18. April 2023 | Urbane Mobilität im Tragschrauber, Kurzstrecken-Flieger „HyBird“ und Modell für einen 50-Sitzer im Regionalflugverkehr
Alles auf elektrisch beim DLR auf der AERO 2023
DLR-Messestand auf der AERO 2023
Das DLR zeigt auf der AERO 2023Konzepte und Modelle für klimaverträgliche Klein- und Regionalflugzeuge. Im Vordergrund S²TOL (Silent Short Takeoff and Landing), ein Konzept für ein extrem leises und kurzstartfähiges Luftfahrzeug auf Basis eines Tragschraubers.
Demonstrator des Future General Aviation Aircraft (FGAA)
Auf Basis des Konzepts „HyBird“ wurde dieser instrumentierte Versuchsträger eines Future General Aviation Aircraft (FGAA) gebaut und erstmals am DLR-Stand auf der AERO 2023 präsentiert. Im Maßstab 1:4 beträgt das Höchstgewicht 25 Kilogramm. Für den Sommer sind erste Flugversuche zur Analyse und Optimierung des Flugzeugkonzepts geplant.
Die AERO in Friedrichshafen ist die internationale Leitmesse für die Allgemeine Luftfahrt, die Business Aviation und den Luftsport. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) präsentiert sich dort (in Halle A7, Stand 203) mit dem Schwerpunkt klimaverträgliches Fliegen. Vom Batterie-elektrischen Tragschrauber für den urbanen Luftverkehr über einen hybridelektrischen Kurzstrecken-Flieger mit rund zehn Passagieren bis hin zu einem elektrischen 50-Sitzer mit Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb für den Regionalflugverkehr zeigt das DLR Konzepte und Modelle, wie das nachhaltige Fliegen von Morgen von klein nach groß Gestalt annehmen kann. Mit dabei sind auch zwei neu gegründete DLR-Einrichtungen – das Cottbusser Institut für elektrifizierte Luftfahrtantriebe sowie das Aachener Innovationszentrum für Kleinflugzeug-Technologien.
„Wir freuen uns wieder mit einem DLR-Stand auf der AERO in Friedrichshafen vertreten zu sein“, sagt Dr. Markus Fischer, DLR-Bereichsvorstand Luftfahrt. „Auf dem Weg zum klimaverträglichen Fliegen kommt der allgemeinen Luftfahrt eine besondere Rolle zu. Auf kürzeren Strecken mit wenigen Passagieren lassen sich nachhaltige Antriebe und Konzepte vergleichsweise einfach einführen und erproben, um dann breiter für die Luftfahrt der Zukunft in die Anwendung zu kommen. Deshalb engagieren wir uns als DLR verstärkt bei der Erforschung, Entwicklung und Erprobung von klimaverträglichen Klein- und Regionalflugzeugen.“
Das Forschungsengagement folgt der DLR-Luftfahrtstrategie „Auf dem Weg zu einer emissionsfreien Luftfahrt“. Elektrische Antriebe mit Wasserstoff oder Batterien als Energieträger werden dabei insbesondere für Klein- und Regionalflugzeuge eine wesentliche Rolle spielen. Im Fokus der DLR-Präsenz auf der AERO 2023 stehen insbesondere diese Exponate und Themen:
S²TOL – Leises Starten und Landen für die urbane Mobilität
Tragschrauberkonzept S²TOL (Silent Short Takeoff and Landing)
Im Forschungsprojekt S²TOL (Silent Short Takeoff and Landing) wird ein neues Konzept für ein extrem leises und kurzstartfähiges Luftfahrzeug auf Basis eines Tragschraubers entwickelt und im Flugexperiment demonstriert. Das Konzept sieht einen neuen Tragschrauber mit zwei elektrischen Antrieben vor, die hinsichtlich der Lärmemission optimiert werden.
Tragschrauber sind wendig und können auf sehr kurzen Strecken mit steilen An- und Abflügen starten und landen – dringend notwendige Eigenschaften für den Einsatz im urbanen Raum. Zudem ist durch die frei drehenden Rotorblätter ein komplexes Hauptrotorgetriebe wie bei Hubschraubern überflüssig mit entsprechend geringeren Herstellungs- und Betriebskosten. Einsätze als Lufttaxi oder Frachtdrohne erscheinen attraktiv. Im Forschungsprojekt S²TOL (Silent Short Takeoff and Landing) wird unter der Führung des DLR-Instituts für Flugsystemtechnik im Rahmen des DLR-Innovationszentrums für Kleinflugzeug-Technologien in Kooperation mit dem Institut für Strahlantriebe und Turbomaschinen der RWTH Aachen ein neues Konzept für ein extrem leises und kurzstartfähiges Luftfahrzeug auf Basis eines Tragschraubers entwickelt und im Flugexperiment demonstriert. Das Konzept sieht einen neuen Tragschrauber mit zwei elektrischen Antrieben vor, die hinsichtlich der Lärmemission optimiert werden. Es sollen zwei Konfigurationen mit konventionellen und mit ummantelten Propellern verglichen werden. Beide Demonstratoren werden im Flugsimulator des DLR geflogen und virtuell erprobt. Erste Flugversuche der Variante mit offenen Propellern und einem Abfluggewicht von rund 400 Kilogramm sind für 2024 geplant. Aus den gewonnenen Erkenntnissen soll der Demonstrator mit zwei elektrisch angetriebenen Mantelpropellern und aerodynamisch optimierter Zelle abgeleitet werden. Die zum Einsatz kommenden Mantelpropeller werden am Institut für Strahlantriebe und Turbomaschinen der RWTH in Kooperation mit der Jetpel GmbH erforscht. Ziel des Projekts ist die Bewertung hinsichtlich Flugleistung, -sicherheit und Lärmemission im Flugversuch sowie die Ableitung neuer Lufttüchtigkeitsanforderungen im Hinblick auf eine zukünftige EASA-Zertifizierung. Auf der AEROsind am DLR-Stand ein Modell der neuen Tragschrauberkonfiguration im Maßstab 1:6 sowie das Mantelstromtriebwerk „Jetpeller“ zu sehen.
Entwurf des Kurzstreckenflugzeugs „HyBird“
Im Forschungsprojekt Future General Aviation Aircraft (FGAA) wird ausgehend von der Konzeptstudie „HyBird“, das durch die Verwendung eines Gasgenerators und elektrisch betriebener Propeller die Kosten und Emissionen reduziert, ein klimaverträgliches Kleinflugzeug der Zertifizierungskategorie CS-23 entworfen. Das Flugzeug soll fünf bis neun Passagiere mindestens 700 bis 1.000 Kilometer weit befördern können.
Fortschritte bei der Elektrifizierung von Antriebssträngen ermöglichen Lösungen, die profitabel Strecken mit geringem Bedarf bedienen können, die nicht mehr als 1.000 Kilometer lang sind. Ein Beispiel hierfür ist das „HyBird-Konzept“, das durch die Verwendung von Gasgenerator und elektrisch betriebener Propeller die Kosten und Emissionen reduziert. Dieses Konzept wurde im Rahmen der NASA/DLR Design Challenge 2019 entwickelt und bildet die Grundlage für das FGAA-Projekt. Ausgehend von einer Konzeptstudie mit großem konfigurativen Designraum ist das Ziel, ein klimaverträgliches Kleinflugzeug der Zertifizierungskategorie CS-23 zu entwerfen. Das Flugzeug soll fünf bis neun Passagiere mindestens 700 bis 1.000 Kilometer weit befördern können. Aus dem entwickelten Konzept hat das DLR-Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt im Rahmen des DLR-Innovationszentrum für Kleinflugzeug-Technologien in Aachen gemeinsam mit Airbus ProtoSpace Hamburg, einen fliegenden, instrumentierten Versuchsträger mit einem Höchstgewicht von 25 Kilogramm im Maßstab 1:4 gebaut. Dieser Versuchsträger wird am DLR-Stand auf der AERO 2023 erstmals präsentiert. Für den Sommer sind mit diesem Demonstrator erste Flugversuche zur Analyse und Optimierung des Flugzeugkonzepts geplant. Am Ende des Projektes soll der Entwurf eines klimaverträglichen Kleinflugzeugs stehen mit dem Ziel, dieses anschließend in die Anwendung zu bringen.
H2ELECTRA mit Rumpfintegrierter Antriebslösung
In der Größenordnung von rund 50 Passagieren, zeigt das das Modell „H2ELECTRA“, welche Möglichkeiten es gibt, ein Flugzeug zukünftig mit Hilfe von Wasserstoff und Brennstoffzelle elektrisch oder auch hybridelektrisch anzutreiben. Hier dargestellt ist eine Rumpfintegrierte Lösung.
H2ELECTRA – Modell für ein Regionalflugzeug der Zukunft
In der Größenordnung von rund 50 Passagieren zeigt das DLR-Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe anhand des Modells „H2ELECTRA“, welche Möglichkeiten es gibt, ein Flugzeug zukünftig mit Hilfe von Wasserstoff und Brennstoffzelle elektrisch oder auch hybridelektrisch anzutreiben. Mit Hilfe von austauschbaren Komponenten können verschiedene Konfiguration von Antriebsarchitekturen, neuartige Technologien und unterschiedliche Integrationskonzepte am Modell visualisiert werden. Das Modell im Maßstab 1:10 und einer Spannweite von fast drei Metern verdeutlicht den ganzheitlichen Systemansatz des Instituts und die vielfältigen Varianten, Regionalflugzeuge zukünftig zu elektrifizieren. Auf der AERO Friedrichshafen 2023 ist eine Variante mit rumpfintegriertem Antriebsstrang mit allen relevanten Komponenten installiert. Sie zeigt technologische Möglichkeiten und Zukunftsperspektiven für die Luftfahrt und spricht aktuelle Kernthemen des elektrischen Fliegens, dessen Potenziale und Herausforderungen an.
DLR-Luftfahrtstrategie – die klimaverträgliche Luftfahrt als Ziel
Bis zur Mitte des Jahrhunderts wird die Klimaneutralität in Wirtschaft und Gesellschaft angestrebt. Der European Green Deal braucht ebenso in der Luftfahrt ein umfassendes Engagement in Forschung und Entwicklung. Dazu hat das DLR eine Luftfahrtstrategie vorgelegt, die den Forschungsweg zum klimaverträglichen Fliegen zeichnet. Das Ziel sind hocheffiziente klimafreundliche Flugzeuge. Diese sollen passend zu Reichweite und Größe mit klimafreundlichen Antriebskonzepten und nachhaltigen Brennstoffen abheben. Das DLR positioniert sich dabei mit seinen ganzheitlichen Forschungskompetenzen als virtueller Hersteller (Virtual OEM) für eine beschleunigte Energiewende in der Luftfahrt. Neue Technologien und Kraftstoffe sowie eine klimafreundliche Flugführung sollen die CO2-, Stickoxid- und Partikel-Emissionen der Luftfahrt zukünftig immer weiter senken und vom prognostizierten Wachstum entkoppeln.
