DC-DC-WANDLER FÜR MORE ELECTRICAL AIRCRAFT

DCDC-Stromrichter werden in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigungsindustrie bereits häufig eingesetzt. Dies ist hauptsächlich auf das Vorhandensein des 28-VDC-Netzes zurückzuführen, das in allen Verkehrsflugzeugen, Hubschraubern, Geschäftsflugzeugen usw vorhanden ist. Dieses Netz ist hauptsächlich zur Stromversorgung von Sekundärsystemen in Flugzeugen wie der Avionik verwendet.

In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf bidirektionale Hochleistungs-Gleichspannungswandler für die Luft- und Raumfahrt, die ein Schlüsselsystem für die Entwicklung weiterer elektrischer Flugzeuge darstellen.

THE MORE ELECTRICAL AIRCRAFT:

The More Electrical Aircraft ist ein Designtrend, der die Integration weiterer elektrischer Systeme in ein traditionelles Flugzeugdesign vorantreibt. Der Grund dafür ist, ein elektrisches System zu verwenden, um die Leistung des Flugzeugs zu verbessern, die Wartungskosten zu senken und das Gewicht zu reduzieren. Es gibt drei Hauptentwicklungsschritte für More Electrical Aircraft:

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Ein Elektrischeres Flugzeugdesign:

Boeing 787-Flugzeuge sind 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 Enteisung der Tragflächen verwendet wurde. Boeing erreicht diese Technologie durch die Integration von More Electric Systems wie elektrische Flügelenteisung, elektrisches Kabinendrucksystem, elektrischer Starter / Generator, …

Boeing 787 Mehr Design für Elektroflugzeuge

Dieses neue Design für mehr Elektroflugzeuge führt zu einem höheren Leistungsbedarf bei der Verteilung und Umwandlung. Um das Gewicht des Stromverteilungsnetzes zu optimieren, hat Boeing ein neues 270-V-Gleichstromnetz in die 787 integriert.

Das Hybrid Electric Flugzeugdesign:

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.

Zunum Hybrid-Electric Aircraft

Derzeit sind nur wenige Projekte in der Entwicklung, wie Zunum, Airbus – Rolce-Royce, XTI, Bell Helicopter Air Taxi, … Die derzeit in der Entwicklung befindlichen Flugzeuge mit diesem Design können die Größe eines 4-sitzigen VTOL-Flugzeugs bis zu einem 100-sitzigen regionalen Verkehrsflugzeug haben. Der Vorteil dieser Lösung ist die Optimierung des Kraftstoffverbrauchs und der Reichweite.

Das All Electric Flugzeugdesign:

Die letzte und ultimative Lösung im Trend zu mehr Elektroflugzeugen ist das reine Elektroflugzeugdesign. Dies bedeutet, dass das Energiespeichersystem die Energie für alle Flugbedürfnisse des Flugzeugs (Antrieb, Avionik, Enteisung, Kabine,…) vollständig bereitstellen kann.

Die Zukunft des Transports durch Lilium

Die große Einschränkung dieser Konstruktion beruht derzeit auf dem Energiespeichersystem, das noch nicht dem erforderlichen Leistungsgewicht entspricht, das für große Flugzeuge mit allen Sicherheitsanforderungen für die Luft- und Raumfahrt erforderlich ist. Auf der anderen Seite ist dieses Design mit der aktuellen Technologie für EVTOL-Flugzeuge (<4 Personen) durchaus realisierbar. Beispiele sind 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 MÖGLICHKEITEN FÜR DIE ZUKUNFT VON ELEKTROFLUGZEUGEN:

Selbst wenn wir noch ein paar Jahre warten müssen, bevor wir Zeuge eines rein elektrischen Verkehrsflugzeugs mit über 100 Passagieren werden, wissen wir heute, dass die zukünftigen Flugzeuge mehr Elektrizität haben werden. Mit diesem Trend, der vor einigen Jahren begonnen hat, eröffnen sich neue Marktchancen in den folgenden Kategorien:

  • Elektromechanische Aktuatoren
  • Elektrisches Kabinendrucksystem
  • Elektrisches Enteisen
  • Elektrischer Antrieb
  • Machtverteilung
  • Leistungsumwandlung (ACDC, DCDC, DCAC)
  • Energiespeicher (Batterietechnologien, Brennstoffzelle, ..)

MÖGLICHKEITEN UND HERAUSFORDERUNGEN DER ENERGIEUMWANDLUNG IN DER LUFT- UND RAUMFAHRT:

Infolge des Bedarfs an mehr Elektroflugzeugen wird für das zukünftige Flugzeugdesign von morgen mehr Strom benötigt. Mit dieser Erhöhung des Leistungsbedarfs tragen wir zu einer Erhöhung der Kapazität des Energiespeichersystems bei, das das Hochleistungs-Gleichstromnetz im Flugzeug übersetzt. Das auf der Boeing 787 eingeführte 270-VDC-Stromnetz ist der erste Schritt der Flugzeughersteller auf diesem Weg. Hier ist eine Übersicht über die zukünftigen potenziellen DC-Netzanforderungen in Abhängigkeit von der Flugzeugkonstruktion:

270VDC 1. Schritt Mehr Elektroflugzeuge (B787)
600 VDC – 1000 VDC 10 Sitze H-Elektroflugzeug | 4 Sitze eVTOL
2000 VDC – 5000 VDC +100 Sitz H- elektrisch | -100 Plätze alle elektrisch

Mit dieser Erweiterung des Gleichstromnetzes sehen wir derzeit neue Möglichkeiten für Stromumwandlungssysteme (AC DC, DC DC, DC AC).

AC-DC wird für die Umstellung von der Generation (Engine) auf das DC-Netz benötigt.

DC-AC wird für die Umstellung vom DC-Netz auf das AC-Netz benötigt (elektrischer Antrieb, anderes potentielles System, das nicht über das herkömmliche AC-Netz versorgt werden kann,…)

DC-DC wird für die Umwandlung vom DC-Netz in die DC-Systeme benötigt (Batterie, Sekundärsysteme,…)

Die Herausforderung bei der Leistungsumwandlung besteht darin, die von den Flugzeugherstellern geforderte Leistung zu erreichen. Wir sehen derzeit Geräte in der F & E-Phase mit einem Verhältnis von 8 kW / kg und einem Zielwert für die nahe Zukunft von 15 kW / kg. Wir sehen auch einen signifikanten Anstieg des Energiebedarfs für das zukünftige Design von More Electric Aircraft.

ANBIETER VON BIDIREKTIONALEN HOCHLEISTUNGS-DC / DC-WANDLERN FÜR DIE LUFT- UND RAUMFAHRT:

Gegenwärtig werden DC-DC-Wandler nur bei Konvertierungsproblemen für Sekundärsysteme verwendet. Diese Sekundärsysteme mit verschiedenen Gleichstromeingängen müssen ihre Energie aus dem 28VDC-Flugzeugnetz beziehen. Die Gleichstromumwandlung mit hoher Leistung tritt auf, wenn neue rein elektrische oder neue elektrische Hybridflugzeuge zur Umwandlung des Hochspannungsnetzes benötigt werden.

Hier ist eine Liste von Ausrüstungsanbietern, die anfällig für die Entwicklung eines bidirektionalen Hochleistungs-Gleichspannungswandlers für Luft- und Raumfahrtanwendungen sind.

Die traditionellen Aerospace-Spieler:

MEGGITT:

Meggitt verfügt über die fortschrittlichste Kommunikation, wenn es um mehr Elektroflugzeuge und neuen kundenspezifischen Strombedarf für Elektro- oder Hybrid-Projekte geht.

Sie haben eine eigene Seite mit verschiedenen Lösungen für diese Flugzeuge, einschließlich Motoren, Aktuatoren, Antriebssysteme, Batterien, … Sie schlagen einen interessanten schrittweisen Analyseansatz vor, um eine vollständige Lösung bereitzustellen. Hier gibt es mehr Informationen.

GENERAL ELECTRIC :

GE ist möglicherweise der fortschrittlichste traditionelle Akteur bei der Entwicklung der Energieumwandlung, -erzeugung und -verteilung für Flugzeuge, einschließlich DC-DC-Hochleistungssystemen.

GE Vision für DC-System für MEA der ersten Stufe

Sie eröffneten 2012 ein Forschungszentrum für alle Elektro- und Hybridflugzeuge der Leistungselektronik siehe Artikel . Die aktuelle Produktlinie zur Leistungsumwandlung ist in verschiedene große Flugzeuge integriert.

SAFRAN GROUP:

Mit der kombinierten Expertise von Safran Electronic & Power und Zodiac Electronic & Power ist die Safran-Gruppe ein bedeutender Lösungsanbieter für die Stromerzeugung, -umwandlung und -verteilung von Flugzeugen. Sie sind definitiv an der Entwicklung von More Electric Aircraft beteiligt und haben hier einige Informationen veröffentlicht .

THALES:

Thales ist ein bedeutender Anbieter von Geräten zur Energieumwandlung, -verteilung und -erzeugung. Sie entwickeln ihre Fähigkeiten für elektrische Systeme für die More Electrical Aircraft. Hier ist, was sie kommunizierten 

KRAN LUFT- UND RAUMFAHRT & ELEKTRONIK

Crane ist ein traditioneller und historischer Ausrüster für Airbus, Boeing, … Ihre DC-DC-Funktionen basieren auf kleinen Stromrichtergeräten, einem Batteriemanagementsystem sowie der Verteilung und Verwaltung des DC-Netzwerks, die individuell angepasst werden können und Konvertierungsmodule enthalten können. Mehr Infos hier.

KGS AEROSPACE:

KGS hat eine ziemlich große Produktlinie von Stromrichtern, einschließlich Gleichstromrichtern. Ihr Gleichstromprodukt konzentriert sich auf sekundäre Umwandlungsprobleme mit geringem Leistungsbedarf. Weitere Informationen zu ihren Fähigkeiten.

UTC :

Der größte Luft- und Raumfahrtausrüster 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, den sie zu diesem Thema erwähnen sollten. Sehen Sie ihre Arbeit an der Boeing 787.

ASTRONIK:

Die Astronics Corporation ist auch ein traditioneller Akteur, der sich mit der Verteilung und Erzeugung von Flugzeugenergie befasst. Astronics befasst sich insbesondere mit Kabinenstromumwandlungssystemen wie der Versorgung von Passagieren im Sitz, der Bordküchenstromversorgung usw. Das aktuelle Produktportfolio von Astronics zeigt keine Stromversorgung für Anwendungen mit mehr als 7 kW. Hier finden Sie weitere Informationen zu ihren Funktionen.

Neue Spieler:

SIEMENS:

Das deutsche Unternehmen war in den letzten Jahren sehr aktiv und hat große Partnerschaften und Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur Entwicklung von Elektroflügen durchgeführt. Die Hauptprojekte in der Entwicklung sind Airbus EfanX , City Airbus, Siemens Magnus eFusion,…

Siemens Magnus efusion

Das Unternehmen konzentriert seine Entwicklungsanstrengungen auf elektrisches Antriebssystem, Leistungsumwandlung (DC-AC und DCDC), Leistungsverteilung für verschiedene Leistungsklassen.

Zahme-Kraft:

Zahme-Kraft ist ein Anbieter von Energieumwandlungslösungen für die Automobil- und Industrieindustrie mit Anpassungsmöglichkeiten für die Luft- und Raumfahrt. Die bestehende Produktlinie von DC-DC-Wandlern hat eine Ausgangsleistung von 3,5 kW bis 80 kW mit Flüssigkeit, Lüfter und natürlicher Kühlung.

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Die obige Liste wird aktualisiert. Wenn Sie Lösungsanbieter sind und in diesem Artikel nicht erwähnt werden, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf. Verwenden Sie das folgende Kontaktformular. Vergessen Sie nicht, den Titel des Artikels zu erwähnen und einen Link zu Ihrer Seite mit den Unternehmensfunktionen hinzuzufügen

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