Der Jungfernflug des ersten manntragenden Elektromotorflugzeugs lief wahrlich stilgerecht ab: Er geschah in aller Stille. Nicht allein wegen des fehlenden Motorgeräuschs. Beinahe unbemerkt hatte Jon Karkow – Testpilot der ELEKTRA ONE – am 19. März 2011 kurz vor seiner Rückreise in die USA eine Regenlücke genutzt, um Geschichte zu schreiben.
Entwickelt wurde die Elektra One von dem im süddeutschen Nesselwang lebenden Calin Gologan. Der Diplom Ingenieur (TU) für Luftfahrt und Flugzeugbau, der nach seinem Studium an der Technischen Universität in Bukarest schon für diverse große Luftfahrtunternehmen – unter anderen Grob Aerospace und EADS – gearbeitet hat, finanzierte sein Ultraleicht-Projekt weitgehend aus eigener Tasche. Seine Ziele – hier auszugsweise – sind dennoch ambitioniert:
- Über drei Stunden Flugdauer
- Mehr als 400 Kilometer Reichweite
- 160 Stundenkilometer Reisegeschwindigkeit
- Minimaler Lärmpegel (Reiseflug-Propellerdrehzahl bei 1.400 Umdrehungen pro Minute
- Betriebskosten unter 35,– Euro je Stunde oder 20 Cent pro Kilometer
In Verbindung mit einem ebenfalls von Gologan konzipierten Solar-Hangar soll ein CO2-emissionsfreies Fliegen möglich werden.
Bei einem so revolutionären Experiment geht es erst mal um das Grundsätzliche. Deshalb wollte man kein unnötiges Risiko eingehen und engagierte den prominenten Testpiloten aus Amerika, der dort auch schon mit Steve Fosset um die Welt geflogen war. Bewusst verzichtete man auf „Feinheiten“ wie Verstellpropeller oder Einziehfahrwerk. Beim Erstflug stieg die einsitzige Maschine mit etwa zwei Meter pro Sekunde nahezu lautlos auf über 500 Meter Höhe und kreiste eine halbe Stunde über dem Flughafen Augsburg. Bei dieser mit Bravour bestanden Leistungsprüfung verbrauchte der Außenläufermotor nur etwa 3 Kilowattstunden – die Hälfte der in den Lithium-Ionen-Akkus gespeicherten Energiemenge. Mit einem verbesserten Zweiblattpropeller mit verstellbarem Pitch erhofft man sich eine um 50 Prozent verbesserte Steigleistung und einen weiter optimierten Reisestromverbrauch, zu dem auch ein künftig einziehbares Fahrwerk seinen Beitrag leisten soll.
Technologischer Schulterschluss
Wer als „Nur“-Modellflieger Gelegenheit bekommt, einen Blick in den Technikbereich der Elektra One zu werfen, darf sich hier auf Anhieb zuhause fühlen. Der 14s-LiPo-Akku stammt von Kokam. Mit einer Ladespannung von 58 Volt bleibt man so im ungefährlichen Kleinspannungsbereich. Derzeit verwendet man aus Gründen der Sicherheit noch so genannte High-Power-Density-Typen mit 60 Amperestunden (Ah) Nennkapazität, die es nur auf etwa 140 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) Batteriegewicht bringen. Künftig sind energieoptimierte Akkus aus dem Laptopbereich geplant, die mit bis zu 240 Wh/kg mehrstündige Flugzeiten ermöglichen. Wie man sieht, feiern hier die im Modelbereich so hoch gehandelten C-Raten keine Zahlenorgien. Vielmehr setzt man auf Stromquellen mit hohem Energieinhalt. Wenn gewünscht, können dann mehrere Zellenpacks parallel geschaltet werden.
Auch der im vorderen Rumpfboden untergebrachte Motorcontroller ist ein Altbekannter: Der Spin-200 Ampere-Regler von Jeti liefert eine hinreichend belastbare Basis, um mit einem deutlich ausgedehnten Kühlkörper die beim Start notwendige Leistung von 16 Kilowatt (kW) zu kommutieren. Dafür bekam der Batterieraumdeckel eigens einen Lufteinlauf spendiert, der über einen dicken flexiblen Luftschlauch für den nötigen Kühlluftstrom sorgt.
Selbst der Motor ist für den Modellflieger kein Unbekannter. Der kurz bauende Außenläufer verfügt über einen Stator mit 36 Nuten, um den sich ein Rotor mit 42 Magnetpolen dreht. Drei in Reihe geschaltete 12-nut- / 14-pol-LRK-Motoren, wenn man so will. Der bei der Firma
Geiger Engineering von Dr. Ing. Werner Eck entwickelte Antrieb hat seine Tauglichkeit bereits bei selbst startenden Hängegleitern bewiesen. Für die Elektra One musste er lediglich etwas „getunt“ werden. Das nur 4.700 Gramm schwere Triebwerk mit 218 (Millimeter) mm Rotordurchmesser und nur 81 mm Länge –nspez = 44 Umdrehungen in der Minute pro Volt (U/min/V) – leistet 13,5 kW und bringt es kurzzeitig beim Start auf 16 kW. Der maximale Wirkungsgrad des Energiewandlers wird mit realistisch anmutenden >93 Prozent angegeben. Dadurch, dass der Motor an der Rumpfspitze hinter der Propellernabe quasi freiliegt, wird er hervorragend gekühlt. Im Flug dreht der Propeller mit 2.050 U/min.
Maßgeschneidert
Trotz aller Entwicklungserfolge im zurückliegenden Jahrzehnt ist der Elektroantrieb natürlich immer noch auf ein angepasstes Flugzeugkonzept angewiesen. Das Gologan-Baby Elektra One kann hier beispielsweise auf ein ausgeklügeltes Leichtbaukonzept verweisen. Die Maschine, bestehend aus Glasfasergewebe mit einzelnen Kohlefaserversteifungen, wiegt inklusive Motor und Propeller noch nicht einmal 100 kg. Sie kann trotzdem bis zu 110 kg Batterien und weitere 100 kg Nutzlast transportieren.
Die Elektra One ist erst ein viel versprechender Anfang in der manntragenden Luftfahrt. Die bisher gemachten Flugerfahrungen haben die Richtigkeit des Konzepts in vollem Umfang bestätigt. Mehrsitzige Projekte wie Elektra Two und Elektra Four sind bereits geplant. Angenehm fällt auch auf, dass man es bei dem Versuchsflugzeug Elektra One keineswegs mit einer rein zweckorientierten „Luftkuh“ zu tun hat. Vielmehr überzeugt sie auch mit einem attraktiven Design. Nun ja, was gut aussieht fliegt auch gut. War dies nicht schon immer so?
Im Sommer will Calin Gologan mit seiner Elektra One an der NASA-Greenflight-Challenge in den USA teilnehmen. Der Wettbewerb ist mit 1,5 Millionen Dollar dotiert. Wie er uns gegenüber anvertraute, ist er sehr zuversichtlich: „Wir haben gute Chancen, ihn zu gewinnen.“
Lesen Sie den gesamten Artikel in der Ausgabe 01/2011 vom Elektroflug-Magazin.
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