FRONTSEITE | 1 |
INHALTSVERZEICHNIS | 5 |
Vorwort | 11 |
Elektroflug - Technologie, Geschichte, Zukunft - | 13 |
Einleitung | 15 |
Peak-Oil und schwindende Erdöl-Reserven | 15 |
Die Suche nach dem alternativen Antriebsmittel | 17 |
Fossile Energieträger | 19 |
Erneuerbare Energieträger | 19 |
Solarenergie | 20 |
Kategorisierung und Bewertung | 21 |
CO2 als Rohstoff | 26 |
Die Antriebsmittel der Zukunft | 28 |
Teil I: Grundlagen | 31 |
Lieferanten elektrischer Energie | 33 |
Akkumulatoren | 33 |
Grundlagen Akkutechnologie | 33 |
Kenngrößen | 34 |
Zugelassene Typen und ihre Eigenschaften | 34 |
Energiespeicherung bei Akkus im Vergleich | 36 |
Neuere Technologien | 36 |
Forschungsprojekte der Akkumulatortechnologien | 40 |
Lithium-Schwefel-Akku | 40 |
Lithium-Luft-Akku | 44 |
Gefahren beim Einsatz moderner Lithium-Akkus | 46 |
Zusammenfassung Akkutechnologie | 49 |
SuperCaps | 52 |
Grundlagen SuperCaps | 52 |
Kenngrößen von SuperCaps | 53 |
Anwendungen von SuperCaps | 54 |
Solarzellen | 56 |
Grundlagen Solarenergie | 56 |
Aufbau und Funktionsweise einer Solarzelle | 60 |
Wirkungsgrad einer Solarzelle | 61 |
Typen von Solarzellen | 61 |
Strom-Spannungs-Kennlinie einer Solarzelle | 62 |
Solarzellen im Flugzeugbau | 63 |
Brennstoffzellensysteme | 66 |
Grundlagen der Brennstoffzelle | 66 |
Aufbau und Funktionsweise einer PEM-Brennstoffzelle | 67 |
Weitere Brennstoffzellentypen | 68 |
PEM-Brennstoffzellensysteme kleiner Leistung | 71 |
Intelligent Energy Brennstoffzellensystem | 71 |
SER Energy Brennstoffzellensystem | 72 |
PEM-Brennstoffzellensysteme höherer Leistung | 74 |
Ballard Mark 1100 (114kW) | 75 |
Nuvera Vehicle Engine (132 kW) | 76 |
SymbioFCell Green GT (400 kW) | 77 |
Physikalische Grundlagen Wasserstoff | 78 |
Problemzone Wasserstofftank | 78 |
Metallhydridspeicher | 79 |
Gasdruckspeicher | 79 |
Kryospeicher | 80 |
CcGH2-Speicher | 82 |
Carbon-Nanofaserspeicherung (CNF) | 83 |
Betankung, Tankanschlüsse | 84 |
Elektromotoren | 85 |
Aufbau und Funktionsweise von Elektromotoren | 85 |
Gleichstrommotor (GM) | 85 |
Drehstrommotoren | 88 |
Elektrisch erregter Synchronmotor (SM) | 88 |
Permanenterregter Synchronmotor (PSM) | 89 |
Asynchronmotor (ASM) | 91 |
Geschalteter Reluktanzmotor (SRM) | 92 |
Transversalflussmotor (TFM) | 93 |
HTS-Elektromotoren | 95 |
Elektrische Motorsteuerung | 99 |
Arbeitsbereich von Elektromotoren | 99 |
Leistungshalbleiter für die Motorsteuerung | 100 |
Elemente und Funktionsweise der Motorsteuerung | 102 |
Realisierte Flugelektromotoren | 108 |
Flugelektromotoren kleiner Leistung bis 100 kW Nennleistung | 108 |
Geiger Engineering HPD10/13.5 (10 bzw. 13,5 kW) | 109 |
AstroFlight 4535 (15 kW) | 110 |
LZ Design FES-M130 (23 kW) | 111 |
Sineton A30K016 (30 kW) | 112 |
Electravia GMPE 102/ GMPE 205 (19 kW /36 kW) | 113 |
Lange EM42 (42 kW) | 114 |
Yuneec Power Drive Motoren (10 kW, 24 kW, 45 kW, 60 kW) | 115 |
e-Flight Initiative e-Motor (54 kW) | 116 |
Sineton e-Genius (60 kW) | 117 |
Rotex REB 90 (80 kW) | 118 |
Siemens Integrated Drive System (80 kW) | 119 |
Flugelektromotoren mittlerer Leistung über | 121 |
UQM PowerPhase Motorenserie | 121 |
GKN EVO eDrive Systems | 123 |
Remy HVH 250 /HVH 410 | 124 |
Zusammenfassung Flugelektromotoren | 125 |
Teil II: Realisierte Flugzeugentwürfe | 127 |
Solarflugzeuge | 129 |
Sunrise I+II (1974, 1975) | 129 |
Solar Riser (1979) | 132 |
Solar One (1979) | 134 |
Gossamer Penguin und Solar Challenger (1980-81) | 136 |
Solair I+II (1983, 1998) | 139 |
Pathfinder, Pathfinder Plus, Centurion, und Helios (1980-2003) | 141 |
Sunseeker I+II (1990, 2002) | 147 |
icaré 2 (1996) | 151 |
Solar Impulse A+B (2009, 2014) | 154 |
Elektra One Solar (2013) | 157 |
Elektro-Motorsegler | 159 |
Militky MB-E1 (1973) | 159 |
Alisport Silent AE-1 (1998)/Alisport Silent 2 Electro (2011) | 161 |
Lange Antares 20E/23E (2003) | 163 |
Electraflyer C (2008) | 166 |
Schempp-Hirth Arcus-E (2010) | 168 |
Pipistrel Taurus Electro G2 (2007) | 169 |
Pipistrel Taurus Electro G4 (2011) | 172 |
IFB e-Genius (2011) | 174 |
Embry Riddle EcoEagle (2011) | 178 |
Phoenix Air ePhoenix (2011) | 179 |
Yuneec E1000 (2011) | 182 |
Wezel Apis 2 Electro (2011) | 183 |
Yuneec eViva (2012) | 184 |
Elektro-Trikes, 120-kg-Klasse | 186 |
ElectraFlyer Trike (2007) | 186 |
Electravia Electro Trike (2008) | 188 |
ElectraFlyer ULS / Song 120 (2012) | 191 |
Archaeopterix Elektro (2012) | 193 |
Elektro-Leichtflugzeuge (UL, LSA) | 196 |
Sonex ESA (2007) | 196 |
Skyspark Pioneer 300 (2009) | 199 |
Yuneec/GreenWing eSpyder (2009) | 200 |
Yuneec/GreenWing e430 (2009) | 202 |
Cri-Cri-E (2010) | 205 |
PC-Aero Elektra One (2011) | 208 |
IABG/Acentiss ELIAS (2012) | 209 |
Long ESA (2012) | 210 |
Evektor Sportstar EPOS (2013) | 212 |
EADS E-Fan (2014) | 214 |
Pipistrel WATTsUP (2014) | 218 |
AEAC Sunflyer (2015, in Planung) | 220 |
Elektro-Reiseflugzeuge (CS23) | 221 |
Bye Energy/Beyond Aviation Cessna C172 (2010) | 222 |
Pipistrel Panthera Electro (in Planung) | 225 |
Elektro-Hybrid-Flugzeuge | 228 |
Diamond E-Star (2011) | 228 |
Diamond E-Star 2 (2013) | 229 |
Volta Volaré GT4 (in Planung) | 230 |
Pipistrel Panthera Hybrid (in Planung) | 232 |
Brennstoffzellen-Flugzeuge | 233 |
Boeing Fuel Cell Demonstrator (2008) | 233 |
DLR Antares 20E Fuel Cell (2009) | 236 |
POLITO ENFICA Fuel Cell Zweisitzer (2010) | 239 |
Elektro-Drehflügler | 243 |
e-volo VC200 (2013) | 243 |
Autogyro e-Cavalon (in Planung) | 246 |
Teil III: Die Konstruktion elektrisch angetriebener Luftfahrzeuge | 247 |
Antriebskonzepte beim Elektroflugzeug | 249 |
Aerodynamik und Performance eines Flugzeugs | 251 |
Auftriebs- und Widerstandskraft | 251 |
Gesamtwiderstand und Widerstandspolare | 253 |
Parasitärer Widerstand | 254 |
Induzierter Widerstand | 254 |
Widerstandspolare | 255 |
Minimum Power Required | 257 |
Solarzellen-Antrieb (PVEV) | 263 |
Überlegungen zur Konstruktion eines Solarflugzeugs | 270 |
Akku-Antrieb (BEV) | 273 |
Mit Akku-Antrieb erzielbare Reichweite | 278 |
Temperaturabhängigkeit | 281 |
Commuter-Flugzeug mit Akku-Antrieb | 281 |
Fazit Akku-Antrieb | 283 |
Brennstoffzellen-Antrieb (FCEV) | 284 |
Grundlegende Konstruktionsfragen | 284 |
Mit FC-System erzielbare Reichweite | 287 |
Viersitziges Reiseflugzeuge mit Brennstoffzellen-Antrieb | 288 |
EU-Projekt ENFICA-FC | 289 |
Commuter-Flugzeug mit Brennstoffzellen-Antrieb | 291 |
Fazit Brennstoffzellen-Antrieb | 294 |
Hybridantriebssysteme (PHEV, SHEV) | 295 |
Parallel-Hybrid-Antrieb | 296 |
Seriell-Hybrid-Antrieb | 298 |
Range Extender | 298 |
Fazit Hybridantriebe | 305 |
Überlegungen zur Propellerauslegung | 306 |
Grundlegendes bei einem Einzelpropeller | 307 |
Optionen bei mehreren Propellern | 308 |
Antriebskonzepte beim Elektro-Transportflugzeug | 318 |
Neue Antriebsmittel beim Transportflugzeug | 318 |
Turbinenantrieb mittels Kryotreibstoffen | 319 |
Notwendige Anpassungen beim Transportflugzeug | 320 |
Hybridantrieb beim Transportflugzeug | 322 |
Vollelektrisches Transportflugzeug | 323 |
Konzeptionelle Entwürfe der Hersteller | 325 |
EADS/Airbus VoltAir | 325 |
EADS/Airbus E-Thrust | 326 |
NASA/Boeing SUGAR | 327 |
Fazit Elektro-Transportflugzeug | 330 |
Zulassungsfragen | 331 |
Zulassung von Motorseglern (CS 22) | 332 |
Zulassung von Reise- und kleinen Commuterflugzeugen (CS23) | 338 |
Zulassung von Transportflugzeugen (CS25) | 339 |
Anhang | 341 |
Abkürzungen | 342 |
Literaturverzeichnis | 345 |
Autor dieses Buches | 350 |
Bildnachweis | 351 |
RÜCKSEITE | 354 |