ANSYS Germany GmbH

Flugzeuge von ZeroAvia nutzen für ihren Antrieb ausschließlich nachhaltig erzeugten Strom.

Bild: ZeroAvia

Simulationslösungen für den elektrischen Antriebsstrang So werden Wasserstoff-Flugzeuge schneller Realität

25.10.2022

ZeroAvia ist Entwickler von wasserstoffelektrisch betriebenen Flugzeugen. Das Unternehmen hat bereits den Flug des größten Flugzeugs mit Wasserstoffantrieb, einer Piper Malibu, demonstriert. Um die Maschinen schnell vom Entwurf zur Realität machen zu können, braucht es gute Simulationssoftware.

Die Emissionen von Flugzeugen reduzieren: So lautet das Ziel von ZeroAvia bei der Entwicklung seines neuen wasserstoffelektrischen Antriebsstrangs. Die Technologie soll über den gesamten Lebenszyklus hinweg 90 Prozent weniger Emissionen als Turbinen erzeugen, die mit Düsentreibstoff betrieben werden. ZeroAvia geht zudem davon aus, dass sein Antriebsstrang zu erheblich niedrigeren Betriebskosten führen wird.

Für die Simulation greift das Unternehmen auf Lösungen von Ansys zurück. Sie kamen bereits bei der Piper Malibu zum Einsatz, deren Flug ZeroAvia als Beispiel für emissionsfreies Fliegen demonstriert hat. Die Ingenieure des Unternehmens nutzten hierbei die Ansys-Multiphysik-Simulationen, einschließlich Strukturanalyse, Fluiddynamik, Fluid-Struktur-Wechselwirkung (FSI), elektromagnetischer und elektromechanischer Analyse.

Funktionsweise des emissionsfreien Flugzeugs

Das ZeroAvia-System stützt sich auf die von einem Solarpanel erzeugte Elektrizität, um eine Luftkompressionspumpe zu betreiben. In Verbindung mit dem in einem Bordtank gespeicherten Wasserstoff reagiert der Sauerstoff aus der komprimierten Luft mit dem Wasserstoff in der Brennstoffzelle und erzeugt Strom für den Antrieb des elektrischen Flugzeugmotors. Die einzige Emission bei diesem Prozess ist Wasser.

ZeroAvia setzte Ansys Scade ein, um den Code zur Steuerung des Motors automatisch zu generieren, wodurch menschliche und Kodierungsfehler vermieden wurden. Ebenfalls angewendet wurde Ansys Medini Analyze, um die Sicherheit der hydroelektrischen Systeme des Flugzeugs zu validieren und so den strengen Zertifizierungsprozess zu erleichtern.

„Ohne Ansys würden wir immer noch Codes für High-Level-Anwendungen schreiben, was den Entwicklungs- und Verifizierungsaufwand erhöht hätte“, sagt Youcef Abdelli, CTO und Chefingenieur für elektrische Antriebssysteme bei ZeroAvia. „Für die Systemzertifizierung verwenden wir die Simulationslösung von Ansys, um die kritischen Aspekte der Konstruktion von wasserstoffelektrischen Motoren sowie Thermik, Sicherheit, Zertifizierung, Belastung, Materialermüdung und Auftrieb zu unterstützen.“

Planungen für die Zukunft

ZeroAvia will in Kürze mit einer umgerüsteten Dornier 228 fliegen, um sein Produkt für den Markteintritt zu testen: einen wasserstoffelektrischen 600-kW-Antriebsstrang, der für Flugzeuge mit neun bis 19 Sitzen ausgelegt ist und bis 2024 auf den Markt kommen soll. Die Firma arbeitet außerdem bereits an der Entwicklung eines 2-5-MW-Antriebsstrangs, der bis 2026 für Flugzeuge mit 40 bis 80 Sitzen geeignet sein wird. Für diese beiden Systeme mit zertifizierter Absichtserklärung nutzt ZeroAvia Ansys-Software.

„Die Simulationslösung von Ansys wird schon seit Langem für Flugzeugsteuerungscodes eingesetzt. Wir freuen uns daher, dass sich Start-up-Unternehmen wie ZeroAvia mit neuen Ideen an Ansys wenden, um die Entwicklung ihrer Wasserstoff-Brennstoffzellen-Flugzeuge zu beschleunigen“, kommentiert Walt Hearn, Vice President of Global Sales and Customer Excellence bei Ansys. „Durch die Verringerung der Emissionen in der Luftfahrt werden ihre wasserstoffelektrischen Antriebe die weltweiten Bemühungen zur Eindämmung der Folgen des Klimawandels unterstützen.“

Bildergalerie

  • Bei ZeroAvias Piper Malibu handelt es sich um das weltweit größte wasserstoffelektrisch angetriebene Flugzeug.

    Bei ZeroAvias Piper Malibu handelt es sich um das weltweit größte wasserstoffelektrisch angetriebene Flugzeug.

    Bild: ZeroAvia

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