Angebundene Stromversorgungslösungen für leichte eVTOL-Flugtests

Kitefly Tethered Technisches Whitepaper

Abstrakt

Die rasante Weiterentwicklung der Urban Air Mobility (UAM) und der Low-Höhen-Wirtschaft hat leichte eVTOL-Flugzeuge in den Mittelpunkt globaler Innovationen in der Luftfahrt gerückt. Die Gewährleistung sicherer Flugtests, der Fähigkeit zum Schwebeflug über einen langen Zeitraum und der Validierung des Antriebssystems bleibt eine große Herausforderung für Entwickler. In diesem Whitepaper wird die angebundene Hochspannungs-Stromversorgungsarchitektur von Kitefly Tethered vorgestellt, die eine geerdete Hochspannungsversorgung, ein hochfestes Hochspannungskabel und ein integriertes DC/DC-Regulierungsmodul kombiniert, um kontrollierte, kontinuierliche und energiestabile eVTOL-Tests zu ermöglichen. Durch eine Komplettlösung mit demG40pro-BodenstromsystemUndWF24 Onboard-RegulierungsmodulDieses Dokument zeigt, wie Teams erweiterte Schwebetests, Redundanzsimulationen, Schubüberprüfungen und Flugsteuerungsabstimmungen mit erhöhter Sicherheit und Wiederholbarkeit durchführen können. Die Architektur bietet hohe Effizienz, reduzierte Betriebskosten und Kompatibilität mit leichten eVTOL-Leistungsplattformen der nächsten Generation.

1. Hintergrund: UAM-Entwicklung und eVTOL-Testherausforderungen

Leichte eVTOL-Flugzeuge unterliegen in der frühen Entwicklungsphase mehreren Einschränkungen:

lBegrenzte Ausdauer beim Schweben

lUnvollständige Überprüfung der Zuverlässigkeit des Antriebssystems

lUnsichere Batteriesicherheitsmargen

lRisiko von Kontrollverlustereignissen

Da die Testhäufigkeit zunimmt, benötigen Forschungs- und Entwicklungsteams dringend eine Lösung, die Folgendes gewährleistet:

lSichere Prüfungen in festen Bereichen

lHochspannungs- und Hochleistungs-Ausdauerfähigkeit

lWiederholbare Experimente zur Aerodynamik und Flugsteuerung

lErlaubnis zur Durchführung von Tests im städtischen oder regulierten Luftraum

Angebundene Stromversorgungssystemesind daher zu einem entscheidenden Werkzeug für eVTOL-Entwickler geworden.

2. Rolle angebundener Systeme in der Leichtbau-eVTOL-Forschung und -Entwicklung

2.1 Reduzierung des Flugrisikos in der frühen Entwicklung

Ein angebundenes System begrenzt die Höhe und den Radius des Flugzeugs und hält es in einer kontrollierten Testumgebung.
Auch in Fällen von:

lStromunterbrechung

lSchubinstabilität

lAnomalien bei der Flugkontrolle

…das Flugzeug nicht abdriften oder aus der vorgesehenen Zone entkommen kann – was die Sicherheit erheblich verbessert.

2.2 Ermöglichen von Langzeitschwebe- und Hochleistungstests

Herkömmliche Batterien begrenzen die Testdauer auf nur wenige Minuten.
Dies schränkt Folgendes ein:

lKartierung der Motoreffizienzkurve

lSchubstabilitätsmessungen

lRedundante Antriebsumschalttests

lLangzeitvibrations-/Geräuschbewertung

Mit kabelgebundener StromversorgungDutzende Kilowatt stabiler Gleichstromleistung, Tests können ausgeführt werdenStd., was weitaus zuverlässigere Daten liefert.

2.3 Ermöglichen sicherer Tests in städtischen oder eingeschränkten Bereichen

Freiflugtests erfordern häufig eine strenge behördliche Genehmigung.

Im Gegensatz dazuAngebundene Tests lassen sich leichter autorisieren, da Höhe und Flugbereich eingeschränkt sind.
Dies ermöglicht Tests in:

lWerkstesthallen

lForschungs- und Entwicklungszonen am Flughafen

lIndustriegebiete am Stadtrand

lGeschlossenes eVTOL-Testgelände

3. Typische Anwendungsszenarien

1.Motordauer- und Spitzenleistungstests

2.Aerodynamik-, Rotorblatt- und Vibrationsforschung

3.Optimierung des Flugsteuerungsalgorithmus

4.Redundante Antriebssystemumschaltung

5.Notfallsimulation

6.Kontrollierte Tests im regulierten Luftraum in geringer Höhe

Angebundene Systeme stellen sicher, dass Tests durchgeführt werdensicher, kontinuierlich, wiederholbar und kontrolliert.

4. Die leichte eVTOL-Testlösung von Kitefly Tethered

Ein kürzlich in Übersee durchgeführtes Leichtbau-eVTOL-Forschungs- und Entwicklungsprojekt erforderte Folgendes:

lErweiterter Schwebetest

lHochspannung1000 V GleichstromEingang

lSekundärregulierung zu14S (60V)Bordnetzbus

lKontinuierliche, ununterbrochene Dauertests

Kitefly Tethered lieferte eine spezielle Testarchitektur.

4.1 Bodenstromversorgungssystem – G40pro

Entwickelt für Hochleistungs-eVTOL-Tests

Eingang:380 V AC (dreiphasig)
Ausgabe:1000 V Gleichstrom
Spitzenleistung:30 kW

Schlüsselfunktionen

lStabile HV-Leistung für Antriebssysteme mit Direktantrieb

l30 kW Spitze für Schwebe-, Nickänderungs- und Beschleunigungslasten

lIsolierung in Industriequalität für Sicherheit

lKompatibel mit Hochspannungs-Tethering-Kabeln für Langzeittests

4.2 Onboard-Regulierungsmodul – WF24

Hochspannung → 14S-Leistungsbusumwandlung

Spitzenleistung:24 kW
Eingang:800–1000 V Gleichstrom
Ausgabe:60 V (14S)

WF24 Aktiviert

lHocheffiziente Spannungsumwandlung

lStabile 24 kW Leistung für den Schwerlastflug

lKontinuierliche Leistung für Motoren und Avionik

lKein Spannungsabfall oder keine Spannungsschwankung bei hohem Schub

5. Vorteile der eVTOL-Testarchitektur von Kitefly Tethered

lHohe Sicherheit
Eliminiert das Risiko von außer Kontrolle geratenen Flügen.

lHochleistungsfähigkeit
Unterstützt Langzeit-Antriebstests mit hoher Belastung.

lNiedrigere Betriebskosten
Kein Batteriewechsel, keine Verschlechterungszyklen.

lHochgradig wiederholbare Daten
Ermöglicht kontrollierte, wiederholbare Testbedingungen.

lRoadmap-Kompatibilität
Vollständig abgestimmt auf moderne, leichte eVTOL-Leistungsstufen (800–1000 V).

Diese Architektur bildet eine Grundlage für eine groß angelegte zukünftige Validierung.

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Unser Ingenieurteam kann eine Tethered-Power-Architektur für Ihre Antriebsspannung, Ihr Motorsystem und Ihre Test-Roadmap anpassen.
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