Klima- und Kühlungssysteme

Kühlung von Avionik-Komponenten

Aufgrund steigender Leistungsdichten im Bereich der Avionik-Komponenten von modernen Verkehrsflugzeugen erreicht die derzeitig angewendete Luftkühlung für die eingesetzten Rechnerarchitekturen die Grenzen der möglichen Ableitung thermischer Verlustleistung. Dies führt zu Überlegungen bzgl. alternativer Kühlungskonzepte, wobei die Flüssigkeitskühlung eine vielversprechende Lösung darstellt.

Die Ziele dieses Forschungsschwerpunktes im Rahmen des Projektes LICOS („Liquid Avionics Cooling System“) am Institut für Flugzeug-Systemtechnik sind zum einen die modellbasierte Untersuchung einer flüssig gekühlten Avionik-Systemarchitektur unter Verwendung verschiedener Simulationsumgebungen (Systemsimulation, komponentenbasierte CFD-Simulation), zum anderen der Aufbau eines Prüfstands zur Validierung der modellbasiert gewonnenen Erkenntnisse bzgl. des Systemverhaltens unter extremen Umgebungsbedingungen sowie möglichen Fehlerfällen.

Bordkühlsysteme

Die Entwicklung integrierter, leistungsfähiger und leichter Bordkühlsystem (Supplemental Cooling Systems) rückt im Zuge des gesteigerten Leistungs- und Komfortbedarfs in den Vordergrund. Dabei steht nicht mehr nur die Kühlung der Küchen (Galleys) im Fokus, sondern mehr und mehr auch die Wärmeabfuhr von elektrischen Verbrauchern wie Leistungselektroniken (Power Electronics), Avionik oder Unterhaltungselektronik (In-Flight Entertainment). Diese vielfältigen Anwendungsfälle setzen die stärkere Nutzung von Synergie-Effekten voraus, um den Entwicklungstrend hin zu kompakten, gewichtsreduzierten Kühlsystemen weiter verfolgen zu können. Zur Untersuchung unterschiedlicher Systemkonfigurationen mittels Simulationen wird eine umfangreiche Modellbibliothek aufgebaut. Die Nutzung von latenter Wärme gegenüber sensibler Wärme birgt das Potential reduzierter Massenströme, wodurch sowohl die Fluidmasse als auch der Leistungsbedarf gesenkt werden können. Desweiteren wurde im Projekt LaDis ein realitätsgetreuer Systemprüfstand eines mit dem zweiphasigen Kälteträger CO2 (R744) betriebenen Bordkühlsystems aufgebaut, mit dessen Hilfe unter anderem eine Modellvalidierung vorgenommen werden kann.