Entwurf und Analyse des Lufteinlasssystems Brennstoffzellen-angetriebener elektrifizierter Luftfahrtantriebe für Regionalflugzeuge

Abstract

Elektrifizierte Antriebssysteme, die ihre Energie aus Brennstoffzellen beziehen, sind eine vielversprechende Technologie für zukünftige, nachhaltige Flugzeuge. Allerdings schafft der Betrieb von Brennstoffzellen in einem Flugzeug neue Herausforderungen für andere Komponenten. Nicht nur muss den Brennstoffzellen für die kalte Verbrennung ein konstanter Strom sauberer Luft zugeführt werden, große Mengen an Abwärme müssen zudem an die Atmosphäre abgegeben werden. Diese Arbeit untersucht verschiedene Lufteinlasssysteme mit analytischen Methoden. Zunächst werden Konzepte identifiziert, indem der Stand der Technik analysiert wird. Anschließend werden erfolgsversprechende Konzepte anhand einer qualitativen Bewertung ausgewählt. Schließlich wird das vielversprechendste Konzept für die gegebene Topologie dimensioniert. Die aus den analytischen Berechnungen gewonnenen Leistungs- und Dimensionierungsdaten können als Grundlage für die vorläufige Auslegung von Lufteinlasssystemen für Flugzeuge mit Brennstoffzellenantrieb dienen. Darüber hinaus kann der in dieser Arbeit verwendete Prozess für andere Antriebstopologien implementiert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstreichen die große Bedeutung einer sorgfältigen Auslegung des Lufteinlasssystems, um Praktikabilität und eine akzeptable Leistungsfähigkeit brennstoffzellenbetriebener Flugtriebwerke zu erreichen. Bei den gegebenen Randbedingungen wurde ein variables Lufteinlasssystem als vielversprechende Lösung identifiziert. Damit trägt diese Arbeit zur Entwicklung eines CO2-neutralen Flugverkehrs bei.