[Translate to Englisch:] Antrieb E: Seele mit Patent

[Translate to Englisch:] Propulsion system

[Translate to Englisch:] The foundation for the Antares concept was laid with the patented electrical propulsion system of the  Antares 20E.

The electric motor EM42, with which the Antares 20E is equipped, is the only electric motor to this date, which is EASA certified as an aircraft motor. It is a DC brushless outrunner, which operates at voltages bet- ween 190V and 297V and currents up to 160A. In electric motors, high power is usually acheived by making the motor run at high RPMs. This is not what is desired for an aircraft motor that is to drive an efficient propeller. The EM42 generates a maximum of 42 kW of power while running at low speeds. In doing so, it generates a maximum torque of 216 Nm. The total efficiency of motor and controller is 90 percent.


Maximal neun Stunden Ladezeit und Fernsteuerung des Ladezyklus per SMS ermöglichen die Verfügbarkeit der Antares an jedem Flugtag.

[Translate to Englisch:] Steigdaten der Antares 20E bei einer Flugmasse von 560 kg

[Translate to Englisch:] Bislang unerreichte Leistungsdaten sind das Ergebnis dieses Ansatzes: hohe Steig­geschwindigkeiten (ca. 4,2 m/s beim Start), große Startüberhöhung (mehr als 3.500 m bei ruhiger Luft) und ein nahezu lautloser Flug.

Hohe Leistungsfähigkeit ist die eine Seite des innovativen und patentierten Antriebs­kon­zepts der Antares. Doch Alltagstauglichkeit braucht auch Zuverlässigkeit, Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Bedienkomfort. Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren hat der Antrieb eine systembedingt hohe Betriebssicherheit und läuft fast vibrationsfrei. Damit werden Zerrüttungs- und Dauerfestigkeitsprobleme vermieden. Zudem kommen nur relativ wenige, dafür extrem hochwertige Bauteile mit minimalem Ausfallrisiko zum Einsatz.

Und, nicht zuletzt: Die Wartung des Antriebs erfordert einen für Flugzeugtriebwerke einzigartig geringen Aufwand.

[Translate to Englisch:] Propeller

[Translate to Englisch:] Developed and optimized especially for the Antares 20E, the propeller blades are mounted directly onto the outrunner electric motor. A propeller diameter of 2 m / 6.6 ft leads to low RPM, high efficiency and low noise emissions. The available motor power is independent from density altitude, therefore the propeller is the only altitude dependent propulsive component. An increase in altitude of 3.000 m / 9.800 ft results in an efficiency loss of only 4 percent

Je höher das Flugzeug fliegt, desto schneller muss der Propeller drehen, um die Leistung des Motors abgeben zu können. In großen Höhen (> 3000 m) ist deshalb die zur Verfügung stehende Leistung durch die Maximaldrehzahl des Motors begrenzt. Aber selbst in einer Höhe von 4500 m erreicht die Antares 20E eine Steigrate von respektablen 1,8 – 2 m/s.

Damit bietet die Antares 20E beste Vorraussetzungen für den Betrieb auf hochgelegenen Flugplätzen und den Gebirgsflug.

[Translate to Englisch:] Antriebssteuerung

[Translate to Englisch:] Alle Funktionen des Antriebssystems, wie Ein- und Ausfahren des Antriebs, Bremsen und Ausrichten des Propellers sowie die Leistungssteuerung, werden über die patentierte Einhebelbedienung an der linken Cockpitwand gesteuert. Die Antriebsbedienung ist intuitiv und blind möglich, womit die Ablenkung des Piloten und das Risiko von Fehlbedienungen auf ein Minimum reduziert wird.

[Translate to Englisch:] Systemüberwachung

[Translate to Englisch:] Zur Überwachung der Systeme wie dem elektrischen Antrieb, dem Batteriesystem oder der Hydraulik dienen eine zentrale Rechnereinheit, eine Vielzahl von Sensoren und das große Farbdisplay im Instrumentenpilz.

Der Zentralrechner überwacht die verschiedenen Untersysteme und stellt alle relevanten Systemdaten zuzüglich einiger Fluginformationen auf dem großen Farbdisplay im Instrumentenpilz dar.

Erreicht ein Systemwert einen kritischen Bereich, wird der Wert farblich markiert dargestellt und eine gesprochene Audio-Warnung weist auf das Problem hin.

Vor dem Flug wird das große Display zur Abarbeitung der Checkliste genutzt, während der Pilot nach beendetem Flug die Flugdaten aus dem elektronischen Logbuch ablesen kann.

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Batteriesystem

Die Antares 23E ist mit einem Batteriesystem ausgestattet, das auf Lithium-Ionen Zellen des Typs SAFT VL41M basiert. Als erstes Unternehmen weltweit hat Lange Aviation diese Batterien verwendet. Im Laufe der Zeit hat eine beeindruckende Zahl anderer Anwender die Vorteile dieses Batterietyps zu schätzen gelernt, und das Anwendungsspektrum vergrößert sich stetig.

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Warum Lithium-Ionen-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. Verglichen mit anderen verfügbaren Lithium-Zellen (Li-Po, Li-Su) bieten die Batterien vom Typ SAFT VL41M sehr gute Hochstromfähigkeit und Zyklenfestigkeit. Das qualifiziert SAFT VL41M Li-Ion Zellen für den Einsatz als Energieträger im Flugzeug vor allen anderen marktgängigen Batterietypen.

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Lebenserwartung

Die Lebenserwartung der Batterie wird durch zwei Faktoren entscheidend beeinflusst:

  • die Zyklenanzahl
  • die natürliche Alterung

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Zyklenanzahl

Die Batteriekapazität nimmt mit zunehmender Zahl von Lade- und Entladevorgängen ab. Die Lebenserwartung der Batterie liegt nach neuesten Erkenntnisse bei mehr als 4500 SAE-Zyklen. Ein SAE-Zyklus steht für volles Aufladen der Batterie und eine Entladung auf 20% der Kapazität. Teilentladung bzw. –aufladung entspricht nur einem äquivalenten Anteil eines vollen Zyklus. Nach 4500 dieser SAE-Zyklen hat die Kapazität der Batterie auf 80% des Ausgangszustandes abgenommen. Für den Piloten bedeutet dies, dass die Batterie mindestens 10.800.000 Steigmeter ermöglicht, bevor sie ausgetauscht werden soll.

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Natürliche Alterung

In der Praxis relevanter ist die natürliche Alterung der Batterien. So empfiehlt sich der Wechsel der Batterien nach neuesten Erkenntnissen bei einer mittleren Lagertemperatur von 20°C nach ca. 20 Jahren. Auch dann hat die Batteriekapazität auf 80% der Anfangskapazität abgenommen.

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Verfügbarkeit

Als Benutzer von SAFT VL41M Batterien befindet sich Lange Aviation in guter Gesellschaft. So werden diese Akkus beispielsweise in den aktuellen europäischen Satelliten, der Militärdrohne RQ-4B Global Hawk, dem Joint Strike Fighter, dem Airbus 350 und vielen anderen Hochtechnologieanwendenungen eingebaut. Die Verfügbarkeit dieses Batteriesystems ist aufgrund der militärischen Verwendungen mindestens bis zum Jahr 2031 gesichert.