung von Flugzeugstrom. Sie sind definitiv an der Entwicklung von More Electric Aircraft beteiligt und hier sind here einige Informationen, die sie veröffentlicht haben.
Thales:
Thales ist ein bedeutender Anbieter von Energieumwandlungs-, -verteilungs- und -erzeugungsanlagen. Sie entwickeln ihre Fähigkeiten zu elektrischen Systemen für das More Electrical Aircraft. Hier ist, was sie kommuniziert haben
Kran Luft- und Raumfahrt & Elektronik
Crane ist ein traditioneller und historischer Ausrüstungslieferant für Airbus, Boeing,… Ihre DC-DC-Fähigkeiten liegen in kleinen Stromrichtergeräten, Batteriemanagementsystemen und DC-Netzwerkverteilung und -management, die angepasst werden können und ein Umwandlungsmodul umfassen können. Mehr Infos hier.
KGS-Luftfahrt:
KGS hat eine ziemlich große Produktlinie von Leistungswandlern, einschließlich DC-DC-Wandlern. Ihr DC-DC-Produkt konzentriert sich auf sekundäre Umwandlungsprobleme mit geringem Leistungsbedarf. Weitere Informationen zu ihren Fähigkeiten.
UTC:
Der größte Anbieter von Luft- und Raumfahrtausrüstung ist wirklich am Design von More Electric Aircraft beteiligt. Auch wenn sie sich auf die Energieverteilung und -erzeugung konzentrieren, sind sie dennoch ein interessanter Akteur zu diesem Thema. Sehen Sie sich ihre Arbeit an der Boeing 787 an.
Astronik:
Astronics Corporation ist auch ein traditioneller Akteur, der an der Verteilung und Erzeugung von Energieumwandlung in Flugzeugen beteiligt ist. Astronics ist insbesondere an Kabinenstromumwandlungssystemen beteiligt, wie z. B. Stromversorgung für Passagiere im Sitz, Bordküchenstromversorgung usw. Das aktuelle Produktportfolio von Astronics zeigt kein Stromversorgungssystem für mehr als 7kW-Anwendungen. Hier finden Sie weitere Informationen zu ihren Fähigkeiten.
Neue Spieler:
Siemens:
Das deutsche Unternehmen war in den letzten Jahren sehr aktiv und hat große Partnerschaften und F&E-Projekte zur Entwicklung von Elektroflügen gezeigt. Die wichtigsten Projekte in der Entwicklung sind Airbus EfanX, City-Airbus, Siemens Magnus eFusion,…
Das Unternehmen konzentriert seine Entwicklungsbemühungen auf elektrische Antriebssysteme, Stromumwandlung (DC-AC und DCDC), Stromverteilung für verschiedene Leistungsklassen.
Tame-Power ist ein Anbieter von Leistungsumwandlungslösungen für die Automobil- und Industriebranche mit Anpassungsmöglichkeiten für die Luft- und Raumfahrt. Die bestehende Produktlinie von DC-DC-Wandlern hat eine Leistung von 3,5kW bis 80kW mit Flüssigkeits-, Lüfter- und natürlicher Kühlung.
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Die obige Liste wird aktualisiert. Wenn Sie ein Lösungsanbieter sind und in diesem Artikel nicht erwähnt werden, kontaktieren Sie uns bitte. Verwenden Sie die folgendes Kontaktformular, vergessen Sie nicht, den Titel des Artikels zu erwähnen und einen Link zu Ihrer Seite mit den Fähigkeiten Ihres Unternehmens anzuhängen.
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