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Analysis of a Gas Turbine Enhanced Fuel Cell Powertrain for Future Aircraft

Dotzauer, Niclas A. und van der Linden, Franciscus L.J. (2026) Analysis of a Gas Turbine Enhanced Fuel Cell Powertrain for Future Aircraft. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt. Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2025, 2025-09-23 - 2025-09-25, Augsburg, Deutschland. doi: 10.25967/650282.

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Offizielle URL: https://www.dglr.de/publikationen/2026/650282.pdf

Kurzfassung

In this work, we present a novel idea of an SOFC combined with a gas turbine as the main powertrain of an aircraft. Contrary to similar, existing ideas, a pre-burner instead of a post-burner is used to heat up the gases before the fuel cell together with a hot air feedback. This allows for an autonomous start-up, the complete avoidance of air/air heat exchangers, which reduces weight and flow losses, and the use of high pressures, which is favorable for the operation of the SOFC. The investigations of this work are based on a dynamic Modelica model using components of the ThermoFluidStream (TFS) library, developed by the German Aerospace Center (DLR) with a custom fuel cell model following the TFS approach. To analyze the propulsion system, a preliminary control scheme is developed to perform simulations of an exemplary, regional aircraft over a whole mission while considering the different flight phases. First, a baseline case is simulated to investigate whether the system can be operated, also from the control perspective, and whether the performance is sufficient for the application in an aircraft. The results reveal that the system with the preliminary control loop achieves overall system efficiencies of up to 77% during the cruise phase. Second, simulations with different take-off temperatures and altitudes are carried out showing that the system runs robustly under more extreme conditions. These results show that the proposed architecture is very promising for aircraft applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223417/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Analysis of a Gas Turbine Enhanced Fuel Cell Powertrain for Future Aircraft
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dotzauer, Niclas A.Niclas.Dotzauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-5470-9078NICHT SPEZIFIZIERT
van der Linden, Franciscus L.J.franciscus.vanderlinden (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1820-7531NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 Januar 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.25967/650282
Verlag:Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt
Name der Reihe:Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2025 Netzpublikation
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Aircraft Propulsion, Solid Oxide Fuel Cell, Gas Turbine, Dynamic Simulation, Control scheme
Veranstaltungstitel:Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2025
Veranstaltungsort:Augsburg, Deutschland
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:23 September 2025
Veranstaltungsende:25 September 2025
Veranstalter :Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Flugzeugtechnologien und Integration
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt > Luftfahrt-System-Konzepte und Bewertung
Hinterlegt von: Dotzauer, Niclas
Hinterlegt am:16 Mär 2026 07:19
Letzte Änderung:16 Mär 2026 07:19

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