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White Paper

Konstruktion wasserstoffbetriebener Flugzeuge

Mit dem digitalen Zwilling zu einem neuen Flugzeugkonzept für nachhaltiges Fliegen

Ein startendes Flugzeug, am Boden ein Lastwagen mit der Aufschrift „Wasserstoff“, neben der Startbahn ein Feld mit grünem Gras
Dieses Whitepaper befasst sich mit der Entwicklung von wasserstoffbetriebenen Flugzeugen und untersucht die Herausforderungen, denen sich Luft- und Raumfahrtingenieure bei der Entwicklung nachhaltiger Flugzeuge stellen müssen. Es untersucht den Einsatz von wasserstoffbetriebenen Düsentriebwerken und der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie für die Antriebssysteme der nächsten Generation und deren Auswirkungen auf die Subsysteme, was schließlich eine Neuerstellung der Flugzeugkonfigurationen erfordert.

Laden Sie die PDF-Datei herunter, um mehr über die Verwendung eines digitalen Zwillings für die Neuerstellung von Flugzeugkonfigurationen für nachhaltiges Fliegen zu erfahren.

Grüne Luftfahrt

Die Umstellung auf CO2-neutrale Antriebssysteme hat für die Flugzeughersteller höchste Priorität. Wenn es um umweltfreundlichen Luftverkehr geht, befinden sich die Ingenieure der Luft- und Raumfahrtindustrie im Spannungsfeld zwischen der Marktnachfrage und den Zielen des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (UNFCCC) für Kohlendioxidemissionen. Ihre Aufgabe ist es, Flugzeuge der nächsten Generation zu entwickeln, die die Kapazität, Geschwindigkeit und Reichweite von mit Kerosin betriebenen Düsentriebwerken bieten, aber die Umwelt nicht belasten.

Wasserstoffbasierte Flugzeugtechnologie

Die Bemühungen um eine umweltfreundliche Luftfahrt haben die Flugzeugentwicklung vor einige spannende Herausforderungen gestellt. Lesen Sie dieses Whitepaper, um mehr über das Potenzial der Wasserstofftechnologie für Flugzeuge zu erfahren. Luft- und Raumfahrtunternehmen führen derzeit umfangreiche Evaluierungen durch und entwickeln in einigen Fällen Konzepte und Prototypen von Wasserstoff- und Wasserstoff-Hybrid-Flugzeugen. Diese Aktivitäten sind der Beginn einer jahrzehntelangen Anstrengung, Flugzeugkonfigurationen neu zu konzipieren und sich mit Werkstoffen, Versorgungsketten, Energieerzeugung, Vertriebs- und Logistiknetzen, Treibstoffversorgungssystemen auf Flughäfen und mehr zu befassen.

Herausforderungen bei wasserstoffbetriebenen Flugzeugen

Eine der größten Herausforderungen bei wasserstoffbetriebenen Flugzeugen ist, dass sie für viele Ingenieure Neuland sind. Die Konstruktion eines Brenners für eine Wasserstoff-Gasturbine beispielsweise erfordert besondere Eigenschaften und Strukturen. Hinzu kommt, dass Wasserstoff viel schneller und heißer brennt als Kerosin. Darüber hinaus ist es notwendig, die Fluiddynamik sowie alle Spannungen zu verstehen, die an den thermischen Grenzbedingungen von Wasserstoff- und Elektroantriebssystemen auftreten. Dazu zählen auch Betriebsphänomene wie Rückschläge, Thermoakustik, thermische Gradienten und Versprödung.

Simcenter-Software unterstützt die Entwicklung von Wasserstoffflugzeugen

Die Simcenter-Software unterstützt die Entwicklung von Wasserstoffflugzeugen mit der Technologie des digitalen Zwillings, um Luftfahrtunternehmen die Möglichkeit zu geben, die Leistung von Flugzeugen durch virtuelle und physische Tests der flüssigen, thermischen, mechanischen und anderen Systembereiche zu optimieren, die von der umweltfreundlichen Luftfahrt betroffen sind. Simcenter ist Teil des Siemens Xcelerator-Portfolios, dem umfassenden und integrierten Software-, Hardware- und Service-Portfolio.

Mit Simcenter können Ingenieure einen digitalen Zwilling erstellen, um die Leistung von Flugzeugen genau vorherzusagen, Konstruktionen zu optimieren und Innovationen schnell und zuversichtlich voranzutreiben. Innerhalb der Simcenter-Umgebung ermöglichen die Funktionen zur Modellierung der Systemsimulation die Bewertung von Triebwerksarchitektur, Gasturbinen, Brennstoffspeichern, Brennstoffzellen, Batterien und anderer Bauteile sowie deren Gewicht.

Lesen Sie das Whitepaper, um mehr darüber zu erfahren.

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