Gesamtsystemtechnologien
Im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms werden in der Abteilung Gesamtsystemtechnologien alle Forschungsprojekte mit Bezug zu Flugzeugsystemen und der Kabine sowie zur Flugphysik und der Flugführung betreut. Themen rund um die Urban Aircraft Mobility (UAM) und allgemeine Luftfahrtprozesse werden ebenfalls hier behandelt.
Die sich wandelnden Mobilitätsanforderungen der Gesellschaft erfordern neue ganzheitliche Entwicklungs-, Betriebs- und Wartungskonzepte. Hierfür gilt es technologische Lösungen zu finden, welche marktwirtschaftlich nutzbar sind. Dies gilt sowohl für klassische Bauweisen bzw. Prozesse als auch für disruptive Konfigurationen. Dabei werden in allen Bereichen eine Optimierung der Effizienz, des Gewichts, der Kosten und der Klimaverträglichkeit adressiert.
Beweggründe für die Forschung
Zentrales Ziel ist die signifikante Reduzierung von Klimawirkungen der Luftfahrt durch luftfahrtinduzierte Treibhausgase und Nicht-CO2-Effekte. Gerade unter Berücksichtigung der erwarteten Zunahme des Luftverkehrsaufkommens wird dies zukünftig nur durch substantiell effizientere und klimaneutrale Technologien und Lufttransportsysteme möglich sein. Zusätzlich gehört die Verbesserung der Transportleistung inklusive der Einbindung neuer unbemannter Fluggeräte in den Luftraum zu den Forschungszielen. Für die Marktchancen und gesellschaftliche Akzeptanz der Technologie gilt es weiterhin, die hohen Anforderungen an Sicherheit, Zuverlässigkeit und Komfort für die Passagiere von morgen zu gewährleisten. Ebenfalls hohe Priorität kommt der Reduzierung der Lärmbelastung am Boden zu.
Neue Technologien und Prozesse sollen die Kabine von Morgen umweltfreundlicher für Mensch und Natur gestalten sowie ein durchgängig digitales und effizientes Erlebnis bei Passagier als auch Crew bilden. Dies schließt auch die Frachtsysteme und -prozesse mit ein. Dabei stehen insbesondere zwei große Themenfelder im Fokus: Die Digitalisierung sowie die Nutzung neuer Materialien, Konstruktions- und Fertigungsverfahren.
Des Weiteren bieten neuartige Flugzeugkonzepte die Chance die Luftfahrt umweltfreundlicher zu gestalten, indem diese widerstands-, energie- und lärmoptimierter realisiert werden können.
Auch neue Technologien, Prozesse und Regularien im Bereich der Flugführung müssen zu signifikanten Verbesserungen in Leistungsfähigkeit und Klimaverträglichkeit der Luftfahrt beitragen. Insbesondere eine effiziente Routenführung zur Reduzierung der Flugstrecke sowie die konsequente Minimierung der Non-CO2 Effekte steht hier in Fokus.
Urban Air Mobility bietet die Möglichkeit, das bodengebundene Transportsystem mit einem effizienten und emissionsarmen Fluggerät zu entlasten. Die Herausforderung besteht darin, die Akzeptanz der Bevölkerung zu erlangen sowie insbesondere die sicherheitskritischen Anforderungen zu erfüllen.
Die Tendenz im Bereich der Flugzeugsysteme hin zu einem All Electric Aircraft kann einen substantiellen Beitrag zur leistungsfähigen, sicheren und effizienten Luftfahrt leisten. Hier sind der modellbasierte Ansatz in der Entwicklung sowie die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus wichtige Elemente. Die neu zu entwickelnden Systeme und Architekturen müssen jedoch den hohen luftfahrttechnischen Sicherheitsanforderungen gerecht werden und sollen zur einer Reduktion der Kosten, des Gewichts und des benötigten Bauraums beitragen.
Aktuelle Forschungsschwerpunkte
Die aktuellen Forschungsschwerpunkte in den jeweiligen Fachgebieten lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Passagierfreundliche und ökoeffiziente Kabine:
Gefördert werden Themen mit besonderem Interesse für den Kabinen- und Cargo-Bereich von Verkehrsflugzeugen, Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt und Drehflüglern bis zum Nachweis der Technologie. Themenschwerpunkte hierbei sind:
- effiziente, passagierfreundliche und flexible Kabinenkonfigurationen
- richtungsweisende Informations-, Kommunikations- und Managementsysteme
- umweltfreundliche Fertigungs-, Montage- und MRO-Verfahren
- hochfeste Materialien, ressourcenschonend und recyclebar
- innovative Energiearchitektur der Kabine
- effiziente Frachtsysteme
- integrierte Konzepte von Struktur- und Kabine
- Entwicklung digitaler Kabinenservices
Flugphysik:
Beiträge zur Realisierung umweltverträglicher, lärmreduzierter und konkurrenzfähiger Luftfahrzeuge können im Bereich der Flugphysik insbesondere durch Aktivitäten im Rahmen folgender Themenschwerpunkte geleistet werden:
- passive und aktive Maßnahmen zur Widerstandsreduktion
- auftriebserzeugende Rumpfstrukturen, aktive und passive Strömungskontrolle
- numerische und experimentelle Verfahren für eine effiziente Entwicklung verbesserter Luftfahrzeuge
- Integration von Triebwerken mit hohem Nebenstromverhältnis im Gesamtflugzeugentwurf
- Nutzung von Sekundärflugsteuerungen und Peripherien zur Unterstützung der primären Flugsteuerung
- zuverlässige Lastbestimmung bzw. aktive Lastminderung zur besseren Ausnutzung des Leichtbaupotenzials moderner Werkstoffe und Bauweisen
Sichere, effiziente und umweltverträgliche Luftfahrtprozesse, Flugführung und Flugsicherung:
Dieses Themengebiet beinhaltet Technologien für die bodengebundenen sowie fliegenden Akteure, Bediener, Operateure und Piloten. Themenschwerpunkte sind wie folgt:
- sichere und robuste Navigation und Verkehrsführung bei allen Flug- und Wetterbedingungen
- leistungsfähige und vernetzte Assistenz-, Kommunikations- und Informationssysteme
- komplexe Technologien zur Flugplanung und Flugdurchführung und Operations sowie ihrer effizienten Optimierung und auch hinsichtlich Emissionen
Leistungsfähige, sichere und energieeffiziente Systeme:
Es werden sowohl Themen aus dem Bereich moderner und effizienter Systeme als auch neue Systemarchitekturen von Verkehrsflugzeugen, Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt und Drehflüglern bis zum Nachweis der Technologie gefördert. Themenschwerpunkte hierbei sind:
- leistungsgewichtsoptimierte Systeme und Komponenten (mit Zustandsüberwachung)
- effiziente Energiewandlung und -verteilung
- moderne Kommunikationswege und -architekturen
- generische Rechnerplattformen und intelligente Softwarelösungen
- wegbereitende Systemlösungen für aerodynamische Optimierungen
- Methoden- und Toolentwicklung um Entwicklungs- und Testaufwände zu reduzieren