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blog | eVTOL-Luftfahrzeuge: technische Herausforderungen, Anwendungsszenarien und Antriebslösungen |
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2 Minuten Lesezeit

 eVTOL-Luftfahrzeug schwebt über dem Boden

Elektrische Flugtaxis, Warenlieferungen mit unbemannten Drohnen, Flug-Sharing und mehr: Die Zukunft der Luftfahrtindustrie sieht vielversprechend aus. Für all diese Lösungen benötigen wir Flugzeuge der Klasse eVTOL (electric vertical takeoff and landing) - elektrisch betriebene Flugzeuge, die senkrecht starten und landen können.

Ähnlich wie Hubschrauber können eVTOL-Flugzeuge sowohl im normalen Flug als auch im Schwebeflug betrieben werden und benötigen keine Start- und Landebahnen. Im Gegensatz zu Hubschraubern verursachen sie weder Lärm noch Emissionen. Damit bieten sie neue und bessere flexible Transportmöglichkeiten für die Zukunft. Obwohl sich viele dieser leichten und umweltfreundlichen eVTOL-Lösungen derzeit in der Konzeptions- und Proof-of-Concept-Phase befinden, ist der eVTOL-Markt noch nicht sehr aktiv. Sobald sich dies jedoch ändert, wird er die Luftfahrtindustrie grundlegend verändern.

Es wird erwartet, dass sich der eVTOL-Markt sehr schnell entwickeln wird, da er neue Möglichkeiten für den städtischen Luftverkehr, die Effizienz von Lieferketten, Notfalldienste und viele andere Bereiche eröffnet. Aus diesem Grund konkurrieren bereits heute viele eVTOL-Hersteller um den kommerziellen, zivilen und militärischen Markt.

Technische Herausforderungen

eVTOL repräsentieren eine ganz neue Klasse von Luftfahrzeugen. Da sie von Elektromotoren angetrieben werden, sind die Gestaltungsmöglichkeiten flexibler als bei Hubschraubern, deren Antriebskraft von Verbrennungsmotoren erzeugt wird. Viele eVTOL-Designs enthalten sogar Motoren, die eine Bewegung der Flügel zulassen: Die Propeller heben das Luftfahrzeug zunächst senkrecht an und werden dann nach vorne rotiert, um für Vortrieb zu sorgen. Da also die Flügelstruktur bei diesen Fluggeräten angepasst wird, um eine vertikale und horizontale Bewegung zu ermöglichen, ist der Antrieb bei der eVTOL-Planung ein äußerst wichtiger Aspekt.

Neben den Motoren für die Propellerbewegung verfügen eVTOL-Fluggeräte über einen speziellen Typ von Elektromotoren für das elektrische Antriebssystem und für die Bewegung der Querruder, der Steuerflächen und der Höhenruder, mit denen die Ausrichtung und die Fluglage des Luftfahrzeugs gesteuert werden. Dies kann den Einbau von zwölf oder mehr leistungsstarken Triebwerken erfordern, die so kompakt und leicht wie möglich sein müssen, um das Gewicht und die aerodynamische Auslegung des Flugzeugs nicht negativ zu beeinflussen. Diese Voraussetzungen erfordern gehäuselose Motoren mit sehr hoher Drehmomentdichte, die den Leistungsanforderungen und Spezifikationen des jeweiligen Anwendungsszenarios exakt entsprechen.

Die produzierenden Unternehmen werden nun zunächst effiziente eVTOL-Modelle entwickeln und diese dann in Serie produzieren. Dazu benötigen sie zuverlässige Partner, die für sie die Prototypen der Elektromotoren und dann das fertige Produkt herstellen. Diese Motoren müssen für den Antrieb der Aktuatorsysteme optimiert sein, mit denen die Ausrichtung von Tragflächen, Propellern, Rudern und anderen Systemen gesteuert wird. Sobald das fertige Design steht, müssen ihre Partner für Antriebslösungen in der Lage sein, die Produktion dieser spezialisierten Motoren schnell und kostengünstig zu skalieren.

Neue Anwendungsmöglichkeiten

eVTOL-Fluggeräte könnten in Zukunft ein gängiges Transportmittel für Personen und Güter werden. Sie wären eine flexible und energieeffiziente Ergänzung zu Flugzeugen und bodengebundenen Verkehrsmitteln. Große Fluggesellschaften, Transportunternehmen und zahlreiche Start-ups investieren bereits in die kleinen elektrischen Fluggeräte, die weder Straßen noch Start- und Landebahnen benötigen. Ziel dieser Investitionen ist es, Kunden künftig besser zu bedienen, umweltfreundlicher und effizienter zu arbeiten, Staus auf den Straßen zu vermeiden und neue Einnahmequellen zu erschließen.

Beispielsweise könnten Passagiere, die auf dem New Yorker Flughafen John F. Kennedy landen und auf dem nahe gelegenen Flughafen LaGuardia umsteigen müssen, in Zukunft einen 10-minütigen eVTOL-Kurzstreckenflug nutzen, um eine einstündige Zugfahrt oder den Berufsverkehr zu vermeiden. Eine weitere Einsatzmöglichkeit wäre der Transport von Einzelhandelsgütern, Ersatzteilen und anderen Waren. Diese könnten innerhalb weniger Minuten direkt aus dem Lager an jeden beliebigen Ort in der Nähe transportiert werden, ohne den Umweg über den Stadtverkehr nehmen zu müssen.

Mit eVTOL können wir Menschen und Güter nicht nur schnell und sicher, sondern auch effizienter transportieren. Der überwiegende Teil des Landverkehrs wird heute und voraussichtlich noch einige Jahre mit umweltschädlichen fossilen Brennstoffen betrieben. Staus verstärken die Luftverschmutzung. Turbojet-, Turboprop- und andere mit fossilen Brennstoffen betriebene Flugzeuge haben eine Reihe von Nachteilen: Sie sind teuer, laut, benötigen Start- und Landebahnen und natürlich sind ihre Emissionen nachweislich extrem schädlich für die lokale Luftqualität und das globale Klima.

Mit Elektroflugzeugen hingegen können Fluggesellschaften schneller, effizienter und umweltfreundlicher flexible Strecken von bis zu 160 Kilometern zurücklegen.

Die Rolle des Antriebs und die Lösungen von Kollmorgen

Die Hersteller sind bereit, das Potenzial von eVTOL-Flugzeugen zu nutzen, aber die großen internationalen Luftfahrtbehörden haben noch keine verbindlichen Vorschriften veröffentlicht. Der kommerzielle Einsatz von eVTOL soll bereits 2025 beginnen und 2028 auch über städtischen Gebieten möglich sein. Damit diese modernen Flugzeuge bis dahin einsatzbereit sind, müssen die Hersteller bereits heute serienreife Designs entwickeln und effektive und effiziente Produktionsprozesse planen. Kollmorgen kann Ihnen dabei helfen.

Für eine erfolgreiche Markteinführung ihrer eVTOL-Flugzeuge müssen die Hersteller nachweisen, dass diese sicher sind. Dazu sind zuverlässige Produktionsprozesse und Komponenten erforderlich. Eine dieser Komponenten sind gehäuselose Motoren, die aufgrund ihres Gewichts und ihrer Abmessungen auf engstem Raum installiert werden können. Darüber hinaus müssen diese Motoren eine hohe Drehmomentdichte aufweisen und einen zuverlässigen Betrieb unter verschiedenen Flugbedingungen ermöglichen. Die Lieferanten dieser Komponenten müssen den Entwicklern und Herstellern von eVTOL-Fluggeräten nicht nur eine gleichbleibend hohe Produktqualität, sondern auch langfristige Produktionskapazitäten und eine kontinuierliche Entwicklungsunterstützung bieten.

Kollmorgen ist ein zuverlässiger Hersteller von gehäuselosen Motoren. Mit 20 Jahren Erfahrung in der Herstellung von Motoren für UAV-Programme des US-Militärs sind wir bestens aufgestellt, um Motoren für die elektrische Luftfahrt herzustellen. Aufgrund der komplexen Anforderungen an die Flugsteuerung werden eVTOL-Geräte in der Regel mit mehreren gehäuselosen Motoren ausgestattet, die häufig nach sehr unterschiedlichen Leistungs- und Konstruktionsspezifikationen gefertigt werden müssen. Die Konstruktion von Prototypen, die Herstellung des endgültigen Designs und die Skalierung der Produktion dieser verschiedenen Motorentypen sind Herausforderungen, denen sich Kollmorgen stellt.

eVTOL-Geräte sind für viele noch ein neuartiges Fortbewegungskonzept. Bei Kollmorgen hingegen kennen wir uns bestens mit dem Design und der Produktion von Luftfahrtmotoren aus. Es ist eine unserer Kernkompetenzen und auch eine echte Leidenschaft unsererseits. In diesem neuen, schnell wachsenden und hart umkämpften Markt bietet Kollmorgen eVTOL-Herstellern einen entscheidenden Vorteil: Mit unserem umfassenden Know-how in der Entwicklung und Fertigung von Lösungen für die Luft- und Raumfahrt können Sie Ihre Risiken reduzieren und innovative eVTOL-Designs schneller entwickeln. Wir fertigen für Sie gehäuselose Motoren mit optimaler Leistung und Anpassung an das jeweilige Anwendungsszenario. Darüber hinaus profitieren Sie bei Kollmorgen von schneller Prototypenfertigung, flexibler Kapazitätserweiterung, zuverlässiger Lieferung und kontinuierlichem Support.

Die gehäuselosen Motoren von Kollmorgen bieten eine unübertroffene Drehmomentdichte auf kleinstem Raum, einen hohen elektromechanischen Wirkungsgrad und eine gleichbleibend zuverlässige Qualität. Kollmorgens Entwicklungsexpertise, optimierte Produktionsprozesse, globale Liefermöglichkeiten und langfristige Unterstützung sind Ihr Schlüssel zum Erfolg. All diese Vorteile hat Kollmorgen in den vergangenen Jahrzehnten bei der Lieferung von Komponenten für militärische Drohnen unter Beweis gestellt. Jetzt sind wir bereit, auch die nächste Generation elektrischer Luftfahrzeuge zu unterstützen, um den Transport von Menschen und Gütern sicherer, sauberer und effizienter zu machen.

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