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Elektroflugzeug

Die kleinste Viermot der Welt

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Die Viermot im Miniformat ist kein Rekordflugzeug, sondern ein Forschungswerkzeug. Ihre Reichweite ist zwar begrenzt, aber die Möglichkeiten, Energiespeicher und die Integration von Elektronikkomponenten ausgiebig zu testen, nicht.

Die kleinste Viermot der Welt

Am Anfang des Projekts stand ein einzelner Mann: Didier Esteynes, seines Zeichens Luftfahrtingenieur und Kunstflugpilot. 2006 begann er bei ACS, einer kleinen Firma im Westen Frankreichs, wo er die Forschungsabteilung aufbaute. „Alle Elektroflugzeuge, an denen man heute arbeitet, haben eine sehr große Spannweite, um überhaupt eine annehmbare Reichweite zu erzielen“, sagt Didier Esteynes. „Das war aber nicht unser Ziel. Als wir uns für die Cri Cri als Ausgangsmodell entschieden hatten, haben wir uns ganz bewusst für ein Kunstflugzeug entschieden, dass nicht dem Zwang einer großen Reichweite unterlag.

Es war zwar eine große Herausforderung, alle Komponenten so leicht und so klein zu machen, dass sie in einen kunstflugtauglichen Flugapparat von 4,90 m Spannweite, 3,90 m Länge und nur 3,1 m² Flügelfläche passen, aber es gibt sogar ferngesteuerte Modellflugzeuge mit imposanteren Ausmaßen, begründet der Ingenieur die Auswahl des Musters.

Kooperation mit EADS Innovation Works

Durch Vermittlung von Gérard Feldzer, seinerzeit Direktor des Luftfahrtmuseums in Paris Le Bourget, kam eine  Zusammenarbeit mit der EADS Innovation Works zustande, dem Grundlagentechnologie-Team der EADS. Die Abteilung “Energie und Antrieb„ der EADS Innovation Works hat bei der Entwicklung des Antriebssystems geholfen und unterstützt ebenfalls bei der Analyse der Daten aus der Flugerprobung.

30 PS aus vier Elektromotoren

Die Elektronik ist in der Flugzeugnase untergebracht. Dort ist sie gut zugänglich und wird gut gekühlt. Foto und Copyright: Frédéric Lert

Um die gewünschte Leistung von 22 kW (30 PS) zu erreichen, hat ACS sich für die Implantation von vier bürstenlosen Elektromotoren von SMT entschieden, einer Firma, die auf die Konstruktion von Flugmodellmotoren spezialisiert ist. Jeder Motor wiegt inklusive Controller 2,4 kg. Bei einer Cri Cri mit Verbrennungsmotoren wiegen die Antriebe zusammen 20 kg. Die vier Motoren sind in Paaren in  Tandemanordnung zusammengefasst. ACS konnte die Motoren auf den  ursprünglichen Triebwerkspylonen montieren. Als Propeller wählten die  Konstrukteure Dreiblattpropeller von Arplast. Die Propellerblätter wiegen gerade einmal 40 Gramm pro Exemplar.

Elektronik

Die Elektronik für die Triebwerkssteuerung hat ihren Platz in der Flugzeugnase gefunden, wo sie nicht nur leicht zugänglich ist, sondern auch durch den Fahrtwind einer Zwangskühlung unterliegt. Die Leermasse der Cri Cri liegt bei rund 60 kg, die Höchstabflugmasse bei 185 kg. Für Kunstflug haben die Ingenieure eine Masse von 175 kg festgelegt.

“Wir haben 192 Batterien zu vier Elementen zusammengefasst und sie nahe der Motoren im Rumpf installiert. Um keine Kabel ziehen zu müssen, haben wir bewusst nichts in den Tragflächen untergebracht. Das hat ganz schön Gewicht gespart, aber wir mussten auch sehr mit der Schwerpunktlage aufpassen„, sagte Didier Esteynes.

Technologie-Demonstrator

“Unser Flugzeug ist ein Technologie-Demonstrator„, betont Didier Esteynes. “Es ist ein fliegendes Labor, mit dem wir lernen wollen wie man Energie in der Luft erzeugt, speichert und verwendet. Wie man weiß, ist gerade die Speicherung von elektrischer Energie nicht nur schwer, sondern auch sehr teuer.„ Ein weiterer Aspekt, den die Ingenieure mit der Cri Cri erproben wollen, ist die Systemintegration. Erkenntnisse aus der Cri Cri lassen sich leicht nach oben skalieren und können bei anderen Flugzeugprojekten in Zukunft hilfreich sein.

Als Energiespeicher dienen momentan Lithium-Polymer-Batterien. Sie machen einen beachtlichen Teil der Leermasse aus. Eine echte Herausforderung war die Integration einer Datenübertragungsanlage, denn sie wiegt rund 26 kg. Seit dem 30. Flug ist sie nun einsatzbereit und sendet ohne Zutun des Piloten alle relevanten Systeminformationen in Echtzeit an die Bodenstation zur Auswertung.

Wie fliegt sich die Elektro-Cri Cri?

Bei einer Geschwindigkeit von 120 km/h reicht die Energie für 30 Minuten Flugzeit, beim Kunstflug geht dem Flugzeug nach 15 Minuten der „Saft“ aus. Foto und Copyright: Frédéric Lert

Fliegerisch ist die Elektro-Cri Cri keine Herausforderung, obwohl die maximale  Flugzeit den Piloten zwingt, der Energiestatus-Anzeige ständig besondere  Beachtung zu schenken. Das Flugzeug ist nach extrem kurzer Rollstrecke in der Luft und steigt nach dem Start mit 590 ft/min (3 m/s). Die Motorenleistung regelt der Pilot über vier Schieberegler, die als Einheit auf einem Bedienbrett zusammengefasst sind. Da im Instrumentenbrett kein Platz mehr war, muss sich der Pilot das Brett mit den Schubschiebern auf den linken Oberschenkel binden.

Die Cri Cri fliegt sehr leise

Didier erklärt, dass die Motoren im Flug “singen„. Sie entwickeln ein angenehmes,  sonores Geräusch. Die “Grüne Cri Cri„ lasse sich genauso leicht fliegen wie ihre Schwester mit Verbrennungsmotoren. Allerdings ist sie aufgrund der geringen Reichweite auf Flüge in Platznähe beschränkt.

Bei einer Geschwindigkeit von 120 km/h reicht die Energie für 30 Minuten Flugzeit, beim Kunstflug geht dem Flugzeug nach 15 Minuten der “Saft„ aus. Die maximale Geschwindigkeit, die bislang mit dem Flugzeug geflogen worden ist, liegt bei 205 km/h. Die Leistungsdaten der Elektro-Cri Cri sind ähnlich denen einer normalen Cri Cri, allerdings ist die “grüne Cri Cri„ ein wenig schneller aufgrund der vorteilhafteren Motorenverkleidungen, die spürbar weniger Widerstand erzeugen als die Cowlings des Standard-Modells.

aerokurier Ausgabe 12/2011
       

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