Am Institut für Aeronautical Engineering werden im Rahmen mehrerer Forschungsarbeiten und des Forschungsprojektes ELAPSED elektrische Fantriebwerke mit einstufigen und mehrstufig gegenläufigen Rotoren entworfen und optimiert. Ziel ist die Entwicklung hochperformanter Propulsoren für das elektrische Fliegen, wobei sowohl der Einsatz in UAV's als auch in bemannten Fluggeräten (mehrere verteilte E-Fans) denkbar ist. Das Fan-Prinzip ermöglicht den Einsatz auch bei höheren Fluggeschwindigkeiten und die Gegenläufigkeit verspricht eine kompakte Bauweise bei gleichzeitiger Effizienzerhöhung durch Reduktion von Drallverlusten.

Die Basisauslegung der innovativen Propulsoren erfolgt zunächst mittels einfacher Rechenverfahren. Im Anschluss daran erfolgt eine Nachrechnung unter Verwendung von CFD-Verfahren (RANS), um zu überprüfen, ob das Auslegungsziel erreicht und weitere Verbesserungspotenziale noch vorhanden sind.

Um zwischen den Forschungsarbeiten und aktuellen Triebwerksentwicklungen eine Vergleichbarkeit sicherzustellen sowie eine Grundlage für Forschung an aktuellen Problemstellungen (z.B. Wärmemanagement und hochdynamisches Verhalten kompakter elektrischer Fantriebwerke) zu schaffen, wurde am Institut ein für das universitäre Umfeld geeignete Herstellungsverfahren von CFK-Fanschaufeln entwickelt und validiert. Dieses wurde in die bereits erwähnten CFD-basierten Auslegungstools integriert und erfolgreich für einen, vollständig am Institut konstruierten und gefertigten, Forschungspropulsor mit einer CFK-Fanbeschaufelung angewendet, der Anfang 2023 in Betrieb genommen wurde. Seitdem steht dieser verschiedenen interdisziplinären Forschungsprojekten zur Verfügung. Für die experimentelle Vermessung werden spezielle Prüfstände sowie ein Göttinger-Windkanal des Instituts, ausgestattet mit einem PIV-System (Particle Image Velocimetry), genutzt.

Ansprechpartner: Sebastian Hawner,  Prof. Andreas Hupfer

Veröffentlichungen:

• Ebus, T., Dietz, M. Small electrically powered contra-rotating turbo fan engines for high-speed aircraft application. AIAA 2020 – 1617.
• Ebus, T., Dietz, M. & Hupfer, A. Experimental and numerical studies on small contra-rotating electrical ducted fan engines. CEAS Aeronautical Journal 12/2021, p. 559–571.
• Hawner, S., Hupfer, A. Entwicklung eines CFD-Auslegungstools für ein gegenläufiges, elektrisches Fantriebwerk und Anwendung für eine Parameterstudie im Designpunkt. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. 2022.