Tupan Tap Leichter Turbofan für Hybrid

Die Batterieenergiedichte ist immer noch ein Problem für Designer, die elektrische Luftfahrzeuge entwickeln wollen, die eine angemessene Nutzlast über eine nützliche Distanz transportieren können, aber das Team von Tupan Aircraft glaubt, eine seiner Meinung nach vernünftige Lösung gefunden zu haben. Tupans Familie von Hochgeschwindigkeitsdrohnen mit vertikalem Start und Landung (HSVTOL) kombiniert elektrischen Antrieb mit winzigen Jet-A-Turbinentriebwerken, um Geschwindigkeit, Nutzlastkapazität und Redundanz in einem kompakten und leistungsfähigen Paket zu liefern.

Tupan ist ein Start-up, das von einer Gruppe brasilianischer Ingenieure mit langjähriger Erfahrung in der Entwicklung von Antriebssystemen, Flugtests, Aerodynamik und autonomem Flug gegründet wurde. Das in Jacarei in der Nähe von São Paulo ansässige Unternehmen arbeitet mit Turbomachine in São José dos Campos an der Entwicklung der kleinen Turbinentriebwerke, die für das Design der Fahrzeuge Tupan-1000, -2000 und -3000 von entscheidender Bedeutung sind.

Alberto Pereira, CEO von Tupan, gründete Turbomachine, um einen kleinen stationären Turbogenerator für Petrobas zu entwickeln. Anschließend war er Mitentwickler eines 1-MW-Turbinentriebwerks und anschließend des TJ1000-Turbostrahltriebwerks für die MTC300-Marschflugkörper der brasilianischen Armee.

Mit einem Gewicht von nur 16 kg (35 Pfund) wird das Turbofan-Triebwerk von Tupan 180 kg Schub bei einem Nebenstromverhältnis von 2,5:1 liefern. Da ein niedriger Geräuschpegel ein wichtiges Ziel ist, verfügt der Motor über einen Axialventilator, einen Zentrifugalkompressor und eine zweistufige Turbine – allesamt Fadec-gesteuert.

Das Tupan-Flugzeug ist mit vier Turbinentriebwerken auf kurzen Flügeln an jeder Ecke eines flachen Rumpfes ausgestattet. Jeder Motor kann in vertikale oder horizontale Positionen gedreht werden. Jet-A wird in Tanks im Rumpf gelagert. Der größte Tupan kann bis zu 600 kg tragen, fliegt mit 850 km/h (528 mph) und hat eine maximale Reichweite von 1.200 km (746 Meilen). „Wir versuchen, die Herausforderungen des Hochgeschwindigkeits-VTOL-Flugs zu meistern“, sagte Pereira.

Der Kohlefaserrumpf enthält außerdem Batterien für vier Elektromotor-/Kanalgebläse-Antriebseinheiten, die als Ergänzung zu den Turbofan-Triebwerken für vertikalen Auftrieb sorgen. Laut Pereira ermöglicht das Design eine sichere Landung mit elektrischem Strom im Falle eines Ausfalls aller vier Triebwerke. Der Vorteil beider Triebwerkstypen besteht darin, dass die Elektromotoren viel schneller als Turbofans auf den Leistungsbedarf reagieren, sodass die Kombination für bestimmte Manöver flexibler ist.

Zusätzlich zur Batterieleistung für den Elektroantrieb treiben die Turbinentriebwerke Generatoren an, um das Batteriesystem mit Strom zu versorgen. Jeder Motor kann einen Motor und die ihn versorgenden Batterien versorgen, jedoch nicht alle Motoren gleichzeitig.

Bisher hat Tupan ein elektrisch angetriebenes ferngesteuertes Modell geflogen – die Tupan-RC 300 – und baut eine Fünf-Meter-Version. Der RC 300 kann eine Nutzlast von 2,5 kg bis zu 30 km bei einer Geschwindigkeit von 150 km/h transportieren, während der Tupan-1000 140 kg transportieren kann; 280 kg für den Tupan-2000; und 600 kg für den Tupan-3000.

Obwohl die Tupan-Flugzeuge vorerst für den Transport von Fracht und für andere unbemannte Anwendungen – einschließlich Brandbekämpfung, landwirtschaftliches Sprühen und Militär – konzipiert sind, plant das Unternehmen, irgendwann auch Passagierfahrzeuge zu entwickeln.

Das Unternehmen gab anZukunftsflug dass das Design einigermaßen modular ist, da die Turbofan-Triebwerke durch elektrische Antriebe für Anwendungen ausgetauscht werden könnten, bei denen die Turbinentriebwerke nicht benötigt werden. Ein Beispiel hierfür könnte das Sprühen in der Landwirtschaft sein, wo Kurzstreckenflüge mit schwerer Nutzlast die Norm sind.