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Elektroflug: Warum hat diese Jak-40 einen Propeller?

Russisches Forschungsprojekt Warum hat diese Jak-40 einen Propeller?

In den eisigen Weiten Sibiriens bereitet sich ein kurios aussehendes Flugzeug auf seine Erprobung vor. Es handelt sich um die Jakowlew Jak-40 des Forschungsinstituts SibNIA – allerdings mit einem Propeller in der Nase, angetrieben von einem Supraleiter-Motor.

Die Jak-40 von SibNIA, einem Forschungszentrum aus Nowosibirsk, hat in ihren mehr als 47 Lebensjahren schon jede Menge mitgemacht. 1973 gebaut, begann sie ihre Laufbahn als Regionaljet für Aeroflot in Litauen. Nach der Wende kam sie nach Sibirien, flog ab 1993 für SibNIA, gab ein Intermezzo im Charterverkehr, um sich im Anschluss daran wieder ganz der Forschung zu verschreiben. Für SibNIA testete die heute als RA-87251 registrierte Jak-40 Composite-Tragflächen und flog zuletzt mit zwei Honeywell- anstatt, wie früher, mit drei Iwtschenko-Triebwerken.

Honeywell am Heck, Propeller auf der Nase

Die beiden US-Turbofans hat das Flugzeug behalten, doch das ist nur noch Nebensache. Denn seit Dezember 2020 besitzt die Jak-40 nicht nur Motoren am Heck, sondern auch einen am Bug: SibNIA will mit der RA-87251 ins Elektro- und Hybridzeitalter einsteigen – und zwar so richtig: Der kleine Jet erhielt einen neuartigen Hochtemperatur-Supraleitermotor (HTSC) vom russischen Hersteller SuperOx, der einen auf der Flugzeugnase sitzenden Propeller antreibt. Der Motor soll nach Herstellerangaben 500 kW Leistung bringen und ist an ein Kühlsystem mit flüssigem Stickstoff angeschlossen, das den Supraleiter auf Betriebstempemperatur hält: minus 197° Celsius.

SibNIA
Der HTSC-Motor wird mit Hilfe flüssigen Stickstoffs auf Betriebstemperatur gehalten. Die liegt bei minus 197° Celsius.

"Elektro-Jak" soll demnächst fliegen

Aus Russland heißt es, dass der Wirkungsgrad dieser Art von E-Motor bei rund 98 Prozent liege. Die Leistungsdichte eines solchen Hochtemperatur-Supraleiters sei außerdem deutlich höher als bei herkömmlichen Elektromotoren, was ihn für Flugzeuge besonders attraktiv mache. Seine Feuertaufe im Standlauf hat der Supraleiter bereits kurz nach dem Einbau in die Jak-40 bestanden, Anfang Februar folgten in Nowosibirsk erste Rollversuche im Freien. Bei diesen Tests soll untersucht werden, wie sich die Komponenten des Elektromotors im Betrieb auf die Systeme des Flugzeugs auswirken. Anschließend soll die "Elektro-Jak" zu einer Reihe von Testflügen abheben.

Turbowelle im Heck

Der HTSC-Motor ist Teil eines hybriden Antriebssystems, das SibNIA mit der Jak-40 erproben möchte. Dort, wo bei einer normalen Jak-40 das mittlere Triebwerk sitzt, haben die Ingenieure zudem eine Turbowellen-Gasturbine installiert, die mit einem Elektrogenerator verbunden ist. In der Kabine führt das Flugzeug eine Reihe von Lithium-Ionen-Akkus mit.

Super-Ox
Erste Standläufe in der Halle erfolgten bereits Ende 2020. Am 5. Februar absolvierte die SibNIA-Jak erste Rolltests. Bald soll die Flugerprobung starten.

Tests sind bis 2022 geplant

Das Forschungsprojekt soll bis 2022 andauern und den SibNIA-Ingenieuren wichtige Erkenntnisse über die Anwendbarkeit solcher Antriebssysteme für die Luftfahrt liefern. Anvisiert ist die Entwicklung eines Elektro- oder Hybridantriebs für ein neun- bis 18-Sitziges Regionalflugzeug. Der Einsatz eines solchen Antriebs werde "den Kraftstoffverbrauch um bis zu 70% senken und die schädlichen Emissionen erheblich reduzieren", betont Andreij Dutow, einer der am Projekt beteiligten Forscher. Sergeij Samojlenkow, Generaldirektor von SuperOx, ergänzt stolz: "Wir sind die ersten, die mit den Tests im Rahmen eines fliegenden Labors beginnen."