Neue Flugzeugschlepper sparen tausende Tonnen Kerosin

TaxiBots sind Kraftpakete – rund 500 Kilowatt Antriebsleistung oder circa 800 PS hat die Narrow Body Variante. Für die Fortbewegung sorgen Elektromotoren in den Radpaaren der Narrow Body-Version. Der Antriebsstrang stammt hierbei von Siemens. Das Bild zeigt ein TaxiBot in Aktion am Frankfurter Flughafen. Picture credit: Lufthansa LEOS

Bisher bewältigen Flugzeuge die Strecke mit eigener Turbinenkraft. Das ist allerdings sehr unwirtschaftlich – bis zu einer Tonne Kerosin wird je nach Flugzeuggröße und Weglänge beim sogenannten Taxiing verbraucht. Deutlich effizienter ist es, die Flugzeuge über das Bugrad mit diesel-elektrisch angetriebenen Schleppern zum Start zu ziehen. Die Triebwerke bleiben dabei ausgeschaltet.

Nach umfangreichen Tests setzt die Lufthansa solche Taxiing Robots oder TaxiBots regulär am Frankfurter Flughafen ein. Das Unternehmen gibt an, dass sich mit den Schleppern alleine in Frankfurt pro Jahr rund 11.000 Tonnen Kersosin einsparen lassen. Die TaxiBots sind ein gemeinsames Projekt zwischen Siemens, der französischen TLD Gruppe, der Israel Aerospace Industries und Lufthansa LEOS.

TaxiBots sparen nicht nur Kerosin und Abgase, sie reduzieren auch die Belastung der Flugzeugtriebwerke und verlängern so deren Wartungsintervalle. Außerdem verursachen sie weniger Lärm als die Flugzeugturbinen. Die aktuell eingesetzten TaxiBots schleppen Flugzeuge mit einer Gangreihe, sogenannte Narrow Bodies wie den Airbus A320 oder die Boeing 737.

Sie sind nur halb so laut, als wenn die Flugzeuge selbst rollen. Pro Schleppvorgang spart eine Narrow Body Mission bis zu 150 Kilogramm Kerosin – seinen eigenen Energieverbrauch mit eingerechnet. In Kürze sollen Wide Body TaxiBots für Flugzeuge mit zwei Gangreihen wie den Airbus A380 oder die Boeing 747-400 auf dem französischen Testflughafen Chateauroux den Test-Betrieb aufnehmen. Sie sparen beim Schleppen der bis zu 600 Tonnen schweren Großflugzeuge bis zu eine Tonne Kerosin.

Diesel-elektrischer Hybridantrieb bringt die nötige Leistung

TaxiBots sind Kraftpakete – rund 500 Kilowatt Antriebsleistung oder circa 800 PS hat die Narrow Body-Variante, etwa ein Megawatt oder gut 1350 PS der Wide Body-TaxiBot. Für die Fortbewegung sorgen Elektromotoren in den vier bzw. sechs Radpaaren der Narrow Body- bzw. Wide Body-TaxiBots. Bei diesen wird jedes einzelne Rad von einem eigenen Elektromotor angetrieben.

Von Siemens stammt der Antriebsstrang, bestehend aus Generatoren, Elektromotoren, Umrichtern sowie Elektronik und Software. Viele Komponenten beruhen auf dem ELFA Hybridantriebssystem für Busse, wurden aber für die Anforderungen im TaxiBot – zum Beispiel hinsichtlich der hohen Drehmomente und kurzen Reaktionszeiten – speziell entwickelt oder angepasst.

Aus Sicherheitsgründen ist das System redundant ausgelegt: zwei Dieselmotoren treiben zwei Generatoren zur Stromerzeugung an, Umrichter wandeln den Strom passend für die Elektromotoren. Je nach Variante gibt es sechs oder 16 Umrichter.

Beim Wide Body-TaxiBot kann das System bei einem Fehler sogar in drei Teile aufgetrennt werden. So funktionieren in jedem Fall zwei Drittel des Antriebssystems. Die von Siemens entwickelte Elektronik schaltet dann – zum Beispiel bei einem Kurzschluss – ein Drittel automatisch ab.

Auch das Radmodul, das die Motoren für jedes Radpaar enthält, ist eine Neuentwicklung. Für die Wide Body-TaxiBots haben die Siemens-Ingenieure diese Technik noch einmal optimiert. Sie setzen auf Elektromotoren mit Permanentmagneten, die noch effizienter arbeiten als herkömmliche Asynchronmaschinen. Außerdem sind die Motoren komplett in das Radmodulgehäuse integriert.

Ebenfalls neu ist, dass die Elektromotoren für jedes Rad separat gesteuert werden können. Das ist zum Beispiel beim Lenken im Stand oder bei langsamer Fahrt von Vorteil, denn unter der tonnenschweren Last des Flugzeugs müssen die Räder mit viel Kraft gedreht werden. Um das zu erreichen, können beim Wide Body-TaxiBot die beiden Räder unterschiedlich stark oder entgegengesetzt angetrieben werden.

Wichtig für die Entwicklung der TaxiBots war, dass die Kontrolle des Flugzeugs weiterhin alleine beim Piloten liegt, wie es gesetzlich vorgeschrieben ist. Ein Schlepper könnte ein rollendes Flugzeug mit hunderten Tonnen Gewicht zum Beispiel nicht kontrolliert bremsen.

Falls der Pilot das Flugzeug über sein Hauptfahrwerk bremst, reagiert der TaxiBot innerhalb von 130 Millisekunden und bremst ebenfalls ab, damit das Bugrad keiner Belastung ausgesetzt ist. Das Bugrad des Flugzeugs ist deshalb über eine spezielle Vorrichtung am TaxiBot angebracht, die alle Lenk- und Bremsaktionen des Piloten registriert und in Steuerungsbefehle für die Räder des Schleppers umsetzt. Die Software zur Steuerung der Räder stammt ebenfalls von Siemens.

Herr Dr Norbert Aschenbrenner

Redaktion

Siemens AG
norbert.aschenbrenner@siemens.com

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