Aircraft design is a major challenge in the age of electro-mobility, which is mainly due to the high demands on weight restrictions. Battery electric airplanes either are designed as gliders or have limited range. The current developments in the area of batteries and of hydrogen fuel cells give a huge potential for future activities extending the operational area of CS-23 airplanes with electric propulsion. The study presented describes the dimensioning of a fuel cell drive train system for CS-23 airplanes including potentials and design optimizations. Different hydrogen fuel cell electrification concepts are analysed and compared, what is followed by an analysis of the system components. Further, different hydrogen storage systems for mobile applications and their operational handling abilities are studied. The system requirements for the CS-23 Airplane are defined, including the optimal configuration for the investigated airplane, including the battery capacity for the take-off phase. The concept closes with a discussion on system requirements by defining command variables and a discussion on trade-off decisions. / Die Konstruktion von Flugzeugen stellt mit dem Wandel zur Elektromobilität eine große Herausforderung dar, was vor allem auf die hohen Anforderungen an die Gewichtsbeschränkung zurückzuführen ist. Batterieelektrische Flugzeuge sind entweder als Segelflugzeuge konzipiert oder haben eine begrenzte Reichweite. Die aktuellen Entwicklungen auf dem Gebiet der Batterien und der Wasserstoff-Brennstoffzellen bieten ein großes Potential für ein zukünftig erweitertes Einsatzgebietes von CS-23 Flugzeugen mit Elektroantrieb. Die vorgestellte Studie beschreibt die Dimensionierung eines Brennstoffzellen-Antriebsstrangs für CS-23-Flugzeuge einschließlich Potentialen und Design-Optimierungen. Es werden verschiedene Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektrifizierungskonzepte analysiert und verglichen, worauf eine Analyse der Systemkomponenten folgt. Weiterhin werden verschiedene Wasserstoffspeichersysteme für mobile Anwendungen und deren betriebliche Handhabbarkeit untersucht. Die Systemanforderungen für das CS-23 Flugzeug werden definiert, einschließlich der optimalen Konfiguration für das untersuchte Flugzeug, einschließlich der Batteriekapazität für die Startphase. Das Konzept schließt mit einer Diskussion über die Systemanforderungen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:76628 |
| Date | 27 May 2022 |
| Creators | Mayr, Josef, Rothe, Luis, Solenthaler, Nicolai, Schmid, Carlo, Wegener, Konrad |
| Contributors | Technische Universität Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:conferenceObject, info:eu-repo/semantics/conferenceObject, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-757412, qucosa:75741 |
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