Projekte
Foto: Messe-Friedrichshafen
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Das Zusammenspiel von Technologie und Innovationsstreben
Die Luftfahrt arbeitet weltweit verstärkt an Lösungen, um die Fliegerei emissionsärmer zu machen. Welche Strategien und Technologien dahinterstecken, zeigen Aussteller auf der ILA Berlin 2024. Dabei beginnt die Geschichte der ILA bereits mit der ersten internationa- len Luftschifffahrt-Ausstellung vom 10. 7. bis 17. 10. 1909 in Frankfurt am Main. Wechsel- volle Standorte begleiteten das deutsche Schaufenster der Luftfahrt über Jahrzehnte bis zum heutigen Standort neben dem Großflughafen BER im Süden Berlins vom 9.-12. Juni. Die Luftfahrt ist ein beeindruckendes Zusammenspiel aus Technologie und Innovationsstreben und ermöglicht es uns heute mehr denn je, als globale Gesellschaft zusammenzuwachsen. Da- mit Fliegen auch in Zukunft Menschen verbinden kann, arbeiten Unternehmen und Wissenschaft auf der ganzen Welt daran, die Auswirkungen des Luftverkehrs auf Umwelt und Mensch zu mini- mieren. Das langfristige Ziel: Fliegen soll klimaneutral werden. Damit öffnet sich ein vollkommen neuer Ausstellungsbereich. Was auf der Straße schon Realität ist, könnte auch in der Luft funkti- onieren. Produzenten von Flugzeugen und Triebwerken arbeiten gemeinsam an elektrischen An- trieben. Und wie dieses Ziel in die Praxis umgesetzt werden kann, zeigt sich auch als zentrales Thema der ILA Berlin 2024. Die Internationale Luft- und Raumfahrtausstellung ILA dient als Platt- form für den Austausch von Ideen, Innovationen und bewährten sowie neuen Verfahren, um Flie- gen zukünftig nachhaltiger zu gestalten. Was bedeutet klimaneutrales Fliegen? Klimaneutrales Fliegen berücksichtigt eine breite Palette von Umweltaspekten, um den gesamten ökologischen Fußabdruck des Luftverkehrs zu minimieren und die Umweltbelastungen zu redu- zieren. Durch eine Kombination von Maßnahmen, wie beispielsweise die Verwendung effizienter Antriebssysteme und alternativer Treibstoffe sowie der parallelen Unterstützung von Projekten, die CO2 in der Atmosphäre reduzieren, soll die Luftfahrt in Zukunft umweltverträglicher werden. Zu wenig Luftfahrtförderung in Deutschland Zahlreiche Unternehmen und Start-ups leisten weltweit in diesen Bereichen bereits Pionierarbeit – und ihre Innovationen werden 2024 auf der ILA Berlin erlebbar. Hier präsentieren Akteure der Luftfahrtindustrie neben Lösungen für alternative Antriebssysteme, wie Wasserstoff- und Brenn- stoffzellenantriebe, auch die neuesten Fortschritte bei der Entwicklung nicht-fossiler Treibstoffe für Langstreckenflugzeuge. Traurige Wahrheit ist allerdings, dass die Bunderegierung, aber auch die Bundesländer nicht die hohe Bedeutung zumessen, wie etwa in Frankreich und Großbritan- nien. Bescheiden wirken deswegen die Beiträge der wenigen Start-ups wie die Firma Elektra So- lar, mit ihrem elektrischen Schulungsdoppelsitzer Elektra Trainer oder Vaeridions neunsitziger Microliner für zukünftige Kurzstreckendienste. Selbstverständlich elektrisch angetrieben! Luftfahrt, die elektrifiziert Flugtaxis könnten das neue Zauberwort sein: Die Elektrifizierung von Antrieben spielt besonders beim nachhaltigen Ausbau von regionalem und lokalem Luftverkehr eine entscheidende Rolle. Anstelle von Verbrennungsmotoren werden hierfür Elektromotoren entwickelt, die wahlweise mit Batterien oder Brennstoffzellen betrieben werden können. Im Optimalfall können entsprechende Flugzeuge Klimaneutralität im Flugbetrieb gewährleisten. Lilium präsentiert dabei neben anderen VTOL-Herstellern, einschließlich Airbus eine Schlüsselrolle. Leider auf der ILA immer noch nicht zum Vorführungsflug bereit, weil Zulassungsauflagen an diesem faszinierenden Flugzeugkonzept noch nicht erfüllt sind.
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Das DLR ist Bindeglied zwischen Forschung und Luftfahrtindustrie
Jetzt serienreif: Der Elektra Trainer wurde mit fast ausschließlich privatem Kapital entwickelt.
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Münchener Entwicklung eines rein elektrischen Neusitzer für Kurzstreckeneinsatz
Bild: Vaeridion
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Airtaxis zur Verkehrsentlastung 2030 werden gut 60 Prozent aller Menschen in Metropolen leben. Flugtaxis, elektrisch betriebene Multicopter oder STOL-Flugzeuge sollen die Mobilität der Stadtbewohner revolutionieren und die Straßen entlasten. In Europa werden die ersten Airtaxis schon bald starten und landen. Das Grundkonzept für die Luftraumintegration steht bereit, allerdings fehlen noch die nötige Infrastruk- tur und vor allem die Zertifizierung der Fluggeräte. Das gilt insbesondere für kleinere und größere Flugzeuge an nahezu jedem Flugplatz und Flughafen. Kraftstoff der Zukunft: Sustainable Aviation Fuels (SAF) Bisher werden Flugzeuge vor allem mit Kerosin betrieben. Das ist einfach! Das könnte zukünftig durch nachhaltigere Alternativen ersetzt werden könnte. Weltweit wird an Sustainable Aviation Fuels (SAF) gearbeitet, welche aus nichtfossilen Rohstoffen produziert werden. Experten sprech-
en da von Brückentechnologien, bis möglichweise echte Alternativen wie die Wasserstoffdirekt- verbrennung in Turbinentriebwerken umgesetzt werden können. ILA Berlin 2024: Highlights für Privat- und Fachpublikum vom 5. bis 9. Juni 2024 Wer die Zukunft der Luftfahrt mit eigenen Augen erleben will, hat auf der ILA Berlin die Gelegenheit dazu. Als eine der bedeutendsten internationalen Luft- und Raumfahrtmessen bringt sie alle relevanten Akteure der Branche sowie Wissenschaft und Politik zusammen. Gleichzeitig macht sie technologische Innovationen für klimaneutrales Fliegen für Besucherinnen und Besucher greifbar – wortwörtlich. In vier Ausstellungshallen vom 5. bis 9 Juni und auf einem attraktiven Freigelände gibt es unter anderem in einer statischen Schau neu entwickelte Flugzeuge und Flugsysteme zu sehen. Dazu die täglichen Air Shows, aber auch inklusive des in Deutschland entwickelten Elektroflugzeugs, der Beginn der leisen und CO2-freien Revolution am Himmel. .
02.05 2024
ILA Berlin ILA Berlin
Mock-up des eVTOL-Fünfsitzers, der noch dieses Jahr flügge werden soll
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Foto: Messe-Friedrichshafen
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Das DLR zeigt Flugzeugkonfigurationen der Zukunft
Seit vier Jahren arbeiteten 20 Forschungsinstitute des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam im Projekt EXACT (Exploration of Electric Aircraft Concepts and Technologies) an den Entwürfen emissionsarmer Verkehrsflugzeuge. Das Ergebnis: Es ist möglich, die Klimawirkung des Luftverkehrs deutlich bei gleichzeitiger wirtschaftlicher Wettbewerbsfähigkeit zu reduzieren. Vom 7. bis 8. Mai 2024 wurden die Ergebnisse 170 Teilnehmenden aus Industrie und Forschung bei den EXACT Public Days am DLR-Standort in Hamburg-Finkenwerder im Dialog vorgestellt. „Als Europas größte Einrichtung für die Luftfahrtforschung haben wir alle Kompetenzen an Bord, um neuartige Flugzeugkonfigurationen detailliert vorauszulegen“, betont DLR- Bereichsvorstand Luftfahrt Dr. Markus Fischer. „Zudem ist es wichtig, dass alle Partner aus Industrie und Forschung an einem Strang ziehen.“ Dr. Björn Nagel, Direktor des Hamburger DLR-Instituts für Systemarchitekturen in der Luftfahrt, ergänzt: „Über die Erkennt-nisse möchten wir uns mit Flugzeugbauern, Zulie- ferern und anderen Forschungseinrichtungen austauschen. Bei der Erforschung ökolo- gischer Flugzeugkonzepte zeigt sich, dass die Auswirkung der Luftfahrt auf das Klima um mindestens 80 Prozent redu-ziert werden kann und die Kosten dabei nicht steigen.“ Als vielversprechendste, emissionsarme und wirtschaftliche Flugzeugkonzepte für die Kurz- und Mittelstrecke für 250 Passagiere haben sich drei herauskristallisiert: „Was auf den ersten Blick vielleicht überraschen mag, ist die Tatsache, dass das batte- rie-elektrische Hybrid-Konzept am allerbesten abgeschnitten hat. Aufgrund der hohen Masse der Batterien und der eher geringen Reichweiten, galt der Betrieb mit Batterien bislang eher als vielversprechend für kleinere Flugzeuge bei dem Einsatz auf der Kurz- strecke. Tatsächlich ermöglicht die Plug-in-Hybrid-Architektur aber, dass auch größere marktrelevante Flugzeuge damit angetrieben werden können“, sagt Daniel Silberhorn Leiter des EXACT-Projekts. Geringe Produktionskosten und eine schnelle Ladefähigkeit gewährleisten die Wirtschaftlichkeit des Flugzeugs. Batterie-elektrisch betrieben könnte so ein Flugzeug 500 Kilometer zurücklegen, hybrid-elektrisch zusätzlich mit nachhalti- gen Treibstoffen sogar bis zu 2.800 Kilometer. Die Technologie für Turboprop-Flugzeuge befindet sich bereits seit vielen Jahren in der praktischen Anwendung, allerdings vornehmlich im regionalen Einsatz. Bei einer gerin- geren Reisegeschwindigkeit verbrauche das Flugzeug signifikant weniger Treibstoff. Da- mit ist diese Option nicht nur ökologisch vorteilhaft, sondern lohnt sich für Airlines trotz- dem auch aus wirtschaftlicher Sicht. Mit fossilen Treibstoffen betrieben, verringert sich die Wirkung auf das Klima bereits um mehr als 40 Prozent, beim Einsatz von nachhal- tigen Treibstoffen würde sich die Auswirkung auf das Klima noch weiter reduzieren. - Die Wirtschaftlichkeit des Wasserstoff-Antriebs Wasserstoff-betriebene Flugzeuge können die Klimaauswirkungen um mindestens 80 Prozent reduzieren. Ob sie allerdings auch wirtschaftlich attraktiv sind, hängt wesentlich von den Produktionskosten für Wasserstoff und synthetisches Kerosin ab. Brennstoff- zellen zur Unterstützung auf dem Rollfeld, im Sinkflug oder der Bordsysteme hätten ei- ne deutliche Emissionsminderung bis 1.500 Kilometer Reichweite zur Folge. Simulation von der Energiegewinnung bis zum Recycling Im EXACT-Projekt hat das DLR ein Simulationsframework entwickelt. Es ermöglicht an- hand einer Vielzahl von Parametern – von der Energieproduktion, der Flugzeugkon- struktion bis hin zur Klimawirkung und der Gesamtbewertung des Lufttransportsystems – Berechnungen zu erstellen. Damit haben die Forschenden detailliert gezeigt, wie neue klimaverträgliche Flugzeuge aussehen können. Zu jeder möglichen Antriebstechnologie gibt es so auch Informationen wie entsprechende Komponenten oder Leichtbaustruk- turen beschaffen sein müssen. „Seit Anfang des Projekts haben wir schrittweise vielfältige Technologieoptionen mitein- ander verglichen und sind so zu den drei Favoriten gekommen“, sagt Daniel Silberhorn. „Das Simulationsframework können wir dafür nutzen alle Szenarien auch mit aktuellen Gegebenheiten, zum Beispiel Energiepreisen oder neuen Flugzeugtechnologien, schnell neu zu berechnen.“
Foto: ZeroAvia
10.05.2024
Das DLR ist Europas größte Luftfahrt-Forschungseinrichtung
Batterie-Hybrid-Antriebe sind überraschend gut
Wird das die Zukunft? Wasserstoffbetriebene Turbofans. Brennstoffzellen zur Unter- stützung des Rollbetriebs am Boden in der übrigen Bordsysteme. Reicht für 250 Pax.
Für die Kurz-und Mittelstrecke ergeben sich drei Grundkonzepte
Klimaverbesserung ohne Kostensteigerung
DLR DLR
Varianten des Plug-in-Hybrides: Mit 27 Tonnen Batterien reduziert sich der Energieverbrauch auf 9 kWh/Person auf 100 km. Vergleich KFZ= 15 kWh. Verteilte Antriebe machen‘s möglich.
Kurzstrecken-Turboprop-Flugzeug
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02.05 2024
ILA Berlin ILA Berlin
Details in der Zusammenarbeit ausarbeiten In einem Folgeprojekt geht es darum, technische Details, wie die genauen aerodynamischen Eigenschaf- ten der Flugzeuge oder das exakte Gewicht eines Wasserstofftanks detaillierter zu definieren. Zusammen mit Flugzeugbauern, Zulieferern und Forschungseinrichtungen soll während eines kollaborativen Aus- tausches der Designprozesses eines möglichen neuen Flugzeugs stetig angepasst werden. „Aus unserer Forschung resultieren Virtuelle Produkte, in denen das Zusammenwirken verschiedener Technologien abgebildet ist. In der Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen möchten wir das Potenzial und die Randbedingungen für den Transfer in das nächste reale Produkt konkretisieren. In der Zusam- menarbeit mit anderen Forschungseinrichtungen ergeben sich viele Synergien mit unserem gesamt- systemischen Ansatz“, sagte Björn Nagel.
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Foto: Messe-Friedrichshafen
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Wie die Kyogentechnik zu Höchstleistungen führen wird
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Supraleitende Technik soll Wasserstoffflugzeugentwicklung beschleunigen
Man darf nicht an die Grenzen der Materialbelastungen kommen
Visionäre Darstellung eines zweimotorigen Brennstoffzellenflugzeugs, dessen Markt- einführung nach Angabe von Airbus nicht vor 2035 zu erwarten ist
Erste klare Aussagen von Airbus Experten
Heliumkreislauf für die Zwei-Magawatt-Antriebsklasse
Chematische Drastellung des kyogenen Kreislaufes zu Kühlung des kopletten Antriebsstranges durch flüssiges Helium
Der Technologieträger Cryprop wird die Richtung zukünftiger Airbusse bestimmen
Foto: Whisper Aero
02.05 2024
ILA Berlin ILA Berlin
Leistungsgrenzen mechanischer oder elektrischer Übertragungsmengen sind durch ihre Physik gesetzt, das ist besonders bei Getrieben, Kabeln, Wicklungen der Motoren und den Leistungselektroniken bekannt. In der Luftfahrt wegen ihres Massenbedarfs häufig unzureichend. Der Austausch durch leichtere Materialen oder die Optimierung der Strukturköper selbst ist aber nur eine der Varianten, um geplanten Anwendungen den- noch möglich zu machen. Die Anwendung einer zwar aufwendigen aber hocheffektiven Zusatztechnologie stellt die Anpassung auf die Kryotechnologie dar. Dazu hat Airbus UpNext, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft von Airbus, einen neuen Technologiedemonstrator auf den Markt gebracht, um die Reifung supraleitender Technologien für den Einsatz in elektrischen Antriebssystemen eines zukünftigen was- serstoffbetriebenen Flugzeugs zu beschleunigen. Der neue Demonstrator mit dem Namen Cryoprop wird ein supraleitendes elektrisches Antriebssystem der Zwei-Megawatt-Klasse integrieren und reifen lassen, das mit flüssi- gem Wasserstoff über einen Helium-Rezirkulationskreislauf gekühlt wird und von Airbus- Teams in Toulouse (Frankreich) und Ottobrunn (Deutschland) entwickelt wurde. „Unsere bisherigen Demonstratoren haben gezeigt, dass supraleitende Technologien ein Schlüsselfaktor für die Hochleistungselektrifizierung künftiger wasserstoffbetriebener Flugzeuge sein würden. Ich bin fest davon überzeugt, dass der neue Demonstrator zu Leistungsverbesserungen des Antriebssystems führen wird, was sich in einem erhebli- chen Potenzial zur Gewichts- und Kraftstoffeinsparung niederschlägt“, sagte Michael Augello, CEO Airbus UpNext. Airbus entwickelt seit mehreren Jahren supraleitende Technologien für elektrische Hochleistungsantriebe und gipfelte letztes Jahr in der Inbetriebnahme eines integrierten 500-kW-Kryogenantriebssystems. Hauptkriterium ist etwa bei Gehäusen die Wärmeab- fuhr, um die Material nicht der Höchsttemperaturbelastung auszusetzen, was auch zu Verspannungen und ebenso zu masslichen Veränderungen führt. Viel entscheidender aber sind höhere Ströme und deren Zuführungen. Es ist bekannt, dass tiefgekühlte el- ektrische Leitungen zu Superleiterleitern werden, wobei die Verluste gegen Null gehen. Bekannt darüber sind die russischen Forschungsergebnisse an Erprobungsträgern. Cryoprop von Airbus wird das Potenzial supraleitender Technologien für zukünftige Flug- zeuganwendungen bestätigen und alle Aspekte im Zusammenhang mit Sicherheit, In- dustrialisierung, Wartung und Betrieb bewerten. Dieser Demonstrator wird Airbus auch die Möglichkeit geben, erstklassiges internes Fachwissen zu entwickeln und ein neues Ökosystem zu fördern, um die Einführung neuer Produkte in Bereichen wie supraleiten- den Kabeln, Motoren, kryogener Leistungselektronik und kryogenen Kühlsystemen zu beschleunigen. Mit dieser Entwicklung stellt sich Airbus auf eine höherere Stufe gegenüber den jetzigen Entwicklungen von Antriebssystemen auf Basis von Brennstoffzellen-Systemen bereits bekannter Entwickler. Die Kryogentechnik bietet sich an Antriebsstränge ganzheitlich zu betrachten.
Bild: Airbus
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Airbus habt sich von bekannten Start-ups mit Cryoprop bereits ab
24.05.2024
Airbus UpNext Airbus UpNext

Elektrisches Fliegen - die Zukunftsperspektive

Elektrisches Fliegen - die Zukunftsperspektive

Electric Flight
Deutsche Meisterschau: ILA 24
Foto: Messe Berlin
Lösungsvorschläge
Bild: DLR
Perfekt gekühlt - für Superleistungen
Bild: Airbus
Projekte
Zusammenspiel von Technologie und Innovation
Das DLR ist Bindeglied zwischen Forschung und Luftfahrtindustrie
Der Elektra Trainer ist jetzt inzwischen serienreif!
Foto: Elektra Solar
Münchener Entwicklung eines rein elektrischen Neunsitzers
Bild: Vaeridion
Bild: Lilium
02.05 2024
ILA Berlin ILA Berlin
Soll dieses Jahr noch fliegen: Mock-up des eVTOL-Fünfsitzers Lilium
Die Luftfahrt arbeitet weltweit verstärkt an Lösungen, um die Fliege- rei emissionsärmer zu machen. Welche Strategien und Technologien dahinterstecken, zeigen Aussteller auf der ILA Berlin 2024. Dabei be- ginnt die Geschichte der ILA bereits mit der ersten internationalen Luftschifffahrt-Ausstellung vom 10. Juli bis 17. Oktober 1909 in Frankfurt am Main. Wechselvolle Standorte begleiteten das deutsche Schaufenster der Luftfahrt über Jahrzehnte bis zum heutigen Stand- ort neben dem Großflughafen BER im Süden Berlins vom 9.-12. Juni
Die Luftfahrt ist ein beeindrucken- des Zusammenspiel aus Techno- logie und Innovationsstreben und ermöglicht es uns heute mehr denn je, als globale Gesellschaft zusam- menzuwachsen. Damit Fliegen auch in Zukunft Menschen verbin- den kann, arbeiten Unternehmen und Wissenschaft auf der ganzen Welt daran, die Auswirkungen des Luftverkehrs auf Umwelt und Mensch zu minimieren. Das lang- fristige Ziel: Fliegen soll klimaneu- tral werden. Damit öffnet sich ein vollkommen neuer Ausstellungs-
bereich. Was auf der Straße schon Realität ist, könnte auch in der Luft funktionieren. Produzenten von Flugzeugen und Triebwerken ar- beiten gemeinsam an elektrischen Antrieben. Und wie dieses Ziel in die Praxis umgesetzt werden kann, zeigt sich auch als zentrales The- ma der ILA Berlin 2024. Die Inter- nationale Luft- und Raumfahrtaus- stellung ILA dient als Plattform für den Austausch von Ideen, Innova- tionen und bewährten sowie neuen Verfahren, um Fliegen zukünftig nachhaltiger zu gestalten.
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Klimaneutrales Fliegen? Klimaneutrales Fliegen berücksich- tigt eine breite Palette von Umwelt- aspekten, um den gesamten öko- logischen Fußabdruck des Luftve- rkehrs zu minimieren und die Um- weltbelastungen zu reduzieren. Durch eine Kombination von Maß- nahmen, wie beispielsweise die Verwendung effizienter Antriebs- systeme und alternativer Treibstoffe sowie der parallelen Unterstützung von Projekten, die CO2 in der At- mosphäre reduzieren, soll die Luft- fahrt in Zukunft umweltverträglicher werden. Deutsche Luftfahrtförderung Zahlreiche Unternehmen und Start- ups leisten weltweit in diesen Be- eichen bereits Pionierarbeit – und ihre Innovationen werden 2024 auf der ILA Berlin erlebbar. Hier prä-
sentieren Akteure der Luftfahrt- industrie neben Lösungen für al- ternative Antriebssysteme, wie Wasserstoff- und Brennstoffzellen- antriebe, auch die neuesten Fort- schritte bei der Entwicklung nicht- fossiler Treibstoffe für Langstrek- kenflugzeuge. Traurige Wahrheit ist allerdings, dass die Bunderegie- rung, aber auch die Bundeslän-der nicht die hohe Bedeutung zumes- sen, wie etwa in Frankreich und Großbritannien. Bescheiden wirken deswegen die Beiträge der weni- gen Start-ups wie die Firma Elektra Solar, mit ihrem elektrischen Schulungsdoppelsitzer Elektra Trainer oder Vaeridions neunsit- ziger Microliner für zukünftige Kurzstreckendienste. Selbstver- ständlich elektrisch angetrieben!
Kraftstoff der Zukunft: Sustainable Aviation Fuels SAF Bisher werden Flugzeuge vor allem mit Kerosin betrieben. Das ist ein- fach! Das könnte zukünftig durch nachhaltigere Alternativen ersetzt werden könnte. Weltweit wird an Sustainable Aviation Fuels (SAF)
gearbeitet, welche aus nichtfos- silen Rohstoffen produziert werden. Experten sprechen da von Brük- kentechnologien, bis möglicher- weise echte Alternativen wie die Wasserstoffdirektverbrennung in Turbinentriebwerken umgesetzt werden können.
ILA Berlin 2024: Highlights für Privat- und Fachpublikum Wer die Zukunft der Luftfahrt mit eigenen Augen erleben will, hat auf der ILA Berlin die Gelegenheit da- zu. Als eine der bedeutendsten in- ternationalen Luft- und Raumfahrt- messen bringt sie alle relevanten Akteure der Branche sowie Wis- senschaft und Politik zusammen. Gleichzeitig macht sie technologi- sche Innovationen für klimaneu- trales Fliegen für Besucherinnen
und Besucher greifbar – wortwört- lich. In vier Ausstellungshallen vom 5. bis 9 Juni und auf einem attrak- tiven Freigelände gibt es unter an- derem in einer statischen Schau neu entwickelte Flugzeuge und Flugsysteme zu sehen. Dazu die täglichen Air Shows, aber auch in- klusive des in Deutschland ent- wickelten Elektroflugzeugs, der Beginn der leisen und CO2-freien Revolution am Himmel. .
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Foto: Messe-Friedrichshafen
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Das DLR zeigt Flugzeugkonfigurationen der Zukunft
10.05.2024
Größte Forschungseinrichtung
Wird das die Zukunft? Wasserstoffbetriebene Turbofans. Brennstoffzellen zur Unterstützung des Rollbetriebs am Boden in der übrigen Bordsysteme. Reicht für 250 Pax.
Drei Grundkonzepte
Klimaverbesserung garantiert
DLR DLR
Varianten des Plug-in-Hybrides: Mit 27 Tonnen Batterien reduziert sich der Energieverbrauch auf 9 kWh/Person auf 100 km. Vergleich KFZ= 15 kWh. Verteilte Antriebe machen‘s möglich.
Foto: Whisper Aero
02.05 2024
ILA Berlin ILA Berlin
Seit vier Jahren arbeiteten 20 For- schungsinstitute des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam im Projekt EX ACT (Exploration of Electric Aircraft Concepts and Technologies) an den Entwürfen emissionsarmer Verkehrsflugzeuge. Das Ergebnis: Es ist möglich, die Klimawirkung des Luftverkehrs deutlich bei gleichzeitiger wirtschaftlicher Wett- bewerbsfähigkeit zu reduzieren. Vom 7. bis 8. Mai 2024 wurden die Ergebnisse 170 Teilnehmenden aus Industrie und Forschung bei den EXACT Public Days am DLR- Standort in Hamburg-Finkenwerder im Dialog vorgestellt. „Als Europas größte Einrichtung für die Luftfahrtforschung haben wir alle Kompetenzen an Bord, um neuartige Flugzeugkonfigurationen detailliert vorauszulegen“, betont DLR-Bereichsvorstand Luftfahrt Dr.
Markus Fischer. „Zudem ist es wichtig, dass alle Partner aus Industrie und Forschung an einem Strang ziehen.“ Dr. Björn Nagel, Direktor des Ham- burger DLR-Instituts für Systemar- chitekturen in der Luftfahrt, er- gänzt: „Über die Erkenntnisse möchten wir uns mit Flugzeugbau- ern, Zulieferern und anderen For- schungseinrichtungen austausch- en. Bei der Erforschung ökologi- scher Flugzeugkonzepte zeigt sich, dass die Auswirkung der Luftfahrt auf das Klima um mindestens 80 Prozent reduziert werden kann und die Kosten dabei nicht steigen.“ Als vielversprechendste, emis- sionsarme und wirtschaftliche Flugzeugkonzepte für die Kurz- und Mittelstrecke für 250 Passa- giere haben sich drei heraus- kristallisiert:
-
Batterie-Hybrid-Antriebe „Was auf den ersten Blick vielleicht überraschen mag, ist die Tatsache, dass das batterie-elektrische Hy- brid-Konzept am allerbesten abge- schnitten hat. Aufgrund der hohen Masse der Batterien und der eher geringen Reichweiten, galt der Be- trieb mit Batterien bislang eher als vielversprechend für kleinere Flug- zeuge bei dem Einsatz auf der Kurzstrecke. Tatsächlich ermöglicht die Plug-in-Hybrid-Architektur aber, dass auch größere marktrelevante Flugzeuge damit angetrieben wer- den können“, sagt Daniel Silber- horn Leiter des EXACT-Projekts. Geringe Produktionskosten und eine schnelle Ladefähigkeit ge- währl-isten die Wirtschaftlichkeit des Flugzeugs. Batterie-elektrisch betrieben könnte so ein Flugzeug 500 Kilometer zurücklegen, hybrid-
elektrisch zusätzlich mit nachhalti- gen Treibstoffen sogar bis zu 2.800 Kilometer. Kurzstrecken-Turboprops Die Technologie für Turboprop- Flugzeuge befindet sich bereits seit vielen Jahren in der praktischen Anwendung, allerdings vornehm- lich im regionalen Einsatz. Bei ei- ner geringeren Reisegeschwindig- keit verbrauche das Flugzeug sig- nifikant weniger Treibstoff. Damit ist diese Option nicht nur ökolo- gisch vorteilhaft, sondern lohnt sich für Airlines trotzdem auch aus wirt- schaftlicher Sicht. Mit fossilen Treibstoffen betrieben, verringert sich die Wirkung auf das Klima bereits um mehr als 40 Prozent, beim Einsatz von nachaltigen Treibstoffen würde sich die Aus- wirkung auf das Klima noch weiter reduzieren. -
Foto: ZeroAvia
Wasserstoffbetriebene Flugzeuge können die Klimaauswirkungen um mindestens 80 Prozent reduzieren. Ob sie allerdings auch wirtschaft- lich attraktiv sind, hängt wesentlich von den Produktionskosten für Wasserstoff und synthetisches Ke- rosin ab. Brennstoffzellen zur Un- terstützung auf dem Rollfeld, im Sinkflug oder der Bordsysteme hät- ten eine deutiche Emissionsminde- rung bis 1.500 Kilometer Reichwei- te zur Folge. Voraussage durch Simulation Im EXACT-Projekt hat das DLR ein Simulationsframework entwickelt. Es ermöglicht anhand einer Viel- zahl von Parametern – von der Energieproduktion, der Flugzeug- konstruktion bis hin zur Klimawir- kung und der Gesamtbewertung des Lufttransportsystems – Berech- nungen zu erstellen. Damit haben die Forschenden detailliert gezeigt, wie neue klimaverträgliche Flug- zeuge aussehen können. Zu jeder möglichen Antriebstechnologie gibt es so auch Informationen wie ent- sprechende Komponenten oder Leichtbaustrukturen beschaffen sein müssen. „Seit Anfang des Projekts haben wir schrittweise vielfältige Technologie- optionen miteinander verglichen und sind so zu den drei Favoriten gekommen“, sagt Daniel Silber-
horn. „Das Simulationsframework können wir dafür nutzen alle Sze- narien auch mit aktuellen Gege- benheiten, zum Beispiel Energie- preisen oder neuen Flugzeugtech- nologien, schnell neu zu berech- nen.“ Den Designprozess anpassen In einem Folgeprojekt geht es da- rum, technische Details, wie die genauen aerodynamischen Eigen- nschaften der Flugzeuge oder das exakte Gewicht eines Wasserstoff- tanks detaillierter zu definieren. Zusammen mit Flugzeugbauern, Zulieferern und Forschungsein- richtungen soll während eines kol- laborativen Austausches der De- signprozesses eines möglichen neuen Flugzeugs stetig angepasst werden. „Aus unserer Forschung resultieren Virtuelle Produkte, in denen das Zusammenwirken verschiedener Technologien abgebildet ist. In der Zusammenarbeit mit Industrieun- ternehmen möchten wir das Po- tenzial und die Randbedingungen für den Transfer in das nächste reale Produkt konkretisieren. In der Zusammenarbeit mit anderen For- schungseinrichtungen ergeben sich viele Synergien mit unserem gesamt-systemischen Ansatz“, sagte Björn Nagel.
Bild: DLR
Bild: DLR
Bild: DLR
Foto: Messe-Friedrichshafen
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Foto: Messe-Friedrichshafen
Mit Kyogentechnik Höchstleistungen ermöglichen
Supraleitende Technologie
Materialbelastungen umgehen
Zweimotoriges Brennstoffzellenflugzeugs, dessen Marktein- führung laut Airbus nicht vor 2035 zu erwarten ist
Erste klare Aussagen von Airbus
Heliumkreislauf für die Zwei-Magawatt-Antriebsklasse
Cryprop wird die Entwicklungsrichtung von Airbus bestimmen
Foto: Whisper Aero
Airbusist eine Länge voraus
24.05.2024
Airbus UpNext Airbus UpNext
Leistungsgrenzen mechanischer oder elektrischer Übertragungs- mengen sind durch ihre Physik ge- setzt, das ist besonders bei Getrie- ben, Kabeln, Wicklungen der Moto- ren und den Leistungselektroniken bekannt. In der Luftfahrt wegen ihres Massenbedarfs häufig unzu- reichend. Der Austausch durch leichtere Materialen oder die Opti- mierung der Strukturköper selbst ist aber nur eine der Varianten, um ge- planten Anwendungen dennoch möglich zu machen. Die Anwen- dung einer zwar aufwendigen aber
hocheffektiven Zusatztechnologie stellt die Anpassung auf die Kryo- technologie dar. Dazu hat Airbus UpNext, eine hun- dertprozentige Tochtergesellschaft von Airbus, einen neuen Techno- logiedemonstrator auf den Markt gebracht, um die Reifung supral- eitender Technologien für den Ein- satz in elektrischen Antriebssys- temen eines zukünftigen wasser- stoffbetriebenen Flugzeugs zu be- schleunigen.
Bild: Airbus
Der neue Demonstrator mit dem Namen Cryoprop wird ein supra- leitendes elektrisches Antriebssys- tem der Zwei-Megawatt-Klasse integrieren und reifen lassen, das mit flüssi-gem Wasserstoff über einen Helium-Rezirkulationskreis- lauf gekühlt wird und von Airbus- Teams in Toulouse (Frankreich) und Ottobrunn (Deutschland) ent- wickelt wurde. „Unsere bisherigen Demonstrato- ren haben gezeigt, dass supralei- tende Technologien ein Schlüssel- faktor für die Hochleistungselektri- fizierung künftiger wasserstoffbe- triebener Flugzeuge sein würden. Ich bin fest davon überzeugt, dass der neue Demonstrator zu Leis- tungsverbesserungen des Antriebs- systems führen wird, was sich in einem erheblichen Potenzial zur Gewichts- und Kraftstoffeinsparung
niederschlägt“, sagte Michael Au- gello, CEO Airbus UpNext. Airbus entwickelt seit mehreren Jahren supraleitende Technologien für elektrische Hochleistungsan- triebe und gipfelte letztes Jahr in der Inbetriebnahme eines integrier- ten 500-kW-Kryogenantriebssys- tems. Hauptkriterium ist etwa bei Gehäusen die Wärmeabfuhr, um die Material nicht der Höchsttem- peraturbelastung auszusetzen, was auch zu Verspannungen und ebenso zu masslichen Veränderun- gen führt. Viel entscheidender aber sind höhere Ströme und deren Zu- führungen. Es ist bekannt, dass tiefgekühlte elektrische Leitungen zu Superleiterleitern werden, wobei die Verluste gegen Null gehen. Be- kannt darüber sind die russischen Forschungsergebnisse an Erpro- bungsträgern.
Bild: Airbus
Chematische Drastellung des kyogenen Kreislaufes zur Kühlung des kopletten Antriebsstranges durch flüssiges Helium
Cryoprop von Airbus wird das Po- tenzial supraleitender Technologien für zukünftige Flugzeuganwendun- gen bestätigen und alle Aspekte im Zusammenhang mit Sicherheit, In- dustrialisierung, Wartung und Be- trieb bewerten. Dieser Demonstra- tor wird Airbus auch die Möglichkeit geben, erstklassiges internes Fach- wissen zu entwickeln und ein neu- es Ökosystem zu fördern, um die Einführung neuer Produkte in Be- reichen wie supraleitenden Kabeln,
Motoren, kryogener Leistungselek- tronik und kryogenen Kühlsystem- en zu beschleunigen. Mit dieser Entwicklung stellt sich Airbus auf eine höherere Stufe ge- genüber den jetzigen Entwicklun- gen von Antriebssystemen auf Ba- sis von Brennstoffzellen-Systemen bereits bekannter Entwickler. Die Kryogentechnik bietet sich an An- triebsstränge ganzheitlich zu be- trachten.

Elektrisches Fliegen - die Zukunftsperspektive

Electric Flight
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Perfekt gekühlt - für Superleistungen
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Deutsche Meisterschau: ILA 24