Projekte

Foto: Messe-Friedrichshafen

Konzept CHARGE der TU Berlin gewinnt DLR Design Challenge

Um den Luftverkehr in den nächsten Jahrzehnten klimaverträglich zu gestalten, müssen neue Technologien vorangetrieben werden. Da Kurzstreckenflüge einen signifikanten Anteil an den aktuellen CO2-Emissionen der Luftfahrt verursachen, griff die DLR Design Challenge 2024 dieses Thema auf. Die Aufgabe war der Entwurf eines emissionsarmen Luftfahrzeugs für die zukünftige Mobilität auf der Kurzstrecke. Die Jury des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat dem Studierenden-Team der TU Berlin den ersten Platz der achten DLR Design Challenge verliehen. Das Siegerteam setzte sich bei der Abschlussveranstaltung am 8. August 2024 am DLR-Standort Hamburg-Finken- werder gegenüber den fünf anderen teilnehmenden Teams durch. Sechs Studierenden-Teams präsentierten bei der Abschlussveranstaltung des Wettbe- werbs ihre Entwürfe, für die sie rund vier Monate Zeit hatten. Dabei durchliefen die Stu- dierenden Prozesse wie beim echten Entwurf von Flugzeugen: Von der ersten Konzept- idee über die detaillierte Ausarbeitung technischer Aspekte und deren Berechnung bis hin zur überzeugenden Präsentation vor der Fachjury. Sie sammelten wertvolle Erfah- rung und verknüpften ihr erlangtes Wissen mit praktischen Fähigkeiten, indem sie unter realistischen Bedingungen arbeiteten und aktuelle Herausforderungen der Luftfahrtin- dustrie meisterten. Die Aufgabe erforderte nicht nur technisches Know-how, sondern auch Kreativität und Teamarbeit. Im Laufe des Projekts investierten die Studierenden mehrere hundert Stunden in die Entwicklung ihrer Konzepte und werden langfristig von den umfassenden Erfahrungen sowie den Kontakten zu Experten aus der Branche profitieren. Die Design Challenge wurde zusammen von den DLR-Instituten für Systemarchitekturen in der Luftfahrt und Aerodynamik und Strömungstechnik ausgerichtet. Platz eins ging an die TU-Berlin mit dem Projekt CHARGE (Carbon-neutral High-effi- ciency Aircraft for ReGional Electric flight). Es setzt auf die Kombination aus einer Box- Wing Konfiguration mit verteilten elektrischen Antrieben (DEP) um eine hohe aerodyna- mische und propulsive Effizienz zu erzielen. Für die Energieversorgung setzt das Kon- zept ausschließlich auf Batterien aufgrund des außerordentlich hohen Wirkungsgrades. CHARGE soll 110 Passagiere auf einer Strecke von bis zu 894 Kilometern transportie- ren können. VoltAirs-95 ist das eingereichte Konzept der TU Braunschweig, das Platz für 95 Passa- giere bietet. Es hat eine Auslegungsreichweite von knapp 900 Kilometern und wird von zehn verteilten elektrischen Propellern angetrieben. Ein zusätzliches Triebwerk im Heck, betrieben mit nachhaltigem Flugzeugkraftstoff (SAF), wird für die Reservemission einge- setzt oder kann für eine verlängerte Flugdauer bei entfernteren Zielen hinzugeschaltet werden. Die Batterien sind im Rumpf des Flugzeugs und den Flügeln untergebracht. Das Flugzeugdesign ist konventionell, verfügt aber über ein V-Leitwerk. Der fensterlose Rumpf ist mit OLED-Displays in der Kabine ausgestattet, um den Passagieren ausrei- chend Komfort zu bieten und gleichzeitig das Strukturgewicht zu verringern. Das Konzept HYPER (HYdrogen Powered Electric Regional aircraft) stammt von Stu- denten der Dualen Hochschule Baden-Württembergt. HYPER ransportiert 89 Passagie- re auf bis zu 1.250 Kilometern und verwendet eine hocheffiziente und innovative Box- Wing Flügelanordnung. Die elektrischen Antriebe werden durch eine hybride Stromver- sorgung gespeist: Im Reiseflug liefern Brennstoffzellen die Energie aus Flüssigwasser- stoff, während Batterien zur Unterstützung in Flugphasen mit hohem Leistungsbedarf bereitstehen. Zudem sorgt ein BLI-Antrieb (Boundary Layer Ingestion; Antrieb, welcher die Rumpfnahe Strömung zur Schubgenerierung verwendet) zu einer weiteren Verbes- serung des Antriebswirkungsgrades. EcoAir aus Aachen von der RWTH, MOBULA der Universität Stuttgart und HydroProp der HAW erreichten der Reihe nach die Plätze vier bis sechs. Der DLR-Design-Wettbe- werb ist bereits die achte Ausgabe seiner Art. "Insgesamt wurden alle eingereichten Entwürfe für innovativ und sehr kreativ befunden, so dass alle Teams als Gewinner gelten", so die Jury während der Preisverleihung. Für das zu entwerfende Luftfahrzeug gehörte zur Aufgabenstellung, die Indienststellung bis

Foto: ZeroAvia

12.08.2024

Know-how, Kreativität und Teamgeist als Schlüsselkompetenzen

2. Platz: TU Braunschweig mit VoltAirs-95

Die Braunschweiger Studenten setzen auf verteilte Antriebe zu konventionellem Design

1. Platz: TU Berlin mit CHARGE

Die Studierenden wendeten mehrere hundert Stunden für ihre Entwürfe auf

Aus Oberschwaben kommen sehr ungewöhnliche Vorstellungen für einen Box Wing

3. Platz: DHBW Ravensburg mit HYPER

zum Jahr 2050 einzuplanen. Ein vorgegebenes Netzwerk an europäischen Regionalrouten soll durch das neue Flugzeug ökologisch und gleichzeitig wirtschaftlich bedienen werden können. Den Teilnehmenden war es durch eine Analyse des Netzwerks selbst überlassen, die Reichweite und Passagierkapazität zu wählen und somit beide Anfor-derungen optimal auszufüllen. Dazu war die Wahl des Energieträgers eben- falls offen: Es konnte zwischen Wasserstoff, Elektrizität und nachhaltigem Flugkraftstoff in hybrider Anwen- dung entschieden werden. In Folge der DLR Design Challenge 2024 werden die drei bestplatzierten Teams ihre Konzepte auf dem Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress (DLRK 2024) in Hamburg präsentieren. Darüber hinaus wird das Siegerteam seinen Entwurf auf dem Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS 2024) in Florenz vorstellen. Insgesamt haben 36 Studierende erfolgreich an der DLR Design Chal- lenge 2024 teilgenommen. „Die Luftfahrt befindet sich gegenwärtig in einem der intensivsten Transformationsprozesse ihrer Ge- schichte. Deshalb besteht ein erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf. Dabei sieht sich das DLR als Architekt und Integrator der Luftfahrtforschung“, betonte Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla, Vor- standsvorsitzende des DLR.

Bild: TU Braunschweig/VoltAirs-95

Bild: DHBW-Ravensburg/HYPER

Alle Entwürfe gelten als innovativ und sehr kreativ

Drei weitere Vorschläge kamen aus Aachen, Stuttgart und Hamburg

Weitere Chancen für die Bestplatzierten

Es bestehe ein hoher Forschungs- und Entwicklungsbedarf, so die Vorstandssitzende des DLR

Foto: Messe-Friedrichshafen

Erster neukonzipierter Wasserstoffflieger aus der Halle gerollt

Apus sind die flinken Mauersegler, die im Sommer sich elegant am Himmel bewegen und sich nur höchstselten am Boden aufhalten. Damit Menschen möglichst CO2-frei in die Luft kommen, ist der Aufwand durchaus höher als ein paar Flügelschläge. Die bran- denburgische Firma nahm sich des Namen Apus an und wählte auch ihr Logo für alles, was unter ihrer Regie in den Himmel steigen soll. Dahinter steht inzwischen ein 70-köpf- iges Entwicklungs- und Werksteam, was seit seiner Gründung vor 10 Jahren nun mit dem Roll-out seines Experimentalflugzeugs APUS i-2 am 6. September 2024 für die Fliegerei weltweit Revolutionierendes präsentierte. Ort des Geschehnisses war der ehemalige Segelflug- und Militärflugplatz Strausberg, wo sich bis zur Wende die Luftstreitkräfte der NVA und ab 1990 noch für zwei Jahre das Lufttransportgeschwader 65 der Luftwaffe aufhielten. Anschließend kam die Firma Stemme, die auch die jungen Ingenieure der Berliner Technischen Universität, wie Phil- lip Scheffel beschäftigten, heutiger CEO der neugegründeten APUS-Group. APUS steht in erster Linie für Innovationen. So entwickelte oder verbesserte APUS zum Beispiel auch konventionelle Flugmotoren und so werkelt man an Conti-Flugmotoren, die in serienmäßige Cessnas Verwendung bei niedrigerem Verbrauch Verwendung finden könnten. Doch Mittelpunkt und Schwerpunkt ist derzeit das zweimotorige Flugzeugprojekt, des- sen schwedische PowerCell Brennstoffzellen Puffer-Batterien laden und die im Flug die zwei 135 kW Rolls-Royce E-Motoren direkt antreiben. Rumpf, Flügel und Leitwerk sind Carbon-Sandwichkonstruktionen. Eine Stahlrohrkonstruktion nimmt die Energieeinheit komplett im Nasenbereich auf, während sich die Pufferbatterien im Schwerpunktbereich der Rumpfwanne befinden. Brennstoffzellen können übrigens nie direkt die E-Motoren antreiben! Deswegen müssen immer kleinere Pufferbatterien zwischengeschaltet wer- den, was allerdings auch den Vorteil hat, dass beim Start theoretisch eine etwas höhere Gesamtleistung zur Verfügung steht. Packen andere Hersteller ihre Wasserstofftanks lieber in Kugeltanks, so hat sich das Strausberger Ingenieursteam eine etwas ungewöhnliche Art der Druckwasserstoffauf- nahme erdacht. Die vier runden zylindrischen Tanks auf jeder Flügelhälfte sind als Holmtanks erdacht, die selbstverständlich im Flug auch hohe Biegelasten aufnehmen müssen. 350 bar sind angedacht. „Mira“, so heißt das viersitzige Flugzeug jetzt, soll mit 23 Kilo Wasserstoff etwa 926 Kilometer weit kommen (500 nm) und das mit einer Lan- debahnlänge von maximal 750 Meter auskommen soll. Eine Steiggeschwindigkeit von 6,26 m/s (1,232 fpm) und Reisegeschwindigkeit annähernd 300 km/h (160 kts) sind die Eckdaten für das 2, 2 Tonnen schwere Flugzeug. In etwa drei Monaten, noch vor Jah- resende soll nach verschiedenen Bodentests einschließlich erster Rollversuche unter Umständen der Erstflug erfolgen. Damit wäre „Mira“ das erste vollkommen neu konstru- ierte Wasserstoffflugzeug der Welt. Eine vergrößerte Version ist ebenfalls angedacht. Geschafft hat das eine bis auf 70 Mann vergrößerte Mannschaft, die auch weiterhin nur Entwicklungen betreibt und keine Serienflugzeuge aus den neuen Hallen ausspuckt. Unterstützt und finanziert wird sie dabei von großen Firmen wie etwa Rolls-Royce, pri- vaten Förderern, aber auch aus Bundes- und Landesmitteln. Professor Dr. Jörg Stein- bach, Minister für Wirtschaft, Arbeit und Energie des Landes Brandenburger, sozusagen auch Freund des Hauses APUS, ließ es sich nicht nehmen, die feierliche Eröffnung der Roll-out-Zeremonie zusammen mit CEO Phillip Scheffel vor allen Mitarbeitern und gela- denen Gästen vorzunehmen. Selbstverständlich besitzt „Mira“ ein modernes Glascockpit. Phillip Scheffel skizzierte in seiner Rede zum Roll-out den harten Weg zum Wasserstoff-Flugzeug, der eigentlich nach seiner Tätigkeit bei Stemme 2014 begann. Beteiligt waren dabei drei weiteren Ge- sellschafter. Mit Kleinaufträgen arbeitete man sich hoch, doch erst vor drei Jahren konn- te man das Gesamtprogramm umweltfreundlicher Flugzeuge, beginnend mit der APUS i2, starten. Angewachsen von 30 auf 70 Mitarbeiter sucht man schon jetzt nach weiteren Experten und Expertinnen vom Elektromechaniker über Elektroingenieure und Flug- zeugbauern bis hin zu Marketing-Experten, denn in den Köpfen der Betriebsführung rei- fen schon die Ideen für andere Antriebsarten, andere Einsatzaufgaben und durchaus auch noch größere Maschinen „Mira“ nach CS 23 ausgelegt, sei nur der Anfang. Bis 2027 möchte man die EASA-Zulassung in der Tasche haben, so Scheffel. Auch könnte man dann durchaus Flüge zwischen dem Firmensitz in Strausberg bei Berlin nach Sylt und Friedrichshafen am Bodensee durchführen. Doch rückt dann erst noch das Problem mit der Wasserstoffversorgung mit den Flugplatzinfrastrukturen in den Vordergrund. Ohne Elektroladestelle und Wasserstofftankstelle an den Flugplätzen und Flughäfen sind Wasserstoffflugzeuge wie die kleinen flinken Schwalben (Apus), die am Boden etwas schwerfällig sind.

Foto: ZeroAvia

09.09.2024

Vom jahrzehntelangen Militär- zum Forschungsflugplatz

„Mira“ bietet großartige Perspektiven

Offene Bugnase, in der sich ein Wirrwarr von Leitungen mit den Brennstoffzellen verbirgt

Womit man Strom aus Wasserstoff macht

APUS steht für Innovationen

Ohne große Unterstützung keine Flugzeugneukonstruktion für H2-Antrieb

Sollen eines Tages Flugzeuge mit bis zu 150 Sitzen einmal zwischen den Verkehrsflughäfen pendeln wollen, müssen überall erst einmal die Bagger kommen und neue Leitungen für Strom und Wasserstoff verlegen. Da hat es die Natur doch einfacher und ganz besonders die kleinen Apodis.

Foto: H. Penner

Die angestrebte Zertifizierung der EASA bis 2027 erscheint realistisch

Steiniger Weg während des Aufbaus von APUS

Foto: ZeroAvia

Letzte Integrationsarbeiten am Rolls-Royce-Antriebsstrang anstelle eines Verbrenners

Foto: APUS Zero Emission

Als grazile Schönheit zeigte sich die zweimotorige „Mira“ nach dem Roll-out in Strausberg

Foto: H. Penner

Foto: Messe-Friedrichshafen

AACES-Auftrag der NASA stärkt STOL-Entwickler Electra

Die amerikanische NASA hat den STOL-Entwickler Electra mit der Entwicklung von Schlüsseltechnologien und Flugzeugkonzepten für Verkehrsflugzeuge der nächsten Generation beauftragt, die Mitte des Jahrhunderts in Betrieb genommen werden könn- ten. Der Auftrag an Electra erfolgt im Rahmen der NASA-Initiative „Advanced Aircraft Concepts for Environmental Sustainability (AACES) 2050“, die Teil des ehrgeizigen For- schungsprogramms der NASA ist, mit dem die US-Führungsrolle bei der Dekarbonisie- ung der Luftfahrt gefestigt werden soll. John Langford gründete Electra im Jahr 2020 mit der konkreten Mission, bei der Ent- wicklung nachhaltiger Luftfahrttechnologien führend zu sein. Zuvor hatte Langford 1989 Aurora Flight Sciences gegründet, das 2017 von Boeing übernommen wurde. Im Jahr 2021 entwickelte Electra ein 150-kW-Hybrid-Elektroantriebssystem für Flugzeuge und begann 2023 mit der Erprobung im Flug an Bord des zweisitzigen Ultra-Short-Prototyp- flugzeugs des Unternehmens. Der Prototyp integriert stellt ein eigens entwickeltes aero- dynamische Designs verteilten Antrieben dar. Für den Betrieb der Elektromotoren ist ein Hybrid-Elektroantrieb vorgesehen. Schon das Konzeptflugzeug, Goldfinch genannt, und zwischentlich auch von US-Mlitär geflogen, verfügt über ultrakurze Start- und Landeigenschaften. Dazu reicht eine Start- bahn von weiger als 50 Meter Länge aus. Electra entwickelt derzeit eine neunsitzige- Passagier-Version der Ultra Short, die noch in diesem Jahrzehnt in den Passagier- und Frachtdienst eingeführt werden soll. Bis heute liegen Electra über 2.000 Flugzeugbe- stellungen von 52 Airline-Kunden vor. Der größere Fokus von AACES liegt jetzt nach der erfolgreichen Erprobung von Gold- finch auf der Entwicklung von Technologien und Flugzeugkonzepten, die die CO2-Emis- sionen von Verkehrsflugzeugen deutlich reduzieren. Electra wird von einem leistungs- starken Team unterstützt, zu dem American Airlines, Honeywell Aerospace Technolo- gies, Lockheed Martin Skunk Works, das Labor für Luftfahrt und Umwelt des Massa- chusetts Institute of Technology (MIT) und die Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik der University of Michigan gehören. Das Team wird von Dr. Alejandra Uranga geleitet, Electras Chefingenieurin für Forschung und Zukunftskonzepte. Uranga ist Dozentin für Luft- und Raumfahrttechnik und Maschinenbau der University of Southern California und war zuvor als Forschungsingenieurin am MIT Co-Leiterin eines NASA N+3-Pro- gramms. „Die Auswahl durch die NASA für AACES ist ein wichtiger Erfolg für Electra“, sagte Uranga. „Sie bestätigt unsere einzigartigen Konzepte und ihre potenzielle Skalierbar- keit.“ Wir fühlen uns geehrt, dass uns die NASA die Chance gibt, in die oberste Liga aufzusteigen und dabei zu helfen, eine nachhaltige Zukunft für den Luftverkehr aufzu- bauen.“ „Diese Arbeit ist Teil der Forschung, die die NASA im Rahmen ihres Advanced Air Vehicles Program durchführt“, sagte Barbara Esker, stellvertretende Programmlei- terin der Aeronautics Research Mission Directorate am NASA-Hauptquartier in Wash- ington. „Diese neue Zusammenarbeit wird der NASA und dem privaten Sektor helfen, neue Technologien bereitzustellen, um unser gemeinsames Ziel eines saubereren Him- mels in den kommenden Jahrzehnten zu erreichen.“ Electra tritt jetzt in die Entwicklungsphase des EL9 ein, unterstützt durch über ein Jahr erfolgreicher Flugtests seines zweisitzigen Prototyps EL2 Goldfinch, was die Bereit- schaft der Technologie für die Zukunft der elektrischen Luftfahrt beweist. Electras inno- vatives hybrid-elektrisches Antriebssystem EL9 mit Blown-Lift-Technologie (durch ver- teilte Antriebe ermöglicht ultrakurze Starts und Landungen auf fußballfeldgroßen Fläch- en, die bisher Hubschraubern und eVTOLs vorbehalten waren, jedoch zu einem Drittel der Kosten und mit der verbesserten Sicherheit und Zuverlässigkeit eines Starrflügel- flugzeugs. Dies erschließt Tausende neuer Standorte für Direktflüge, darunter kleine Regionalflughäfen oder unkonventionelle Standorte wie Rasenflächen oder Parkplätze, und bietet eine nahtlose regionale Punkt-zu-Punkt-Verbindung für Passagiere und Fracht. Das Flugzeug EL9 hat deutlich weniger Emissionen und Lärm als herkömmliche

Foto: ZeroAvia

15.11.2024

Die treibende Kraft: John Langford

Großartiger Erfolg für Electra

Electras Neunsitzer soll selbst von kleinen Pontons auf Wassrflächen operieren können

Electra arbeitet mit mehreren Parntern am Zukunftskonzept AACES

Konzeptflugzeug Goldfinch erfüllte alle Erwartungen

Goldfinch ist der kleine Erprobungstäger der ausgiebigen Tests unterzogen wurde

Das Serienflugzeug EL9 befindet sich jetzt in der Entwicklung

Flugzeuge, während sein Hybrid-Elektroantriebssystem eine größere Reichweite und das Aufladen der Batterie während des Flugs ermöglicht, ohne dass Ladestationen am Boden erforderlich sind. Die EL9 kombiniert Auftriebstechnologie mit verteiltem Elektroantrieb unter Verwendung von vier unab- hängigen Batteriepacks und einem kleinen turbinengetriebenen Generator, der 8 Elektromotoren die auf der Fläche verteilt sind antreibt, um bei niedriger Fluggeschwindigkeit hohen Auftrieb zu erzeugen. Das Flugzeug kann nach nur 50 Meter starten und ebenfalls landen und erreicht eine Reisegeschwindigkeit von 175 kts. Mit Reichweite und Nutzlast für wichtige Missionen kann die EL9 neun Passagiere mit Ge- päck oder 1360 kg Fracht 611 km weit befördern und hat eine maximale Überführungsreichweite von rund 20240 km, inklusive mit IFR-Reserven. Sie wird außerdem für IFR und Flüge bei bekannten Vereisungs- bedingungen zertifiziert sein. Während die EL9 mit zwei Piloten- und Besatzungsstationen ausgestattet sein wird, ermöglicht Electras Safe Single Pilot-Technologie mit Fly-by-Wire-Steuerung einem einzelnen Piloten problemlos präzise Landungen.

Bild:Electra

Der Neunsitzer EL9 wartet mit beachtlichen Leistungen auf

Foto:Electra

Elektrisches Fliegen - die Zukunftsperspektive

Electric Flight

zurück vor

Wenn Studenten entscheiden dürften

Bild: TU-Berlin/CHARGE

Foto: EHang

Fliegen ohne Kerosin wird Realität

Foto: APUS Zero Emission

Ein Start-up macht sich stark

Bild: Electra

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weiter zu Meldungen 3/2024

Konzept CHARGE gewinnt DLR Design Challenge

12.08.2024

Know-how und Kreativität

2. Platz: TU Braunschweig

Braunschweiger Studies setzen auf verteilte Antriebe

1. Platz: TU Berlin mit CHARGE

Hoher Stundenaufwand

Aus Oberschwaben kommt ebenfalls ein Box Wing

3. Platz: DHBW Ravensburg

Bild: TU Braunschweig/VoltAirs-95

Bild: DHBW-Ravensburg/HYPER

Alle Entwürfe gelten als innovativ

Drei weitere Vorschläge kamen aus Aachen, Stuttgart und Hamburg

Chancen für die Bestplatzierten

Erheblicher Aufwand

Um den Luftverkehr in den nächs- ten Jahrzehnten klimaverträglich zu gestalten, müssen neue Technolo- gien vorangetrieben werden. Da Kurzstreckenflüge einen signifikan- ten Anteil an den aktuellen CO2- Emissionen der Luftfahrt verursa- chen, griff die DLR Design Challen- ge 2024 dieses Thema auf. Die Aufgabe war der Entwurf eines emissionsarmen Luftfahrzeugs für die zukünftige Mobilität auf der Kurzstrecke. Die Jury des Deut- schen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat dem Studie- renden-Team der TU Berlin den ersten Platz der achten DLR De- sign Challenge verliehen. Das Sie- gerteam setzte sich bei der Ab- schlussveranstaltung am 8. August 2024 am DLR-Standort Hamburg- Finkeneerder gegenüber den fünf anderen teilnehmenden Teams durch. Sechs Studierenden-Teams prä- sentierten bei der Abschlussveran- staltung des Wettbewerbs ihre Entwürfe, für die sie rund vier Mo- nate Zeit hatten. Dabei durchliefen

die Studierenden Prozesse wie beim echten Entwurf von Flugzeu- gen: Von der ersten Konzeptidee über die detaillierte Ausarbeitung technischer Aspekte und deren Berechnung bis hin zur überzeu- genden Präsentation vor der Fach- jury. Sie sammelten wertvolle Er- fahrung und verknüpften ihr er- langtes Wissen mit praktischen Fähigkeiten, indem sie unter realis- tischen Bedingungen arbeiteten und aktuelle Herausforderungen der Luftfahrtindustrie meisterten. Die Aufgabe erforderte nicht nur technisches Know-how, sondern auch Kreativität und Teamarbeit. Im Laufe des Projekts investierten die Studierenden mehrere hundert Stunden in die Entwicklung ihrer Konzepte und werden langfristig von den umfassenden Erfahrun- gen sowie den Kontakten zu Ex- perten aus der Branche profitieren. Die Design Challenge wurde zu- sammen von den DLR-Instituten für Systemarchitekturen in der Luftfahrt und Aerodynamik und Strömungstechnik ausgerichtet.

Platz eins ging an die TU-Berlin mit dem Projekt CHARGE (Carbon- neutral High-efficiency Aircraft for ReGional Electric flight). Es setzt auf die Kombination aus einer Box- Wing Konfiguration mit verteilten elektrischen Antrieben (DEP) um eine hohe aerodyna-mische und propulsive Effizienz zu erzielen. Für die Energieversorgung setzt das Konzept ausschließlich auf Batteri- en aufgrund des außerordentlich hohen Wirkungsgrades. CHARGE soll 110 Passagiere auf einer Strek- ke von bis zu 894 Kilometern trans- portieren können. VoltAirs-95 ist das eingereichte Konzept der TU Braunschweig, das Platz für 95 Passagiere bietet. Es hat eine Auslegungsreichweite von knapp 900 Kilometern und wird von zehn verteilten elektrischen Propel- lern angetrieben. Ein zusätzliches Triebwerk im Heck, betrieben mit nachhaltigem Flugzeugkraftstoff (SAF), wird für die Reservemission eingesetzt oder kann für eine ver- längerte Flugdauer bei entfernteren Zielen hinzugeschaltet werden. Die Batterien sind im Rumpf des

Flugzeugs und den Flügeln unter- gebracht. Das Flugzeugdesign ist konventionell, verfügt aber über ein V-Leitwerk. Der fensterlose Rumpf ist mit OLED-Displays in der Ka- bine ausgestattet, um den Passa- gieren ausreichend Komfort zu bieten und gleichzeitig das Struk- turgewicht zu verringern. Das Konzept HYPER (HYdrogen Powered Electric Regional aircraft) stammt von Stu-denten der Dualen Hochschule Baden-Württembergt. HYPER ransportiert 89 Passagie- re auf bis zu 1.250 Kilometern und verwendet eine hocheffiziente und innovative Box-Wing Flügelanord- nung. Die elektrischen Antriebe werden durch eine hybride Strom- versorgung gespeist: Im Reiseflug liefern Brennstoffzellen die Energie aus Flüssigwasserstoff, während Batterien zur Unterstützung in Flugphasen mit hohem Leistungs- bedarf bereitstehen. Zudem sorgt ein BLI-Antrieb (Boundary Layer Ingestion; Antrieb, welcher die Rumpfnahe Strömung zur Schub- generierung verwendet) zu einer weiteren Verbesserung des An- triebswirkungsgrades.

EcoAir aus Aachen von der RWTH, MOBULA der Universität Stuttgart und HydroProp der HAW erreichten der Reihe nach die Plätze vier bis sechs. Der DLR-Design-Wettbe- werb ist bereits die achte Ausgabe seiner Art. "Insgesamt wurden alle eingereich- ten Entwürfe für innovativ und sehr kreativ befunden, so dass alle Teams als Gewinner gelten", so die Jury während der Preisverleihung. Für das zu entwerfende Luftfahr- zeug gehörte zur Aufgabenstellung, die Indienststellung bis zum Jahr 2050 einzuplanen. Ein vorgegebe- nes Netzwerk an europäischen Re- gionalrouten soll durch das neue Flugzeug ökologisch und gleichzei- tig wirtschaftlich bedienen werden können. Den Teilnehmenden war es durch eine Analyse des Netz- werks selbst überlassen, die Reich- weite und Passagierkapazität zu wählen und somit beide Anforde- rungen optimal auszufüllen. Dazu war die Wahl des Energieträgers ebenfalls offen: Es konnte zwisch- en Wasserstoff, Elektrizität und

nachhaltigem Flugkraftstoff in hy- brider Anwendung entschieden werden. In Folge der DLR Design Challen- ge 2024 werden die drei bestplat- zierten Teams ihre Konzepte auf dem Deutschen Luft- und Raum- fahrtkongress (DLRK 2024) in Hamburg präsentieren. Darüber hinaus wird das Siegerteam seinen Entwurf auf dem Congress of the International Council of the Aero- nautical Sciences (ICAS 2024) in Florenz vorstellen. Insgesamt ha- ben 36 Studierende erfolgreich an der DLR Design Challenge 2024 teilgenommen. „Die Luftfahrt befindet sich gegen- wärtig in einem der intensivsten Transformationsprozesse ihrer Ge- schichte. Deshalb besteht ein er- heblicher Forschungs- und Ent- wicklungsbedarf. Dabei sieht sich das DLR als Architekt und Inte- grator der Luftfahrtforschung“, be- tonte Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser- Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR.

Erster Wasserstoffflieger aus der Halle gerollt

Bewegte Geschichte

Großartige Perspektiven

Offene Bugnase mit dem Brennstoffzellen-System

Womit man Strom aus Wasserstoff macht

APUS steht für Innovationen

Mit großer Unterstützung zur Flugzeugneukonstruktion mit H2-Antrieb

Der steinige Weg von APUS

Letzte Integrationsarbeiten am Rolls-Royce-Antriebsstrang

flugplatz Strausberg, wo sich bis zur Wende die Luftstreitkräfte der NVA und ab 1990 noch für zwei Jahre das Lufttransportgeschwa- der 65 der Luftwaffe aufhielten. Anschließend kam die Firma Stemme, die auch die jungen In- genieure der Berliner Technischen Universität, wie Phillip Scheffel beschäftigten, heutiger CEO der neugegründeten APUS-Group. APUS steht in erster Linie für Innovationen. So entwickelte oder verbesserte APUS zum Beispiel auch konventionelle Flugmotoren und so werkelt man an Conti-Flug- motoren, die in serienmäßige Cessnas Verwendung bei niedri- gerem Verbrauch Verwendung finden könnten.

Doch Mittelpunkt und Schwerpunkt ist derzeit das zweimotorige Flug- zeugprojekt, dessen schwedische PowerCell Brennstoffzellen Puffer- Batterien laden und die im Flug die zwei 135 kW Rolls-Royce E-Moto- ren direkt antreiben. Rumpf, Flügel und Leitwerk sind Carbon-Sand- wichkonstruktionen. Eine Stahlrohr- konstruktion nimmt die Energieein- heit komplett im Nasenbereich auf, während sich die Pufferbatterien im Schwerpunktbereich der Rumpf- wanne befinden. Brennstoffzellen können übrigens nie direkt die E- Motoren antreiben! Deswegen müssen immer kleinere Pufferbat- terien zwischengeschaltet werden, was allerdings auch den Vorteil hat, dass beim Start theoretisch eine etwas höhere Gesamtleistung zur Verfügung steht. Packen andere Hersteller ihre Wasserstofftanks lieber in Kugel- tanks, so hat sich das Strausberger Ingenieursteam eine etwas unge- wöhnliche Art der Druckwasser-

stoffaufnahme erdacht. Die vier runden zylindrische Tanks auf je- der Flügelhälfte sind als Holm- tanks erdacht, die selbstverständ- lich im Flug auch hohe Biegelas- ten aufnehmen müssen. 350 bar sind angedacht. „Mira“, so heißt das viersitzige Flugzeug jetzt, soll mit 23 Kilo Wasserstoff etwa 926 Kilometer weit kommen (500 nm) und das mit einer Landebahnlän- ge von maximal 750 Meter aus- kommen soll. Eine Steiggeschwin- digkeit von 6,26 m/s (1,232 fpm) und Reisegeschwindigkeit an- nähernd 300 km/h (160 kts) sind die Eckdaten für das 2, 2 Tonnen schwere Flugzeug. In etwa drei Monaten, noch vor Jahresende soll nach verschiedenen Boden- tests einschließlich erster Rollver- suche unter Umständen der Erst- flug erfolgen. Damit wäre „Mira“ das erste vollkommen neu kon- struierte Wasserstoffflugzeug der Welt. Eine vergrößerte Version ist ebenfalls angedacht.

Geschafft hat das eine bis auf 70 Mann vergrößerte Mannschaft, die auch weiterhin nur Entwicklungen betreibt und keine Serienflugzeuge aus den neuen Hallen ausspuckt. Unterstützt und finanziert wird sie dabei von großen Firmen wie etwa Rolls-Royce, privaten Förderern, aber auch aus Bundes- und Lan- desmitteln. Professor Dr. Jörg Steinbach, Minister für Wirtschaft, Arbeit und Energie des Landes Brandenburger, sozusagen auch Freund des Hauses APUS, ließ es sich nicht nehmen, die feierliche Eröffnung der Roll-out-Zeremonie zusammen mit CEO Phillip Scheffel vor allen Mitarbeitern und gelade- nen Gästen vorzunehmen. Selbstverständlich besitzt „Mira“ ein modernes Glascockpit. Phillip Scheffel skizzierte in seiner Rede zum Roll-out den harten Weg zum

Wasserstoff-Flugzeug, der eigent- lich nach seiner Tätigkeit bei Stemme 2014 begann. Beteiligt waren dabei drei weiteren Gesell- schafter. Mit Kleinaufträgen arbei- tete man sich hoch, doch erst vor drei Jahren konnte man das Ge- samtprogramm umweltfreundlicher Flugzeuge, beginnend mit der APUS i-2, starten. Angewachsen von 30 auf 70 Mitarbeiter sucht man schon jetzt nach weiteren Experten und Expertinnen vom Elektromechaniker über Elektroin- genieure und Flugzeugbauern bis hin zu Marketing-Experten, denn in den Köpfen der Betriebsführung reifen schon die Ideen für andere Antriebsarten, andere Einsatzauf- gaben und durchaus auch noch größere Maschinen „Mira“ nach CS 23 ausgelegt, sei nur der Anfang.

Bis 2027 möchte man die EASA- ZulaBis 2027 möchte man die EASA-Zulassung in der Tasche haben, so Scheffel. Auch könnte man dann durchaus Flüge zwi- schen dem Firmensitz in Straus- berg bei Berlin nach Sylt und Fried- richshafen am Bodensee durch- führen. Doch rückt dann erst noch das Problem mit der Wasserstoff- versorgung mit den Flugplatzinfra- strukturen in den Vordergrund. Ohne Elektroladestelle und Was- serstofftankstelle an den Flugplät-

zen und Flughäfen sind Wasser- stoffflugzeuge wie die kleinen flin- ken Schwalben (Apus), die am Boden etwas schwerfällig sind. Sollen eines Tages Flugzeuge mit bis zu 150 Sitzen einmal zwischen den Verkehrsflughäfen pendeln wollen, müssen überall erst einmal die Bagger kommen und neue Lei- tungen für Strom und Wasserstoff verlegen. Da hat es die Natur doch einfacher und ganz besonders die kleinen Apodis.

Die angestrebte Zertifizierung der EASA bis 2027 erscheint realistisch

09.09.2024

Als grazile Schönheit zeigte sich die zweimotorige „Mira“

Auftrag der NASA stärkt STOL-Entwickler Electra

15.11.2024

Treibende Kraft: John Langford

Großartiger Erfolg für Electra

Electras Neunsitzer soll von kleinen Pontons fliegen können

Zukunftskonzept AACES

Konzeptflugzeug Goldfinch

Goldfinch ist der kleine Erprobungstäger von Electra

Serienflugzeug heißtEL9

Bild:Electra

Mit beachtlichen Leistungen

Die amerikanische NASA hat den STOL-Entwickler Electra mit der Entwicklung von Schlüsseltechno- logien und Flugzeugkonzepten für Verkehrsflugzeuge der nächsten Generation beauftragt, die Mitte des Jahrhunderts in Betrieb genom- men werden könnten. Der Auftrag an Electra erfolgt im Rahmen der NASA-Initiative „Advanced Aircraft Concepts for Environmental Sus- tainability (AACES) 2050“, die Teil des ehrgeizigen Forschungspro- gramms der NASA ist, mit dem die US-Führungsrolle bei der Dekarbo- nisieung der Luftfahrt gefestigt wer- den soll. John Langford gründete Electra im Jahr 2020 mit der konkreten Mis- sion, bei der Entwicklung nachhalti- ger Luftfahrttechnologien führend zu sein. Zuvor hatte Langford 1989 Aurora Flight Sciences gegründet, das 2017 von Boeing übernommen wurde. Im Jahr 2021 entwickelte

Electra ein 150-kW-Hybrid-Elektro- antriebssystem für Flugzeuge und begann 2023 mit der Erprobung im Flug an Bord des zweisitzigen Ul- tra-Short-Prototypflugzeugs des Unternehmens. Der Prototyp inte- griert stellt ein eigens entwickeltes aerodynamische Designs verteil- ten Antrieben dar. Für den Betrieb der Elektromotoren ist ein Hybrid- Elektroantrieb vorgesehen. Schon das Konzeptflugzeug, Gold- finch genannt, und zwischentlich auch von US-Mlitär geflogen, ver- fügt über ultrakurze Start- und Lan- deigenschaften. Dazu reicht eine Startbahn von weiger als 50 Meter Länge aus. Electra entwickelt der- zeit eine neunsitzige-Passagier- Version der Ultra Short, die noch in diesem Jahrzehnt in den Passa- gier- und Frachtdienst eingeführt werden soll. Bis heute liegen Elec- tra über 2.000 Flugzeugbestellun- gen von 52 Airline-Kunden vor.

Der größere Fokus von AACES liegt jetzt nach der erfolgreichen Erprobung von Gold-finch auf der Entwicklung von Technologien und Flugzeugkonzepten, die die CO2- Emissionen von Verkehrsflugzeu- gen deutlich reduzieren. Electra wird von einem leistungsstarken Team unterstützt, zu dem American Airlines, Honeywell Aerospace Technologies, Lockheed Martin Skunk Works, das Labor für Luft- fahrt und Umwelt des Massachu- setts Institute of Technology (MIT) und die Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik der University of Michigan gehören. Das Team wird von Dr. Alejandra Uranga geleitet, Electras Chefingenieurin für For- schung und Zukunftskonzepte. Uranga ist Dozentin für Luft- und Raumfahrttechnik und Maschinen- bau der University of Southern California und war zuvor als Forschungsingenieurin am MIT Co- Leiterin eines NASA N+3-Pro- gramms.

„Die Auswahl durch die NASA für AACES ist ein wichtiger Erfolg für Electra“, sagte Uranga. „Sie be- stätigt unsere einzigartigen Kon- zepte und ihre potenzielle Skalier- barkeit.“ Wir fühlen uns geehrt, dass uns die NASA die Chance gibt, in die oberste Liga aufzustei- gen und dabei zu helfen, eine nachhaltige Zukunft für den Luft- verkehr aufzubauen.“ „Diese Arbeit ist Teil der Forschung, die die NASA im Rahmen ihres Advanced Air Vehicles Program durchführt“, sagte Barbara Esker, stellvertre- tende Programmleiterin der Aero- nautics Research Mission Direc- torate am NASA-Hauptquartier in Washington. „Diese neue Zusam- menarbeit wird der NASA und dem privaten Sektor helfen, neue Tech- nologien bereitzustellen, um unser gemeinsames Ziel eines saubere- ren Himmels in den kommenden Jahrzehnten zu erreichen.“

Electra tritt jetzt in die Entwick- lungsphase des EL9 ein, unter- stützt durch über ein Jahr erfolg- reicher Flugtests seines zweisitzi- gen Prototyps EL2 Goldfinch, was die Bereitschaft der Technologie für die Zukunft der elektrischen Luft- fahrt beweist. Electras innovatives hybrid-elektrisches Antriebssystem EL9 mit Blown-Lift-Technologie (durch verteilte Antriebe ermöglicht ultrakurze Starts und Landungen auf fußballfeldgroßen Flächen, die bisher Hubschraubern und eVTOLs vorbehalten waren, jedoch zu ei- nem Drittel der Kosten und mit der verbesserten Sicherheit und Zu- verlässigkeit eines Starrflügelflug- zeugs. Dies erschließt Tausende neuer Standorte für Direktflüge, da- runter kleine Regionalflughäfen oder unkonventionelle Standorte wie Rasenflächen oder Parkplätze, und bietet eine nahtlose regionale Punkt-zu-Punkt-Verbindung für Passagiere und Fracht. Das Flug- zeug EL9 hat deutlich weniger Emissionen und Lärm als her- kömmliche Flugzeuge, während sein Hybrid-Elektroantriebssystem eine größere Reichweite und das Aufladen der Batterie während des Flugs ermöglicht, ohne dass Lade-

stationen am Boden erforderlich sind. Die EL9 kombiniert Auftriebstech- nologie mit verteiltem Elektroan- trieb unter Verwendung von vier unabhängigen Batteriepacks und einem kleinen turbinengetriebe- nen Generator, der 8 Elektromo- toren die auf der Fläche verteilt sind antreibt, um bei niedriger Fluggeschwindigkeit hohen Auf- trieb zu erzeugen. Das Flug-zeug kann nach nur 50 Meter starten und ebenfalls landen und erreicht eine Reisegeschwindigkeit von 175 kts. Mit Reichweite und Nutz- last für wichtige Missionen kann die EL9 neun Passagiere mit Gepäck oder 1360 kg Fracht 611 km weit befördern und hat eine maximale Überführungsreichweite von rund 20240 km, inklusive mit IFR-Reserven. Sie wird außerdem für IFR und Flüge bei bekannten Vereisungsbedingungen zertifiziert sein. Während die EL9 mit zwei Piloten- und Besatzungsstationen ausgestattet sein wird, ermöglicht Electras Safe Single Pilot-echnolo- gie mit Fly-by-Wire-Steuerung ei- nem einzelnen Piloten problemlos präzise Landungen.

Foto: Electra

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