Coandajet mit Schubklappe

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Susanne Beck
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1 Coandajet mit Schubklappe Abschätzung und Entwicklungstand November- 017

2 Wieso neue Antriebskonzepte im Segelflug? Problem des Startens

3 Wirkflächen verschiedener Antriebskonfigurationen Wirkflächen Vergleich verschiedener Segelflugzeug- Antriebskonzepte 1,8850 1,8 1,6 Wirkfläche in m² 1,4 1, 1 0,8 0,6 0,4 0, 1,0053 0,1319 0,0530 0,001 0 Propeller- Ausklappbar- Rumpf - KTW Propeller- Rumpf-Spitze FES Schubklappe - SK Strahlsegler STS Turbine- Ausklappbar - TS Antriebskonzepte 3 Schubkonzepte-Abschätzung

4 Strahlwirkungsgrade der Antriebskonfigurationen Schubkonzepte-Abschätzung-V10-SRU Strahlwirkungsgrade verschiedener Antriebskonzepte für die Erzeugung von 100 N Schub 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 Propeller-Ausklappbar-Rumpf - KTW Propeller-Rumpf-Spitze FES Schubklappe - SK Strahlsegler STS Turbine-Ausklappbar - TS 0, 0,1 0 Propeller- Ausklappbar- Rumpf - KTW Propeller- Rumpf-Spitze FES Schubklappe - SK Strahlsegler STS Turbine- Ausklappbar - TS 4

5 Was ist eine Schubklappe? Begriffsvorschlag: Eine Vorrichtung Gebläsereihen aus der Flügeloberfläche auszufahren 5

6 Was ist ein Coandajet? Begriffsvorschlag: - ein (Segel)-Flugzeug mit ausfahrbaren Schubgebläse-reihen, anstelle der Schempp-Hirth Klappen, das einfach zwischen Kraft- und Segel-Flug wechseln kann 6

7 Spezielle Vorteile vieler Impeller -Betrieb nur im Teillastbereich -kleine Impeller passen in die Schempp-Hirth Klappe -dadurch keine weiteren Steuerelemente notwendig -Redundanz -Auftriebserhöhung im Schub-Klappenbereich 7

8 Komponenten dafür handelsüblich off the shelf - Impeller-Anbieter Hacker, Schübeler - Batterien: Modellflug-Standard 8 kg/kwh Lipo technische Batterien LiFePo 1kg/kWh - Regler : MGM Controller aus Zlin bei Brno oder YGE Controller aus Wallenhorst - Schempp-Hirth Klappe ein Standard - Segelflugzeug in Deutschland oder Europa erhältlich 8

9 Komponenten traditionell - SH-Klappen 9

10 Abschätzung nach Herstellerangaben Schübeler DS-86-AXI HDS + TP5660-9D+MGM5083 Spannung1 31 V Schub1 58 N Strom1 103 A Leistung W Spannung 39 V Schub 75 N Strom 155 A Leistung 6045 W SchubproLeistung1 18, N/kW SchubproLeistung 1, N/kW SchubproLeistunggemi 15, N/kW 1

11 Extropolation Abschätzung von Schüben und Leistungen aus Referenzwerten Subskript, bekannter Wert, Subskript X, zu extrapolierender Wert n n X = F F X und n n 3 X 3 = L L X F X = L L / 3 X / 3 F F X = L / 3 X F L / 3 mit : F L / 3 = T REF : Referenzterm F X = L / 3 X T REF 13

12 Energieverbrauchsabschätzung aus Leistung und Zeit Laufzeit in Minuten Batterie 7S, 6.3 Ah, E(Batt.) =7* 3,7 * 6,3 VAh = 163 Wh 6,4 kg/kwh L( elektrisch) t t = E( Batterie) L( elektrisch) Schub in Newton = E( Batterie) Referenzterm 1 Laufzeit in Minuten bei 16 Batterien mit je 163,17 Wh Energieinhalt Referenzterm Laufzeit in Minuten bei 16 Batterien mit je 163,17 Wh Energieinhalt Laufzeiten des Antriebes bei unterschiedlichen Schüben 14

13 Flugprofil für ein Segelflugzeug, Start, Steigen, Reiseflug Gewicht Antrieb, 6 kg, 6kg/16 = 1,65 kg, Gewicht Batterien 17 kg Batterien, Klappenkonstruktion 10 kg beidseitig Summe : 53 kg Flugprofil für 400 kg Segler Schub in N Zeit in s Zeit in Minuten Verbrauchte Energie in kwh Verbrauchte Energie in % Energie Reserve in % Rollen ,59,47 77,53 Steigen ,05 51,07 6,46 Schwebeflug ,33 1,77 13,69 15

14 Schub und Steigwerte, was sind 5 min 400 N wert? Steigrate Club-Libelle und Cirrus mit 400kg Fluggewicht basierend auf Segelflugpolare Schwebeschub Club Libelle mit 400 kg Club Libelle Schub für 1 m/s Steigrate Schub in N V(horizontal) m/s Club Libelle Schub für m/s Steigrate Club Libelle Schub für 3 m/s Steigrate Schwebeschub Cirrus 400 kg Cirrus Schub für 1 m/s Steigrate m/s Cirrus Schub für m/s Steigrate m/s Cirrus Schub für 3 m/s Steigrate m/s 16

15 Vorteile und Problempunkte Um-Denken Coandajet Auftriebserhöhung?? Profildicke bei Carbonflächen geringer als bei Glasflügeln verdickte Profile im Klappenbereich? Klappenmechanik scherend linear? Einlauffläche der Gebläsereihe wie optimal? Kabelverbindung Batterie Regler Motor Extreme Nähe Batterie, Regler, Motor suchen! Zugänglichkeit Batterien, Gebläse und Regler Landestoß Empfindlichkeit Energierekuperation Benutzung der Schubklappen, Schleppstrahl-Landungen?? Brandschutz (viele getrennte kleine Batterieeinheiten) Ladevorrichtung Zentral oder an jeder Fläche? Regelung durch ein generelles Steuersignal für alle Regler, zwei Signale für zwei Flächen, oder ein komplettes Regelungssystem für alle Gebläse Bsp: Volocopter 17

16 Batterieanordnung im Tragflügel 18

17 Batterieanordnung im Tragflügel 19

18 Batterieanordnung im Tragflügel 0

19 Ziel: Partner für ein Versuchsmodell gewinnen Gutes Verhältnis Risiko zu Chance, da alle Komponenten vorhanden sind. (Reichmann: Gegenwindwende) Begrenzte Eingriffe an Serienflugzeugen Bedarf eines streßfreien Segelflugantriebes Bedarf eines klimaneutralen Sportflugzeuges liegt im E-Trend zukunftsweisend aber auf vorhandene Struktur aufbauend 1

20 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Coandajet.com den grünen Weg gehen

21 Fragen zur Idee des Coandajets und der Schubklappe Coandajet.com DE

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