Luftfahrtantriebskonzepte für Regionalflugzeuge der Zukunft
H₂ELECTRA
Das Modell H2ELECTRA visualisiert die hohe technische Komplexität neuartiger Antriebssysteme und unterstützt die Beantwortung von Forschungsfragen im DLR. Es zeigt Möglichkeiten auf, ein Regionalflugzeug mit Wasserstoff zu elektrifizieren.
H2ELECTRA-Flotte
Regionalflugzeuge mit rumpfintegrierter- und gondelintegrierter Antriebsvariante über dem Lausitzer Seenland
Das Flugzeug ist für eine Reichweite von ca. 1.850 Kilometern mit 50 Passagieren ausgelegt, fliegt mit einer Geschwindigkeit von Mach 0,5 (etwa 612 Kilometer pro Stunde) auf einer Flughöhe von fast 5.000 Metern mit einer Nutzlast von 6 Tonnen (50 Passagiere * 100 Kilogramm + 1.000 Kilogramm Fracht).
Zukünftige Antriebskonzepte bieten neue Möglichkeiten für Flugzeugdesign und -integration. Das Modell zeigt aktuell eine Antriebstopologie mit einem in den Rumpf integrierten elektrischen Antriebssystem welches sechs Propeller über Elektromotoren antreibt und somit seinen Vortrieb generiert.
Mission
Eine typische Mission für ein solches Flugzeug umfasst den Transport von Passagieren und deren Gepäck zwischen Städten. Die H2ELECTRA ist so vorausgelegt, dass sie bis zu 50 Passagiere aufnehmen und Strecken von bis zu 1500 Kilometern zurücklegen kann. Üblicherweise beginnt diese Mission, nachdem die Passagiere sich in ihren Sitzen niedergelassen haben und das Frachtgut sicher im Flugzeug verstaut wurde. Das Antriebssystem ist darauf ausgelegt, für jede Phase der Mission ausreichend Leistung bereitzustellen. Die Flugphasen sind: Rollphase (Taxi), Start, Steigflug, Reiseflug, Sinkflug, Landung, Rollphase zum Gate.
Mission eines Regionalflugzeuges
Typisches Missionsprofil eines Flugzeugs mit dem entsprechenden CO2-Emissionsanteil
Die rumpfintegrierte Lösung stellt nur eine mögliche Konfiguration für ein zukünftiges Antriebssystem dar. Weitere Konfigurationen sind denkbar und werden mithilfe der H2ELECTRA im DLR auf einer gemeinsamen Plattform verglichen. Mögliche Lösungen umfassen eigenständige Systeme, bei denen ein Energieträger und ein Energiewandler die benötigte Energie bereitstellen. Ein solches System ist die Brennstoffzelle, die mit Wasserstoff betrieben wird. Ein anderes ist das Batteriesystem.
Eine weitere mögliche Antriebsarchitektur ist beispielsweise die rechts dargestellte gondelintegrierte Antriebslösung. Dabei sind die Antriebskomponenten hauptsächlich entlang der Flügel bzw. in der Gondel angeordnet. Auch diese Konfiguration stellt ein mögliches Zukunftsszenario für die Luftfahrt dar.
Zudem können auch hybride Antriebskonzepte eine attraktive Lösung mit Verbesserter Umweltbilanz darstellen. Hierbei werden elektrische Energieerzeuger, wie Brennstoffzellen oder Batterien mit traditionellen Technologien, wie Gasturbinen oder anderen Verbrennern kombiniert. Insbesondere durch neuartige Energieverteilungs- und Betriebsstrategien werden die Einzeltechnologien intelligent eingesetzt und es kann eine höhere Gesamteffizienz erreicht werden.
