Fliegende Testplattform für wasserstoffelektrische Flugzeuge

328H2-FC

Strömung durch die Wärmetauscher der modifizierten DO328. Die Farben der Stromlinien zeigen die lokale Temperatur zwischen 250 K (blau) und 325 K (rot).

Für die emissionsarme und klimaneutrale Luftfahrt der Zukunft bieten wasserstoffelektrische Antriebe mit Brennstoffzellentechnologie vielversprechende Möglichkeiten. Im Projekt 328H2-FC arbeiten deshalb Partner aus Forschung und Industrie an einer fliegenden Testplattform für die Erprobung von hybridelektrischen Antrieben. Erstmals wird dafür ein Flugzeug vom Typ Dornier 328 für den wasserstoffelektrischen Passagierflug ausgerüstet. Schwerpunkte der Arbeiten sind die Elektrifizierung des Antriebsstrangs und die Integration des Brennstoffzellensystems.

Detailansicht der Strömung durch die Luftkanäle und Wärmetauscher. Die Farben der Stromlinien zeigen die lokale Temperatur zwischen 250 K (blau) in der Zuluft und 325 K (rot) in der Abluft.

Die neuartige Architektur mit einer Brennstoffzelle der Megawatt-Klasse im Flugzeugrumpf stellt aufgrund der erforderlichen Kühlleistung auch eine Herausforderung für die aerodynamische Integration dar. Benötigt wird ein System aus Kühllufteinlässen, Wärmetauschern und Verkleidungselementen, das in der Lage ist, die anfallende Wärme abzuführen, dabei aber so wenig wie möglich zusätzlichen Luftwiderstand erzeugt.

In solchen neuartigen Konfigurationen sind computergestützte Werkzeuge unerlässlich, um schon vorab Vorhersagen über das Verhalten einzelner Komponenten oder des Gesamtsystems bei unterschiedlichen Flugzuständen treffen zu können. Zu diesem Zweck führen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik unter Einsatz der DLR-Hochleistungsrechner CARA und CARO numerische Strömungssimulationen durch. Dabei simulieren sie die Umströmung des Flugzeugs gemeinsam mit der Durchströmung des Kühlsystems. Die an den Kühleinlässen einströmende Luft wird zu den Wärmetauschern geleitet und dort entsprechend derer charakteristischen Kennlinien abgebremst und aufgeheizt. Anschließend verlässt sie das Kühlsystem durch die Auslässe und vermischt sich wieder mit der Umströmung des Flugzeugs. So wird in den Simulationen die gegenseitige Beeinflussung der Innen- und Außenumströmung sowie die Eigenschaften der Wärmetauscher selbst berücksichtigt.

Mit den so gewonnenen Erkenntnissen über den verursachten Luftwiderstand und die dabei erzielte Kühlleistung können die Forschenden Position und Form der Luftkanäle und der Verkleidung des Kühlsystems Schritt für Schritt optimieren. So entsteht ein Konzept für das Kühlsystem, das den Anforderungen des Projekts gerecht wird und den zuverlässigen Betrieb der fliegenden Testplattform ermöglicht.

Projekt
328H2-FC
Laufzeit
1/2022 - 12/2024
Projektpartner
  • DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
  • DLR-Institut für Technische Thermodynamik (Verbundführer)
  • DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie
  • DLR-Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe
  • DLR-Institut für Physik der Atmosphäre
  • DLR-Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt
  • AKG Verwaltungsgesellschaft mbH
  • Bauhaus Luftfahrt e.V
  • 328 Support Service GmbH
  • Diehl Aerospace GmbH
  • Diehl Aviation GmbH Laupheim
  • GE Aviation
  • H2Fly GmbH
  • HS Elektronik GmbH
  • Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbH
Fördergeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), Luftfahrtforschungsprogramm (LuFo-6.2), Förderkennzeichen 20M2109A

Kontakt

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik