Entwurf und Berechnung eines modularen Getriebes für Drehflügler

Abstract

Ziel dieser Diplomarbeit ist es, ein Hauptgetriebe eines neuen Drehflüglers mit einem maximalen Abfluggewicht von 3175kg zu konzipieren und mögliche Antriebsvarianten zu prüfen. Ein Getriebe für ein typisches Twin-Gasturbinen-Antriebssystem soll entwickelt werden, und darauf aufbauend, die Möglichkeit einer rein elektrischen Antriebslösung untersucht werden. Wie viele Elektromotoren sind hierfür notwendig und welche Energiespeichersysteme kämen in Frage? Es ist gelungen, ein Getriebe passend anzugleichen und somit die Basis für alle zu prüfenden Antriebssysteme zu schaffen. Es erweist sich, dass der traditionelle Antrieb gut umsetzbar ist, wo hingegen die elektromotorische Ausführung einige Schwierigkeiten offenbart, und zwar nicht unbedingt beim E-Motor selbst, sondern vielmehr bei den Akkumulatoren. Dieses Dokument macht deutlich, dass trotz existierender Technik und der Bestrebung hin zur klimaneutralen Fortbewegung, eine Realisierung kompliziert und problematisch bleibt. Um das Hauptgetriebe eines Hubschraubers zu entwickeln, muss man zuerst die gesamte Materie kennen lernen. Man muss verstehen, wie ein Drehflügler funktioniert, wie dessen Aufbau und dessen Funktion sind und welche Aufgaben von ihm erfüllt werden. Mit dem gesamten Themengebiet befasst sich nur eine begrenzte Personengruppe. Die Informationen sind spärlich und schwer zugänglich, über das nötige Detailwissen verfügen nur wenige Insider. Diese Diplomarbeit beinhaltet eine Machbarkeitsstudie. Aus den erhaltenen Lösungsvorschlägen kann die Erkenntnis gewonnen werden, dass eine alternative Antriebslösung noch nicht zeitnahe realisiert werden kann. Es bleibt die Frage der Verwendungsmöglichkeiten aufgrund der beschränkten Leistungsdichte von Akkumulatoren. Die Durchführung gestaltet sich wie ein „Blindflug“ (der Pilot hat keine Sicht und muss sich auf seine Instrumente verlassen): man hat eine Idee, überprüft diese mit Hilfe des Berechnungsprogramms und hofft auf einen Erfolg. Der Entwurf und die Berechnung eines modularen Getriebes für Drehflügler wurde ausschließlich für den Auftraggeber verfasst, sämtliche Anforderungen und Vorgaben seinerseits können erfüllt werden.

The aim of this diploma thesis is to design a main gearbox for a new rotorcraft with a maximum take-off weight of 3175kg and to examine possible propulsion variants. A gearbox for a typical twin gas turbine propulsion system is to be developed, and based on this, the possibility of an all-electric propulsion solution is to be investigated. How many electric motors are required for this and which energy storage systems could be considered?It has been possible to suitably adapt a gearbox and thus create the basis for all the drive systems to be tested. It turns out that the traditional drive can be implemented well, whereas the electric motor version reveals some difficulties, not necessarily with the electric motor itself, but rather with the accumulators.This document makes it clear that despite existing technology and the drive towards climate-neutral mobility, realization remains complicated and problematic.In order to develop the main gearbox of a helicopter, one must first learn about the whole subject. It is necessary to understand how a rotorcraft works, what its structure and function are, and what tasks are performed by it. Only a limited group of people is involved with the entire subject. Information is rare and difficult to access, and only a few insiders have the necessary detailed knowledge.This thesis contains a feasibility study. From the solution proposals obtained, it can be concluded that an alternative drive solution cannot yet be realized in the near future. There remains the question of the possible applications due to the limited power density of accumulators. The implementation is like a "blind flight" (the pilot has no sight and has to rely on his instruments): one has an idea, checks it with the help of the calculation program and hopes for a success.The design and calculation of a modular gearbox for rotorcraft was written exclusively for the client, all requirements and specifications on his part can be fulfilled.