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Antares 20E

Elektro-Motorsegler der Firma Lange Flugzeugbau mit Gleitzahl 56

Die Firma Lange Flugzeugbau GmbH in Zweibrücken ist ein Unternehmen, das Motorsegler und Segelflugzeuge entwickelt, herstellt und vertreibt. Die 1996 gegründete Firma beschäftigt zwischenzeitlich 42 Mitarbeiter. Seit 2008 firmiert das Unternehmen unter dem Namen Lange Aviation GmbH.

 

Mit der Antares 20E wurde die Antares-Familie begründet. Als komplette Neuentwicklung repräsentiert sie mit ihren innovativen Ideen und dem neuen, revolutionären Antriebskonzept das derzeit Machbare im Segelflugzeugbau. Die Antares 20E ist ein 1-sitziger Motorsegler mit einem Elektroantrieb. Er ist der erste Motorsegler dieser Art der in Serie gefertigt wird. Der Erstflug war 2004, die Auslieferung der ersten Kundenmaschinen begann 2004.

 

Die Vorteile der Antares 20E in Stichpunkten:

 

  • Optimale Segelflugleistungen mit einer Gleitzahl von 56

  • Feinfühlige, leichtgängige Steuerung und gutes Handling

  • Leistungsfähiges, zuverlässiges und beinahe geräuschloses Antriebssystem mit intuitiv zu bedienender Einhebelbedienung

  • Höchste Zuverlässigkeit und außergewöhnliches Sicherheitsdesign. Abrupte Motorausfälle gibt es hier nicht.

  • Geringer Wartungsaufwand wegen des Elektomotors und der verwendeten Kompositenharze.

Motordaten.
ElektromotorDC/DC bürstenlos
Aufnahmeleistung42 kW
Nenndrehzahl1500 U/min
Max. Drehzahl1700 U/min
Segelflugleistung.
Beste Gleitzahl56
Min. Sinkrate0,49 m/s bei 530 kg
Überziehungsgeschwindigkeit73 km/h bei 530 kg
Steigleistung.
Max. Steigen4,4 m/s bei 530 kg
Max. Steigen3,7 m/s bei 600 kg
Max. Steighöhe3000 m bei 530 kg
Max. Steighöhe2750 m bei 600 kg
Geometrie.
Spannweite20 m
Flügelfläche12,6 m²
Propellerdurchmesser2 m
Rumpflänge7,40 m
Rumpfhöhe1,64 m
Massen.
Leermasse460 kg
Maximale Abflugmasse660 kg
Wasserballast100 Liter
Min. Flächenbelastung42 kg/m²
Max. Flächenbelastung52,4 kg/m²

Das Antriebssystem der Antares 20E basiert auf Lithium-Ionen-Akku. Es ist der erste und derzeit einzige Elektromotor mit EASA-Zulassung als Flugmotor. Bei dem Motor handelt es sich um einen gleichstrombetriebenen, bürstenlosen Außenläufermotor, der bei einer Spannung von 190 – 288 V und einem Betriebsstrom von bis zu 160 A eine maximale Leistung von 42 kW aufnimmt. Mit seinem maximalen Drehmoment von 216 Nm ist dieser Motor nicht nur in der Luftfahrt einzigartig.

 

Der Motor, an dem der Propeller direkt montiert ist, kann in den Rumpf eingeklappt werden. Dazu stellt sich der Rotor in senkrechte Mittelstellung und wird nach hinten in einen Kasten im Rumpf gezogen. Anschließend verschließen Klappen den Rumpfbereich, um keine aerodynamischen Störungen zu hinterlassen.

 

Im Flügel integriert befinden sich 72 Lithium-Akkus. Lithium ist das leichteste Metall und verfügt gleichzeitig über das höchste negative Standard-Potenzial. Die geringe Materialdichte und der hohe Spannungspegel führen zu einer hohen spezifischen Energiedichte von Lithium Batterien.

 

Die Betriebsspannung liegt bei 268 Volt. Die Batterieladezeit beträgt 9 Stunden und geschieht durch ein bordeigenes Ladegerät, das an eine 230 V oder 110 V Steckdose angeschlossen werden kann. Bei kalter Umgebung wird die Batterie geheizt, um die volle Leistungsfähigkeit zu erreichen. Die Lebensdauer der Akkus beträgt 1500 Ladezyklen. Dann stehen immer noch 80% der Kapazität zur Verfügung. Unabhängig davon wird ein Batterietausch nach 10 Jahren nötig. Für den Kunden bedeutet das praktisch, dass etwa 228.000 km im Sägezahnflug möglich sind. Die gespeicherte Energie beträgt etwa 14 kWh. Das Batterieladegerät kann per SMS den aktuellen Ladestatus übermitteln. Außerdem kann Fernwartung durchgeführt werden.

 

Die Verfügbarkeit dieses Batteriesystems ist mindestens bis zum Jahr 2031 gesichert, da die selben Akkus auch militärisch genutzt werden. So werden diese Akkus beispielsweise in die Militärdrohne RQ-4B Global Hawk eingebaut und dienen dort zur Notenergieversorgung der kritischen Systeme im Falle eines Triebwerkausfalles. Für ein anderes amerikanisches Militärprojekt, den F35 Joint Strike Fighter (jetzt F-35 Lightning II) , fungieren Batterien dieses Typs ab 2007 als Bestandteil des 270 V-Bordspannungsnetzes.

 

Das Tragwerk besitzt einen Tragflügel mit einem Laminarprofil, die für Geschwindigkeiten bis 245 km/h ausgelegt sind. Eine extrem schlanke Superellipse beschreibt den Tragflächengrundriss der Antares 20E. Mit dieser Geometrie wird der induzierte Widerstand auf das theoretisch mögliche Minimum reduziert. Die tiefen Außenflügel und Winglets bewirken sehr gutmütige Eigenschaften. Die Winglets ermöglichen zudem eine Absenkung des induzierten Widerstands um weitere 5%. Zur Erleichterung der Landung sind Bremsklappen in den Flügeln integriert. Es kommt ein T-Leitwerk zur Anwendung.

 

Als Fahrwerk kommt ein gefedertes hydraulisch ein- und ausfahrbares und mit einer Scheibenbremse ausgerüstetes Hauptfahrwerksrad zur Verwendung. Mit einem lenkbaren Spornrad und Flügelrädern an den Randbögen ist das selbstständige Rollen am Boden problemlos möglich. Das Rollen erfordert nur eine minimale, praktisch immer verfügbare Batterieleistung.

 

Die Betätigung durch den Piloten erfolgt über einen Schalter im Instrumentenbrett, so dass die Anzahl von platzraubenden Griffen und Hebeln an der Bordwand für den Piloten reduziert wird. Ein spezieller Sicherheitsmechanismus wirkt einem versehentlichen Einfahren des Fahrwerks am Boden effektiv entgegen.

 

Das Ausfahren und Verriegeln des Fahrwerks geschieht mithilfe einer Gasfeder sobald das Druckventil des Hydraulikzylinders geöffnet wird. Im Normalfall geschieht dies elektrisch über den Fahrwerksschalter. Bei einem elektrischen Systemausfalles erfolgt das sichere Ausfahren und Verriegeln des Fahrwerkes durch manuelle Öffnung desselben Hydraulikventils mittels Seilzug.

 

Der Felgendurchmesser liegt bei 5 Zoll. Das gefederte Fahrwerk kann bei einer harten Landung wesentliche Energieanteile abfangen. Das hochausfahrende Fahrwerk ermöglicht einerseits einen optimalen Anstellwinkel am Boden und ist andererseits in der Lage, im Crashfall ein Höchstmaß an Energie aufzunehmen. Zusätzlich zu den komfort- und sicherheitserhöhenden Gasfedern sind für das Fahrwerk der Antares Energieabsorptionselementen vorgesehen. Diese Elemente vermindern Aufschlagkräfte durch kontrollierte Deformation, wodurch das Risiko von häufig beim Durchsacken auftretenden Wirbelsäulenverletzungen erheblich reduziert wird.

 

Standardmäßig ist die Antares 20E mit hydraulisch betätigter Scheibenbremse mit Bremskraftbegrenzer ausgestattet. Das ermöglicht kraftvolles und gleichzeitig kontrolliertes Bremsen auf allen Landebahnbelägen. Die Bremskraft wird über den Bremsklappenhebel gesteuert.

 

Das Cockpit ist so ausgelegt, dass der Pilot leicht nach hinten geneigt mit nach oben angewinkelten Beinen das Flugzeug steuert. Bei langen Flügen beugt diese bequeme Sitzposition vorzeitiger Ermüdung und dem Nachlassen der Konzentration vor. Gemäß den Ergonomie-Standards für Anforderungen am Arbeitsplatz ist das Cockpit der Antares 20E so entwickelt worden, dass es sich für beinahe jeden Piloten perfekt anpassen lässt.

 

Die Rumpfspitze besitzt eine Knautschzone, während die restliche Kabine als steifer Rahmen gefertigt ist. Mit dem Know-how und den Materialerfahrungen aus der Formel 1 und basierend auf Forschungsergebnissen des TÜV Rheinland wurde das Cockpit der Antares als Überlebensraum ausgebildet. Der Vorderrumpf besteht aus zwei Zonen: Die Rumpfspitze ist als Crash-Element ausgelegt. Hier wird erhebliche Aufschlagenergie aufgenommen und durch gezielte Deformation abgebaut. Zur Integration dieses Elementes wurde der Rumpf nach vorne verlängert (etwa 10 cm im vergleich zu „herkömmlichen“ Rümpfen), ohne dass dadurch aerodynamische Einbußen in Kauf zu nehmen sind. Der dahinter liegende Überlebensraum wurde durch speziell dimensionierte Stringer und Spanten verstärkt, damit das Cockpit auch hohen Aufprallgeschwindigkeiten gewachsen ist.

 

Die Antares 20E ist serienmäßig mit einem GSM-Modem ausgerüstet, das mit dem Zentralrechner des Flugzeuges verbunden ist. Dadurch ist es dem Piloten möglich, sich mittels Mobiltelefon per SMS über den Flugzeugstatus zu informieren und den Batterieladevorgang zu steuern, ohne sich beim Flugzeug aufhalten zu müssen. Außerdem sind die Techniker von Lange Flugzeugbau in der Lage, bei Bedarf System-Monitoring, Softwarepflege und Fehlerdiagnose aus der Ferne zu betreiben.

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