El
"Arcus E" es una variante igual a la versión de planeador puro con la adición de un motor eléctrico de tipo "Brushless" (trifásico DC/DC), el sistema que proveé la energía está formado por baterías recargable de litio, está motorizado por la empresa
Lange, productora de los planeadores eléctricos
"Antares".
Propulsión
El sistema de propulsión fue desarrollado especialmente para planeadores de alto rendimiento capaces de autodespegar, esto da por resultado un alto régimen de ascenso, una buena altura alcanzable y muy baja emisión sonora.
El rendimiento de este sistema de propulsión eléctrico es excelente y altamente fiable; este sistema ha estado volando en el "Antares 20E" desde 2003, acumuló en pruebas más de 10.000 horas, probando su calidad, fiabilidad y eficacia.
El motor
Responde al nombre de EM42, es un motor eléctrico, trifásico, sin escobillas (tipo "Brushless"), que trabaja con corriente contínua, utiliza una tensión de entre 190 y 288 voltios, y un consumo de 160 amperios, desarrolla una potencia de 57 hp, con una eficiencia total del 90% y un torque máximo de 216 Nm sobre un rango de 160 a 1.600 rpm.
Usa pocos componentes, el riesgo de falla está minimizado, causa muy poca vibraciones, y por lógica consecuencia no se producen inconvenientes relacionados con las vibraciones, con esto se aumenta la fiabilidad de sistema.
Todos los componentes eléctricos son anexos a la parte no móvil del motor. El motor contiene sólo 4 partes (2 rodamientos y 2 sellos en forma de anillo). La mecánica simple del motor dan por resultado un mantenimiento simple y barato con intervalos entre revisiones muy largos.
La viabilidad y funcionamiento del sistema de propulsión eléctrico fueron ensayados en el planeador "LF20" (Prototipo del "Antares") que sirvió de banco de pruebas volante. El primer vuelo del "LF20" tuvo lugar 5 de julio de 1999 en Zweibrücken, (Alemania), las pruebas del sistema de propulsión empezó los 4 años antes del primer vuelo del "Antares 20E", que aseguraron una alta fiabilidad del sistema desde el principio de la producción de serie.
La hélice
Las dos palas de la hélice están directamente soportadas al cilindro giratorio exterior del motor; el conjunto de las palas de la hélice-rotor tiene un diámetro de 2 metros, da por resultado una alta eficiencia y bajo ruido.
El motor eléctrico no es afectado por la disminución de la densidad del aire a medida que se va ganando altura, y deja a la hélice como la única parte del sistema de propulsión afectado por la altura.
A 3.000 metros de altura la hélice tiene una pérdida de eficiencia máxima del 4% comparado con el rendimiento al nivel del mar, esto hace al sistema de propulsión apto para operar en aeródromos de altura y para volar en montañas.
Emisión de ruido
Las emisiones de ruido del sistema de propulsión registrado, están en un nivel de emisión por debajo de 48dB, esto es el nivel más bajo registrado alguna vez. En el "Arcus E" un valor ligeramente más alto se puede esperar debido a su alto peso.
Sistema de control
El "Arcus" contiene varios subsistemas, los más importantes son el sistema de propulsión, el sistema de batería, hidráulica y cargador de batería.
El sistema de control es ejecutado por la computadora principal, utilizando numerosos sensores. Todos los parámetros del sistema de propulsión junto con otros datos de vuelo están visibles en una pantalla.
Cuando cualquier parámetro entra en un rango crítico, entonces será mostrado en la pantalla y es emitida una advertencia de audio vocal.
En modo de pre-vuelo, la unidad de exhibición muestra la lista de chequeo pre-vuelo. Después del vuelo, los datos principales del vuelo pueden ser leídos en un libro de vuelo electrónico.
El piloto asume que, mientras ninguna advertencia de audio se emite, todos los sistemas están funcionando correctamente, y pueden enfocarse por lo tanto enteramente en lo que esté acercándose a alrededor de la aeronave.
Es posible y beneficioso para la seguridad utilizar conectados a la computadora principal sensores para verificar de forma automática acciones auxiliares.
Por ejemplo:
Una advertencia será emitida si se intenta aplicar potencia al motor con los aerofrenos extendidos.
Una advertencia se emitirá si se intenta carretear con el "dolly" todavía colocado o si se intenta aterrizar con el tren de aterrizaje en la posición "Retraído".
Una advertencia será emitida si se intenta extender los aerofrenos con el tren de aterrizaje retraído.
La comunicación entre los diferentes subsistemas de la aeronave se realiza a través de dos sistemas seriales (CAN-bus) desarrollados originalmente por Bosch para la utilización en los sistemas de frenos ABS. Una característica distintiva del sistema CAN-bus es que su protocolo de transferencia de datos no permite la transferencia de datos que contengan errores. Esto ha llevado a fabricantes de aeronaves de mayor porte a utilizar el sistema CAN-bus en sus productos.
Modem GSM integrado
El sistema de propulsión tiene como equipo standard un modem GSM conectado a su computadora principal. Esto hace posible, usando SMS o computadora, leer el estado de la aeronave, descargar libros de vuelo y controlar la carga de la batería sin estar cerca de la aeronave. También es posible para los técnicos de Lange Aviation disponer de un sistema de monitoreo, mantenimiento de software y un sistema de diagnóstico de errores sin tener que enviar primero a personal de servicio.
Control de propulsión
Todas las funciones de sistema de propulsión, extensión y retracción del motor, posicionamiento de la hélice, así como la regulación de la potencia, todo se controla fácilmente y con un mínimo de esfuerzo usando el sencillo mecanismo de control ubicado sobre el lateral izquierdo de la cabina.
El control de la propulsión se realiza de manera intuitiva, y se puede ejecutar a ciegas, reduciendo errores de pilotaje por distracción y minimizando el riesgo de realizar un error de control.
Control de propulsión secundario
Un mecanismo de control secundario de propulsión se ha desarrollado, esto hace posible controlar el sistema de propulsión también desde el asiento posterior. Este control secundario estará disponible como una opción.
Sistema de batería
El "Arcus E" está equipado con un sistema de batería que utiliza celdas de Li-ion (iones de litio) de tipo SAFT VL41M. Lange Aviation es a nivel mundial el primer fabricante que utiliza estas celdas.
¿Por qué celdas de Li-ion?
El litio es los más limpio de todos los metales, el bajo peso y alto nivel de tensión del sistema da por resultado una alta densidad de energía específica. Comparado con otras celdas basadas en litio (Li-Po/Li-Su), las SAFT VL41M disponen de una capacidad de corriente muy alta. Esta cualidad de las celdas de Li-ion SAFT VL41M para el almacenamiento de energía en una aeronave sobrepasa a todas las otras celdas disponibles.
Cargador
Para que la batería pueda proveer aproximadamente 1,7 Kw, el cargador requiere 9 hs para cargar enteramente las baterías del "Arcus E". Se pueden realizar cargas parciales, el sistema Li-ion no posee ningún efecto de memoria. El cargador se puede ajustar para ser utilizado sobre redes de 230 ó 110 voltios de corriente alternada.
Se puede disponer de manera opcional de un cargador integrado dentro del fuselaje, este cargador hace fácil de recargar las baterías en cualquier aeródromo que uno aterrice.
Vida de batería
La expectativa de vida de la batería del "Arcus" está determinada por dos factores:
1._ El número de los ciclos de carga y descarga
2._ El envejecimiento químico natural
La capacidad de una batería disminuye con el número de ciclos de cargas y descargas. Según los últimos ensayos, la batería resistirá más de 3.000 ciclos de SAE. Un ciclo SAE consiste de una carga completa, y una descarga hasta el 20% de la capacidad de batería. Después de 3.000 ciclos SAE, las celdas retienen al menos el 80% de su capacidad original.
Envejecimiento natural
La baja de rendimiento de la batería es el envejecimiento químico natural de la batería. Si la batería es guardada a una temperatura media de 20ºC (68ºF), entonces es importante cambiar la batería después de 20 años. En este punto la batería tendrá una capacidad restante de 80% de la capacidad original.
Disponibilidad
Las celdas de SAFT VL41M es también usado en la mayor parte de los nuevos satélites europeos, el RQ-4B Global Hawk UAV, el F35 Joint Strike Fighter, el Airbus A380 y en muchas otras aplicaciones de alta tecnología.
Esto significa que las celdas que están siendo ahora incorporadas en el "Arcus E" estarán disponibles al menos hasta el año 2031.
Ubicación de la batería
Los dos paquetes de baterías están situados en una posición conveniente en el interior de los bordes de ataque de ambas alas. Los paquetes de baterías se instalan y remueven por una abertura en la costilla de la raíz alar. Cada uno de estos trabajos toma solamente 20 minutos de tiempo.
