DLR prämiert Studierende für umweltfreundliches Kurzstreckenflugzeug
9. August 2024 | Konzept CHARGE der TU Berlin gewinnt DLR Design Challenge 2024
DLR prämiert Studierende für umweltfreundliches Kurzstreckenflugzeug
1. Platz bei der DLR Design Challenge 2024: Entwurf der TU Berlin – CHARGE
CHARGE (Carbon-neutral High-efficiency Aircraft for ReGional Electric flight) setzt auf die Kombination aus einer Box-Wing Konfiguration mit verteilten elektrischen Antrieben (DEP) um eine hohe aerodynamische und propulsive Effizienz zu erzielen. Für die Energieversorgung setzt das Konzept ausschließlich auf Batterien aufgrund des außerordentlich hohen Wirkungsgrades. CHARGE soll 110 Passagiere auf einer Strecke von bis zu 894 Kilometern transportieren können.
Jury und Studierendenteams bei der DLR Design Challenge 2024
Am 8. August 2024 fand die Abschlussveranstaltung der insgesamt achten DLR Design Challenge inklusive Siegerehrung und Preisverleihung beim DLR im ZAL TechCenter in Hamburg-Finkenwerder statt.
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-Finkenwerder gegenüber den fünf anderen teilnehmenden Teams durch.
Um den Luftverkehr in den nächsten Jahrzenten klimaverträglich zu gestalten, müssen innovative 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 Luftfahrt befindet sich gegenwärtig in einem der intensivsten Transformationsprozesse ihrer Geschichte. Deshalb besteht ein erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf. Dabei sieht sich das DLR als Architekt und Integrator der Luftfahrtforschung“, betont Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR, „Unabdingbar für unsere Arbeit ist der Austausch von Wissen, neue und disruptive Denkansätze, sowie Technologieoffenheit. All das haben die Teilnehmenden der DLR Design Challenge 2024 erfolgreich gezeigt beim Entwurf eines umweltfreundlichen und wirtschaftlich effizienten Kurzstreckenflugzeuges für das Jahr 2050.“
Know-how, Kreativität und Teamgeist als Schlüsselkompetenzen
Sechs Studierenden-Teams präsentierten bei der Abschlussveranstaltung des Wettbewerbs ihre Entwürfe, für die sie rund vier Monate Zeit hatten. Dabei durchliefen die Studierenden Prozesse wie beim echten Entwurf von Flugzeugen: Von der ersten Konzeptidee über die detaillierte Ausarbeitung technischer Aspekte und deren Berechnung bis hin zur überzeugenden Präsentation vor der Fachjury. Sie sammelten wertvolle Erfahrung und verknüpften ihr erlangtes Wissen mit praktischen Fähigkeiten, indem sie unter realistischen 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 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.
Der erste Platz der DLR Design Challenge 2024 ging an das Team der TU Berlin. Ihr Konzept CHARGE überzeugte die Jury mit einem Bericht, in dem alle Designentscheidungen ausführlich begründet und erläutert wurden. Alle wichtigen Disziplinen wurden ausführlich abgedeckt, und der Einsatz innovativer Technologien wurde mit soliden Untersuchungen gerechtfertigt. Die TU Braunschweig landete auf dem zweiten Platz. Ihr Team punktete mit seinem Konzept VoltAirs-95 besonders durch die hohe Plausibilität, bei dem eine sehr gute Balance zwischen Innovation und bewährter Technologien vorlag. Platz drei belegte Team HYPER der DHBW Ravensburg. Es präsentierte ein solide durchdachtes Konzept, was wenige Fragen der Jury offen ließ. Die ausführliche Untersuchung des Antriebskonzept fiel besonders positiv auf. "Insgesamt wurden alle eingereichten Entwürfe für innovativ und sehr kreativ befunden, so dass alle Teams als Gewinner gelten", so die Jury während der Preisverleihung.
Weniger CO2 durch mehr Effizienz auf Kurzstrecken
Für das zu entwerfende Luftfahrzeug gehörte zur Aufgabenstellung, die Indienststellung bis 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 Anforderungen optimal auszufüllen. Dazu war die Wahl des Energieträgers ebenfalls offen: Es konnte zwischen Wasserstoff, Elektrizität und nachhaltigem Flugkraftstoff in hybrider Anwendung 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 Challenge 2024 teilgenommen.
Die eingereichten Flugzeugentwürfe im Überblick
1. Platz: TU Berlin mit CHARGE
Video: DLR Design Challenge 2024 Entwurf der TU Berlin – CHARGE
Für die Wiedergabe dieses Videos auf Quickchannel.com ist Ihre Zustimmung zur Speicherung von Daten ('Cookies') erforderlich. Unter Datenschutz-Einstellungen können Sie Ihre Wahl einsehen und verändern.
Video: DLR Design Challenge 2024 Entwurf der TU Berlin – CHARGE
Credit:
TU Berlin/CHARGE
CHARGE (Carbon-neutral High-efficiency Aircraft for ReGional Electric flight) setzt auf die Kombination aus einer Box-Wing Konfiguration mit verteilten elektrischen Antrieben (DEP) um eine hohe aerodynamische und propulsive Effizienz zu erzielen. Für die Energieversorgung setzt das Konzept ausschließlich auf Batterien aufgrund des außerordentlich hohen Wirkungsgrades. CHARGE soll 110 Passagiere auf einer Strecke von bis zu 894 Kilometern transportieren können.
Team: Lennart Wauer, Leonid Wenz, Tim Schulz, Mathias Tekkel, Luca Kriebel, Clemens Ehrich
2. Platz: TU Braunschweig mit VoltAirs-95
Video: DLR Design Challenge 2024 Entwurf der TU Braunschweig – VoltAirs-95
Für die Wiedergabe dieses Videos auf Quickchannel.com ist Ihre Zustimmung zur Speicherung von Daten ('Cookies') erforderlich. Unter Datenschutz-Einstellungen können Sie Ihre Wahl einsehen und verändern.
Video: DLR Design Challenge 2024 Entwurf der TU Braunschweig – VoltAirs-95
Credit:
TU Braunschweig/VoltAirs-95
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 Propellern angetrieben. Ein zusätzliches Triebwerk im Heck, betrieben mit nachhaltigem Flugzeugkraftstoff (SAF), wird für die Reservemission eingesetzt 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 ausreichend Komfort zu bieten und gleichzeitig das Strukturgewicht zu verringern.
Team: Lukas Thiesen, Gent Gutaj, Anna Vorndran, Aleksandre Kobeshavidze, Christian Dietrich, Mika Rasch
Für die Wiedergabe dieses Videos auf Quickchannel.com ist Ihre Zustimmung zur Speicherung von Daten ('Cookies') erforderlich. Unter Datenschutz-Einstellungen können Sie Ihre Wahl einsehen und verändern.
Das Konzept HYPER (HYdrogen Powered Electric Regional aircraft) transportiert 89 Passagiere auf bis zu 1.250 Kilometern und verwendet eine hocheffiziente und innovative Box-Wing Flügelanordnung. Die elektrischen Antriebe werden durch eine hybride Stromversorgung gespeist: Im Reiseflug liefern Brennstoffzellen die Energie aus Flüssigwasserstoff, 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 Verbesserung des Antriebswirkungsgrades.
Team: Jonna Bleeker, Lena Hennige, Niclas Neufeld, Lucas Weser, Julius Wildeboer, Jonas Schaur
Erfolgreicher Beitrag: RWTH Aachen mit EcoAir
DLR Design Challenge 2024 Entwurf der RWTH Aachen – EcoAir
Mit EcoAir präsentiert die RWTH Aachen ein Flugzeug mit einer Kapazität von 76 Passagieren und einer Reichweite von 900 Kilometern. Das Konzept setzt auf einen hybrid-elektrischen Antriebstrang aus flüssigwasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen und Batterien. Um einen hohen aerodynamischen Wirkungsgrad zu erreichen, setzt EcoAir auf die Verwendung von klappbaren Flügelspitzen, die eine große Spannweite ermöglichen, ohne die Kompatibilität mit Flughafeninfrastrukturen zu beeinträchtigen. Zudem ist der Flügel mit einem so genannten Hybrid-Laminar-Flow-Control-System ausgestattet, bei dem die turbulente Grenzschicht durch die Flügelhaut abgesaugt wird, um den Reibungswiederstand zu verringern.
Team: Talha Sor, Yuvraj Salhan, Shuhan Yang, Constantin Koopman, Peter Faber, Prakhar Sharma
Erfolgreicher Beitrag: Universität Stuttgart mit MOBULA
DLR Design Challenge 2024: Entwurf der Universität Stuttgart – MOBULA
MOBULA (Modular Blended Wing Body Ultra Low Emission Aircraft) der Universität Stuttgart kombiniert die aerodynamischen Vorteile eines Nurflüglers mit einem innovativen Abfertigungsprozess am Flughafen. Der Entwurf für 72 Passagiere und einer Reichweite von 1.500 Kilometern sieht eine Teilung der Rumpfsektion von der Flügelsektion am Flughafen vor. Dadurch können bereits Passagiere ein- und aussteigen während das Flügelsegment noch abgefertigt wird. Die Abfertigung des Flugzeugs wird in Folge dessen insgesamt beschleunigt. Angetrieben wird MOBULA von sechs Elektropropellermotoren, welche durch Elektrizität aus einer Brennstoffzelle und Batterien gespeist wird. Hierfür wird der Wasserstoff in zwei austauschbaren Tanks im Heck des Flugzeuges gespeichert.
Team: Felix Wolf, Lars Wössner, Luka Wolf, Fabian Haas, Felix Fuchs, Arthur Bernhardt
Erfolgreicher Beitrag: HAW Hamburg mit HydroProp
DLR Design Challenge 2024: Entwurf der HAW Hamburg – HydroProp
Das von der HAW Hamburg entwickelte HydroProp ist für 110 Passagiere bei einer Reichweite von knapp 2.000 Kilometern ausgelegt. Es setzt auf ein konventionelles Design und wird von zwei Turboprop-Triebwerken mit Wasserstoffdirektverbrennung angetrieben, welcher kryogen gespeichert wird. Der Rumpf des Konzeptes ist auf maximale aerodynamische Effizienz optimiert und bietet trotz fensterloser Bauweise durch eingebaute OLED-Displays ausreichend Passagierkomfort.
Team: Aya Yaakoub, Bogdan Atanasoaie, Ilsa Meister, Leon Kaim
