Elektrisches Fliegen wird Wirklichkeit

Die Luftfahrt ist für etwa 2,5 % der weltweiten CO ² -Emissionen verantwortlich, und Flugzeugingenieure arbeiten weltweit daran, das Fliegen zu einem saubereren, umweltfreundlicheren Unternehmen zu machen. Das elektrische Fliegen erfordert jedoch kontinuierliche Innovationen in zwei wichtigen Bereichen: leichtere, leistungsdichtere Batterien und reduzierte mechanische Reibung.

Es gibt Fortschritte an der Batteriefront in Form von Festkörper-Lithium- und Graphen-Batterien. Im Hinblick auf die Reibungsreduzierung machen Timkens jüngste Arbeiten zu landgestützten Antriebssystemen für Elektrofahrzeuge (EV) und sein starkes Produkterbe für die Luft- und Raumfahrt das Unternehmen zu einem idealen Partner für die Weiterentwicklung des Elektroflugs.

„Wir stehen ganz am Anfang dieser Revolution, und Timken ist ein bevorzugter Partner für viele führende Flugzeughersteller“, sagt Ryan Evans, Direktor für Forschung und Entwicklung bei Timken. „Unsere Produkttechnologien für die Luft- und Raumfahrt, einschließlich spezieller Wärmebehandlungen, Materialauswahl und tribologischem Know-how, verschaffen uns einen Vorsprung bei den Problemen der Reibungsreduzierung, die dem elektrischen Fliegen innewohnen.“

Dr. Ryan Evans
Direktor, Forschung & Entwicklung

Dr. Ryan Evans ist Direktor für Forschung und Entwicklung bei The Timken Company. Evans, Präsident der Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE) (2022-23) und ASM Fellow, hat innerhalb der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Timken bedeutende Beiträge in den Bereichen Dünnfilmbeschichtungen, Schmierung, Charakterisierung fortschrittlicher Materialien und Tribologie geleistet. Er hat über 40 technische Publikationen verfasst und hält 14 Patente.

„Die verschleißfesten, thermisch verwalteten Hochgeschwindigkeits-, Leistungsdichte- und Hochlastprodukte von Timken passen genau zu dem, was Flugzeugkonstrukteure suchen.“

Mike Gromosiak
Produktmanager Luft- und Raumfahrt

Mike Gromosiak ist Produktmanager für Luft- und Raumfahrt bei The Timken Company. Gromosiak war früher Chefingenieur von Mobile On-Highway und verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Automobilindustrie, einschließlich des weltweit zunehmenden Übergangs zu Elektrofahrzeugen. Heute wendet er dieses Fachwissen auf einen anderen jahrhundertealten Markt von Timken an – die Luft- und Raumfahrtindustrie.

„Die Tribologie von Werkstoffpaarungen ist ein weiterer Bereich, in dem wir erhebliches Know-how anbieten. In unserem Rheologielabor haben wir Schmierstoffe für das EV-Marktsegment und auch für Strahltriebwerke kartiert.“

Elektroflug bisher

Solarbetriebene Flugzeuge haben seit den 1980er Jahren gelegentlich Schlagzeilen gemacht, aber sie waren meist ein- oder zweisitzige Versuchs- oder Trainingsflugzeuge.

Hubschrauber haben sich schneller entwickelt. Heute arbeiten große Unternehmen auf der ganzen Welt an viersitzigen elektrischen vertikalen Start- und Landefahrzeugen (eVTOL) für die urbane Luftmobilität. Die größte Hürde scheint die Entwicklung der Flugverkehrsinfrastruktur und -vorschriften zu sein, um diese Flugtaxis im Jetsons -Stil für öffentliche Luftwege sicher zu machen.

Im Jahr 2022 führte das Luft- und Raumfahrt-Startup Eviation mit Alice, seinem neunsitzigen Zubringerflugzeug, das elektrische Fliegen auf dem regionalen Markt ein. Nach einer erfolgreichen Jungfernfahrt hat das Unternehmen weltweit Hunderte von Bestellungen erhalten, wobei die Zertifizierung und Lieferungen im Jahr 2027 erwartet werden.

Timkens Basistechnologien

Reibungsreduzierung ist seit langem der Kerngeschäftsantrieb von Timken, daher sehen Evans und seine Kollegen das elektrische Fliegen als einen in einer Reihe von großen Fortschritten, an denen das Unternehmen seit seiner Gründung beteiligt war.

Seit fast 40 Jahren arbeiten Timken-Ingenieure daran, die Leistungsdichte von Lagern zu erhöhen , zunächst für konventionelle und Hybridfahrzeuge und jetzt für Elektrofahrzeuge. Auch in der Luft- und Raumfahrt spielt diese Technologie eine große Rolle. „Die verschleißfesten, thermisch verwalteten Hochgeschwindigkeits-, Leistungsdichte- und Hochlastprodukte von Timken passen genau zu dem, was Flugzeugkonstrukteure suchen“, sagt Evans.

Neue geteilte Lager- und Keramik-Hybrid -Lagerdesigns für die Luft- und Raumfahrt sind zusätzliche Technologie-Enabler, die auf einzigartige Weise für die engen Platzverhältnisse und Gewichtsreduzierungsstandards geeignet sind, die für Elektroflugzeuge erforderlich sind. „Der Wechsel zu Keramikrollen führt zu einer Gewichtsreduzierung von 16 bis 17 % und passt in den gleichen Raum wie ein Stahllager“, sagt Mike Gromosiak, Produktmanager für Luft- und Raumfahrt bei Timken.

„Die Tribologie von Werkstoffpaarungen ist ein weiterer Bereich, in dem wir erhebliches Know-how anbieten“, sagt Gromosiak. „Unser erstklassiges Rheologielabor hat bereits Schmierstoffe für das Marktsegment von Elektrofahrzeugen – und auch für Düsentriebwerke – kartiert.“

Evans und Gromosiak weisen ebenfalls auf die Produktvalidierungs- und Testlösungen von Timken hin. „Geschwindigkeit ist wichtig, wenn Sie neue Technologien entwickeln, und unsere Hochgeschwindigkeitsprüfstände können den Prozess für Kunden beschleunigen, indem sie mit realistischen Anwendungsgeschwindigkeiten laufen“, sagt Evans. Timken hat auch ein Modell zur Berechnung der Lebensdauer von Hybridlagern in Arbeit.

Die Zukunft des elektrischen Fliegens

Evans freut sich darauf, zu sehen, wie Elektroflugzeuge den kommerziellen Flugverkehr revolutionieren und ihren CO2-Fußabdruck in den nächsten Jahrzehnten verringern werden. „Es wird eine Größenentwicklung geben“, sagt er, „von Drohnen über Lufttaxis zu Pendlerflugzeugen und eines Tages vielleicht sogar zu großen Passagierjets.“

„Ich sehe eine Nachfrage nach hochtechnisierten Produkten und mechanischen Teilen, damit es funktioniert“, sagt er. „Wenn wir die Reibung beseitigen und die Komponenten verkleinern, sinkt der Batteriebedarf, und das ist eine großartige Richtung für alle.“

Lesen Sie mehr über Timkens Geschichte der Luft- und Raumfahrtinnovation.

Published: 2023/02/2