Manntragendes Gleitflugzeug Luftikus 1 elektrifizieren

Hallo zusammen,
nachdem Ihr mir hier im Forum bei Bau des Luftikus 2 (unter Segelflug: Neuer Ultraleichtsegler) über Jahre so toll geholfen habt, traue ich mich erneut, Euch um Rat zu fragen.
Ich plane, meinen Luftikus 1 (ein einfachstes Segelflugzeug) zu elektrifizieren. Nachdem derzeit kein deutsches Zulassungsverfahren möglich ist, sondern hier der Umweg über die franzöischen Behörden läuft, die hinsichtlich Technik usw. für die Elektrifizierung keinerlei Vorgaben machen, wäre auch die gehobene Ausstattung für ein großes Modellflugzeug möglich. Ich selbst betreibe seit Jahren Modellflug elektrisch- möchte aber nicht sagen, dass ich der Elektro-Fachmann bin, weiß aber, dass die wirklichen Fachleute hier mitlesen.

Es gibt bereits luftfahrtzugelassene Systeme, die aber so um die 9000 € kosten. Für ca. 220 kg Abfluggewicht bräuchte ich erfahrungsgemäss so um die 13 -15 kw Leistung - geprüft wird derzeit, ob auch evtl. 2 Antriebe zulässig sind.

Entscheidend ist nicht billig, sondern zuverlässig und sicher. Es handelt sich hier um ein Einzelstück, bei dem ausschließlich auf eigene Gefahr ausgerüstet und betrieben wird.

Wie beurteilt Ihr mein Vorhaben? Sehr Ihr Möglichkeiten?

Danke und Gruß
Michael

Das ist ein 10S Lipo Antrieb, der ca. 400 A zieht. Oder man macht etwas mit 300 oder 600 V. Dann ist der Strom geringer und man kann Industriekomponenten benutzen, hat dafür aber 70 oder 140 Zellen in Reihe am Start. Technisch würde ich vielleicht mit zwei Motoren arbeiten und zwei getrennte 10S Akkupacks nutzen. Wie sich das zulassungstechnisch darstellt, kann ich aber auch nicht sagen. Alles, was wir hier so benutzen, Steller, Motoren, Luftschrauben ist ausdrücklich nicht für den manntragenden Betrieb vorgesehen.

Gernot

Zulassung?

Zulassung?

Hallo Gernot,
danke für deine Hinweise. Ich möchte das Verfahren einer möglichen Zulassung noch mal erläutern.

Für deutsche Musterzulassung: Nein - geht überhaupt nicht !
Für französischer Musterzulassung: Bei Einzelstücken hat man sehr große technische Freiheiten! Eigenverantwortung!!! Das die Hersteller der Komponenten
keine Haftung übernehmen ist klar!!

Gruß Michael

Liebernickel schrieb:

Es gibt bereits luftfahrtzugelassene Systeme, die aber so um die 9000 € kosten. Für ca. 220 kg Abfluggewicht bräuchte ich erfahrungsgemäss so um die 13 -15 kw Leistung - geprüft wird derzeit, ob auch evtl. 2 Antriebe zulässig sind.

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Mit abgestimtem Antrieb begrenzt wohl nur das TOW die mitgeführte Energie und somit den Flugspaß.
Bleibt abzuwägen ob man sich mit den LiPos und im Modellbau üblichen komponenten ins Fliegerchen setzen mag....

Ich nicht.

Grüße,
Marco

Hallo,

schau mal auf der Seite
Sun-air.eu
vorbei. Die haben mit einem Modellbaumotor und Regler ihre ersten Fugversuche gemacht. Das Hauptproblem bei Produkten aus diesem Bereich dürfte die Einschaltdauer sein. Der Akku im Modellflieger ist bei diesen Belastungen nach wenigen Minuten leer und der Antriebsstrang kann abkühlen.

Gruß Martin

Hallo Michael

Möchtest Du den Antrieb als Selbststarter oder "Flautenschieber" verwenden?
Dann könntest Du entsprechend rechnen welche Leistung Du benötigst für die gewünschte Steigrate, bei Deinem Flieger.

Danach könnte Dir ein Telefonat mit Rainer Hacker helfen. Die bauen auch Motoren für die Industrie. Wobei der Motor gar nicht das Thema sein wird. Das Thema wird eher der Regler sein.

Um es mal zu skizzieren. Ein Regler hat bekanntlich dann die geringsten Verluste, wenn er voll durchschaltet. Verlust = Wärme oder schlimmer noch Hitze.
Nehmen wir an Du rechnest mit einem Steigen von 3m/s bei Volllast. Jetzt fliegst Du durch ein Abwindfeld und sinkst mit 1,5m/s. Du willst Energie sparen und fliegst mit etwas über halber Leistung und hast dann einen Nullschieber. Dein Regler knechtet vor sich hin die Phasenverschiebung hinzubekommen und arbeitet bis ihm der Kopf raucht. Naja, hoffentlich nicht. Auf jeden Fall hast Du mit Energieverlusten durch Wärme zu rechnen.

Deswegen würde ich die Auslegung für den Antrieb ziemlich konserativ machen. Ich sag mal so, ein Steigen von 3 m/s würde schon reichen. Mehr haben wir doppelsitzig im UL-Doppeldecker auch nicht. Der Rest ist Flugstrategie.

Akku: Hm, ohne Batteriemanagement wird das ein Risiko. Also nicht damit Dir der Akku im Flug nicht hoch geht. Das kannst Du durch eine Abschaltung auf vernünftigem Niveau regeln.
Es geht um das Laden und die Zellenerkennung. Ich weiß nicht ob es das gibt, aber ein Speicherbaustein der jede Zelle einzeln mitloggt beim Entladen und Laden. Dazu ein kleines Terminal auf dem alle Werte ausgegeben werden. Mit Warnungen selbstverständlich. Das wäre was.

Welche Akkutechnologie? Das ist eine Frage des Leistungsbedarfs und damit des Gewichts, in Abwägung zu Sicherheit und Kosten. LiPo kommen da genau so in Betracht wie LiFePo. Ausschließen würde ich in der Planung gar nichts. Auch wenn es gute Argumente gegen die eine oder andere Technologie gibt. Schwierigkeiten gibt es meistens durch falsches "Handling". Das kann beim Hersteller oder beim Anwender sein.

Übrigens hat Skywalk, ein Hersteller von Gleitschirmen und Zubehör hier bei uns, seine Elektro-Aktivitäten eingestellt. Es war nicht möglich ein zulassungsfähiges System unter 10.000€ zu produzieren. Die haben auch mit Hacker A200 etc. expermentiert, soweit ich weiß.
Das soll Dich aber nicht entmutigen, denn hier fliegt einer mit einem Prototyp-Antrieb rum. Und das ganz schön lange

Hallo Michael,

wenn du mir deine Postanschrift sendest schicke ich dir den Jahresbericht der Akaflieg Karlsruhe von 2013
mit dem nun aufgegeben E-Segler Projekt.

Gruß
Hans-Jürgen

Ein Problem könnte tatsächlich das Akkugewicht sein. Wenn man 10S Lipos annimmt und 400 A für eine Stunde haben möchte, dann braucht man ein 10S 400 Ah Akkupack. Das ist dann ein 10S100P Akkupack aus 1000 Stück 4000 mAh Akkus. Nimmt z.B. SLS XTRON Akkus mit 20C, dann wiegt das Pack ca. 120 kg und kostet nach Liste € 10.500,-.

Man könnte vielleicht einen Mengenrabatt heraushandeln, aber das Gewicht muß der Flieger können. Vielleicht doch nur 30 Minuten Motorlaufzeit. Das halbiert Kosten und Gewicht. Motoren würde man zwei Hacker A200 o.ä. ins Auge fassen.

Gernot

Hallo Michael,

Kennst Du die Gleitzahl mit dazugehörender Geschwindigkeit von Deinem Segler, damit läßt sich die Leistung errechnen.

Grüße, Markus

..... bei 14s sind's schon "nur" mehr etwa 250A, ein SPIN 300 sollte das aushalten.

VG
Ernst

Goelfle schrieb:

Hallo Michael,

Kennst Du die Gleitzahl mit dazugehörender Geschwindigkeit von Deinem Segler, damit läßt sich die Leistung errechnen.

Grüße, Markus

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Hier wird eine Gleitzahl von 20 bei 65 km/h angeben.

http://www.dulsv.de/flugzeuge/index.html

Gernot

also wenn das stimmt, dann rechnen ma mal:

175Kg sind aufgerundet 1717N. Newton/Gleitzahl, also 1717N/20=aufgerundet 86N. also 86Newton Schub bei einem Nullschieber ohne Verlustleistung. damit Du 2m/s Steigen hast brauchst Du 2mal den Schub + Nullschieber, also 3mal= 258N. Den Gesamtwirkungsgrad nehm ich mal mit 0.7 an ( ist bei mir Standart), also 258N/0.7= aufgerundet 369N. Jetzt noch die Leistung ( N*m/s ), 65Km/h /3,6= aufgerundet 19m/s, also 369N*19m/s = 7011W.
7Kw brauchst Du für 2m/s steigen+-.

Ich hoffe das ich mich nicht verrechnet habe, Grüße markus

Hallo Michael,

hast Du mal überlegt eine Turbine einzubauen?

Gruß,
Bernd

Turbine einbauen

Turbine einbauen

Hallo zusammen,
eine Turbine war die erste Idee eines Segelflugkameraden von mir, der ehemals an der Ariane mitkonstruiert hat - aber ich denke, da hätte zuerst unser
Vorstand und dann vermutlich auch das Luftamt ein Problem.

Bei uns im Süden Bayerns sind die Startmöglichkeiten sehr begrenzt. Der Luftikus 1 ist für Winde (aber an einer 360 PS-Winde ) oder F-Schlepp bis zu max.
80 km/h geeignet.

Ich stelle mir einen Antrieb wie bei den Hängegleitern oder Gleitschirmen vor, der mir ca. 600 bis 800 m Startüberhöhung erlaubt.
Was haltet Ihr davon zwei Motore über einen Zahnriemen auf einen Propeller zu bringen.

Michael

Wenn die 7 kW stimmen dann reicht auch ein Motor. ZB Hacker A-200 kann kurz 15 kW, da dürfte Dauer 7kW kein Problem sein.

Motorleistung

Motorleistung

Hallo Markus,
zu Deinen Berechnungen möchte ich zustimmend ergänzen:
Vor ca. 20 Jahren habe ich mit einem Plettenberg-Dino einen mit Federwaage gemessenen Standschub von 8,5 kg gemessen. Im tatsächlichen Flug hat diese
Leistung für einen Nullschieber tatsächlich gereicht. Die Leistung des Plettenberg-Dino war glaube ich mit knapp 2,5 kw bei 38 V angegeben.
Michael

Leistungsbedarf und Energiebedarf

Leistungsbedarf und Energiebedarf

Hallo in die Runde,

Leistungsbedarf:
Ich gehe mal davon aus, dass der Luftikus ein Eigensinken Vsink von 1 m/sek. hat. Damit wird schon mal bei einem Fluggewicht von 175kg
folgende Sinkleistung PSink einfach "verbraten":

PSink = m*g*VSink = 175*9,81*1 W = 1716W

Weiter "wünschen" wir uns eine elektrisch befeuerte Steiggeschwindigkeit VSteig von 2m/sec. Der dafür erforderliche Lesitungsbedarf PSteig beträgt:

PSteig = m*g*VSteig = 175*9,81*2 W = 3432W

Wir müssen dem Luftikus für die gewünschte Steigrate also mindestens folgende Leistung PGes zuführen:

PGes = PSteig + PSink = 5148W.

Das ist aber nur ein gaaaaaanz frommes Wunschdenken! Propeller und E-Antrieb haben leider einen Wirkungsgard, der deutlich unter 1 liegt (nehmen wir der Einfachheit halber mal für einen halbweg ordentlich ausgelegten Antriebsstrang einen Gesamtwirkungsgrad von 50% an) Dann muss dein Akku eine Leistung von 10,296kW abgeben können. Ob das nun aus 10s oder 20s kommt, ist erst mal nebensächlich und sollte mit Modellantrieben z.B. von Hacker oder Pletti machbar sein. Achtung: Auf "Dauerleistung" achten! Grundsätzlich: Volts up, Amps down!

Für diesen vereinfachten Auslegungsfall und für die optimale Geschwindigkeit des Luftikus gilt es nun, eine passende Motor / Propeller-Kombination zu finden.

Energiebedarf:
Um deinen Luftikus - unter Berücksichtigung des o.g. Wirkungsgrades eta = 0,5 - um H = 1000 mtr anzuheben, ist folgender Energieeinsatz E

E = m*g*H/eta = 175*9,81*1000/0,5Ws = 3433500Ws (entspr. 3433,5 kWs, entspr. 0,95kWh)

Dieser Energiebedarf ist im Prinzip dein Auslegungsmaß für die Akku-Kapazität.

Ich hoffe, ich habe da keinen fetten Denkfehler eingebaut.

lg
Hannes

Vielleicht noch kurz zur Idee, zwei Motoren per Riemen auf einen Propeller zu koppeln. Würde ich nicht machen. Da tauchen dann haufenweise spezielle Teile auf, die angefertigt werden müssen. Ausserdem sind "unsere" Motoren nicht auf die Spannung des Riemens ausgelegt.

Gernot

Hannes Kolks schrieb:

Hallo in die Runde,
...
Energiebedarf:
Um deinen Luftikus - unter Berücksichtigung des o.g. Wirkungsgrades eta = 0,5 - um H = 1000 mtr anzuheben, ist folgender Energieeinsatz E

E = m*g*H/eta = 175*9,81*1000/0,5Ws = 3433500Ws (entspr. 3433,5 kWs, entspr. 0,95kWh)

Dieser Energiebedarf ist im Prinzip dein Auslegungsmaß für die Akku-Kapazität.

Ich hoffe, ich habe da keinen fetten Denkfehler eingebaut.

lg
Hannes

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Da ist leider ein Fehlerchen drin, der Energiebedarf zur Überwindung des Eigensinkens ist nicht berücksichtigt

Also auf ein Neues...

Energiebedarf:
Zur Überwindung der 1000 Höhenmeter wird bei einer Steigleistung von 2m/sek die Zeit




benötigt. Für diese Zeit muss dein Akku - wie bei der Berechnung der Leistung gezeigt - die Leistung PAkku = 10,296kW leisten. Daraus errechnet sich der Energiebedarf E wie folgt:




Hiermit kannst du deinen Akku dimensionieren.

Interessanterweise verringert sich der Energiebedarf, je höher die Steigleistung des Antriebs ist (der Anteil zur Überwindung des Eigensinkens wird kleiner).

lg
Hannes

Wenn Du noch einen Luftwiderstand des Fliegers annimmst, sollte der Energiebedarf mit der Steiggeschwindigkeit früher oder später auch noch steigen.

Gernot