Luftfahrt - Eventkalender & Aktuelles VDE Bayern Tec Cruise Energiekonferenz Zukunft - aber wie?
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NACHRICHTEN AUS TECHNIK, NATURWISSENSCHAFT UND WIRTSCHAFT
04/2022 JUL/AUG
Das Regionalmagazin für und
Luftfahrt
Eventkalender & Aktuelles
VDE Bayern Tec Cruise
Energiekonferenz Zukunft – aber wie?
EDITORIAL
Foto: Roland Maier
Womit fliegen wir morgen?
du Silvia Stettmayer
.hm.e Redaktion TiB
www
G
erne wagen wir mit unseren Schwerpunktthemen Die komplette Abkehr vom Kerosin, also der Umstieg auf
einen Blick auf die Technik von morgen. Im Fokus Elektro-, hybrid-elektrisch, Wasserstoff-Brennstoffzellen-
Hochschule stehen heute technische Lösungen, die das Errei-
chen der Klimaziele ermöglichen können. Diese notwendigen
oder Bio- und eFuels-Antriebe ist Gegenstand großer For-
schungsvorhaben. Und die Abkehr vom Verbrenner etabliert
München Transformationen betreffen – neben der Gebäudewirtschaft
und der Industrie – hauptsächlich den Verkehrssektor und
auch bei Flugzeugbauern und Triebwerksherstellern eine
neue, gemeinschaftlichere Arbeitsweise. Klar ist, die Art des
University of damit auch die Luftfahrtbranche. Antriebs kann nur anwendungsbezogen getroffen werden –
Applied Sciences Nun zählen Flugzeuge, neben Kraftwerken, Produktions-
Elektroantriebe eignen sich eher für Kleinflugzeuge und Kurz-
strecken, für Verkehrsflugzeuge und die Langstrecke scheint
anlagen, Lokomotiven und vielen mehr, zu den langlebigen z.B. die Brennstoffzelle eine Option zu sein.
Wirtschaftsgütern, deren Entwicklung teuer und aufwändig Welche Antriebsarten sich künftig durchsetzen, ist derzeit
ist und die in der Regel eine Laufzeit von mehreren Dekaden noch nicht absehbar. Absehbar ist aber, dass die Klimawen-
haben. Dies erklärt sich im Flugzeugbau auch durch hohe de das Fliegen verteuern wird. Nichts ist billiger als Kerosin
Sicherheitsanforderungen und lange Zertifizierungszeiten. und für den synthetischen Treibstoff SAF und den viel zitier-
Mag also unsere Ausgangsfrage auch komplex und zukunfts- ten grünen Wasserstoff werden in Zukunft erhebliche Mehr-
weisend klingen, die Antwort darauf ist sehr einfach und in kosten anfallen.
der Gegenwart verhaftet: wir werden in 35 Jahren mit einem Apropos Zukunft: Parallel zur etablierten Flugzeugindustrie
heute hergestellten Flugzeug fliegen. machen sich seit einigen Jahren viele neue Firmen und Start
Ups auf in einen ganz neuen Sektor der Luftfahrt, die eVTOLS,
In 35 Jahren befinden uns in der Mitte der 2050er Jahre, die kleine Fluggeräte für die neue fliegende (urbane) Mobilität.
Industrie ist dekarbonisiert und die Klimaziele des European Die Umsetzung und Anwendung der rasanten Entwicklungen
Grean Deal müssen erreicht worden sein. Wenn wir ehrlich in der Automation und der Elektrifizierung machen eVTOLS
sind, bedeutet das, dass sich die Luftfahrt in atemberau- technologisch höchst anspruchsvoll. Wo immer sie auch hin-
bender Geschwindigkeit vom Kerosin verabschieden muss. führt, diese Reise wird spannend.
Und besser heute als morgen einen technologischen Gene- Für die Luftfahrtbranche gibt es auf jeden Fall Gründe genug,
rationswechsel bei den Antrieben vornehmen muss. um Ende Juni auf der Internationalen Luft- und Raumfahrt-
Um größere Treibstoffeinsparungen zu erreichen, arbeiten ausstellung ILA in Berlin über mögliche Zukuftsoptionen
Triebwerkshersteller schon seit Jahren an immer effizien- engagiert zu diskutieren.
teren Turbinen, bis jetzt aus wirtschaftlichen Gründen, denn
Kerosin ist der größte Kostenfaktor beim Fliegen, jetzt steht
auch das Klimaziel im Fokus.
Technik in Bayern 04/2022 3
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INHALT
Dolmetscherin?
HOCHSCHULE UND FORSCHUNG
Die Luftfahrt elektrifizieren 30
Neuer Studiengang Elektromobilität-ACES 47
AKTUELLES
Luftfahrt VDI BV Bayern Nordost: Neubesetzungen im Vorstand
VDI BV München: VDI-Tag 2022 in Ingolstadt
31
32
Die Luftfahrtbranche musste in der Corona- VDI BV München: Energiekonferenz 34
pandemie empfindliche Einbußen hinnehmen. VDI Young Engineers München 35
Foto: Deutsche Luftsicherung
Gleichzeitig sind die Anforderungen zum VDI BV Bayern Nordost: Mitgliederversammlung 2022 36
Erreichen der Klimaschutzziele hoch. VDE Bayern: Tec Cruise 2022 37
Gelingt es, klimaneutrale Flugzeugantriebe zu VDI ADC 2022: Mit Bits und Bites auf der Rennstrecke 38
entwickeln und wie werden wir morgen fliegen? VDI Landesverband Bayern: Sieger Jugend forscht Bayern 40
VDI BG Regensburg: Mit der Seilbahn über die Donau 41
VDE/VDI-AK Informationstechnik München 42
VDI-AK Bio-, Medizin- und Umwelttechnik München 43
SCHWERPUNKT
Auf dem Weg zur emissionsfreien Luftfahrt 06
Markus Fischer RUBRIKEN
Ein Fernlicht für die Luftfahrt 10
Gespräch mit Jochen Kaiser Veranstaltungskalender45
Buchbesprechungen 48
Fliegen ist schön – oben bleiben noch schöner 12 Impressum49
Florian Holzapfel Cartoon 50
Vorschau 50 Qualifikation
Neuer Forschungsstandort für Luft- und Raumfahrt 15
Ralf Kastner Spezialisierung
Elektrische Strahltriebwerke sind keine Utopie 16
Andreas Hupfer, Sebastian Hawner, Fabian Helmchen by-suche.bdue.de
Mit eFuels bald klimaneutral abheben 18
Tobias Block
Die sichere und faire Integration von Drohnen 20
Ute Otterbein
VDI Landesverband Bayern
Erste Simulationen von Fluglärm durch UAM 22 VDI Bezirksverein München, Ober- und Niederbayern e.V.
Michael Bauer Westendstr. 199, D-80686 München
Tel.: (0 89) 57 91 22 00, Fax: (0 89) 57 91 21 61
www.vdi-sued.de, E-Mail: bv-muenchen@vdi.de
Automatisierte Flugwetterbeobachtung 24
Eckhard Lanzinger VDI Bezirksverein Bayern Nordost e.V. Unsere Fachliste Technik
Foto: Deutsche Luftsicherung
c/o Ohm-Hochschule, Keßlerplatz 12, D-90489 Nürnberg
Schwenkflügel – eine aerodynamische Tel.: (09 11) 55 40 30, Fax: (09 11) 5 19 39 86
E-Mail: vdi@th-nuernberg.de
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band der Dol
Modeerscheinung? 27
Übersetze m
r e. V. – Exp
2019 | 202 erte
0
Der historische Hintergrund von Phillip Berg Titelbild: - Qualifizierte Sprachprofis für
VDE Bayern, Bezirksverein Südbayern e.V.
Infrastruktur für das Fliegen Heimeranstraße 37, D-80399 München 200 technische Fachgebiete
30 Jahre Flugwerft Schleißheim 28 mit Wasserstoff Tel.: (0 89) 91 07 21 10, Fax: (0 89) 91 07 23 09
Walter Rathjen Der Tower am Flughafen München Grafik: DLR www.vde-suedbayern.de, E-Mail: info@vde-suedbayern.de - Als PDF erhältlich unter FACHLISTE
TECH
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nnen für me
4 Technik in Bayern 04/2022 Technik in Bayern 04/2022 5 oder als Printversion über
service@bdue.de
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
Auf dem Weg zur
emissionsfreien Luftfahrt
D
ie Luftfahrt ist ein fester Bestand- Wirkung und müssen zwingend reduziert dere durch umfangreiche Zulassungs-
teil unseres gesellschaftlichen Le- werden. Dafür reicht allein die evolutio- verfahren. Um unsere Ziele zu erreichen,
bens, unserer globalen Mobilität. näre Weiterentwicklung von heutigen muss es in den nächsten zwanzig Jahren
Sie trägt zum Austausch der Kulturen bei, Flugzeugen nicht mehr aus. Zusätzlich gelingen, das Wachstum im Luftverkehr
fördert unseren Wohlstand. Doch erleben müssen revolutionäre Technologien der von der Umweltbelastung zu entkop-
wir gegenwärtig einen der intensivsten Herausforderung der Umweltbelastung peln. Unsere Prognosen zeigen, dass
Transformationsprozesse der Luftfahrt- durch die Luftfahrt begegnen. Neben der Luftverkehr bis zum Jahr 2050 kli- Das Konzept Fuel Cell Electric Regional Aircraft “D70-FC10” mit 10 Brennstoffzellen und Antriebseinheiten in den „Pods“ unter den Flügeln zu sehen,
geschichte. An dessen Ende soll und wird dieser signifikanten Steigerung der Öko- maneutral werden kann. Aus diesem An- welches für 70 Passagiere ausgelegt ist.
ein klimaverträglicher Luftverkehr stehen. effizienz des einzelnen Luftfahrzeugs lass veröffentlichte das DLR Ende 2021
Denn die Folgen des Klimawandels for- müssen gleichzeitig die komplexe globa- eine Luftfahrtstrategie, die den Weg zum
dern unser konsequentes Handeln. le, nachhaltige Lieferkette, vorangehende emissionsfreien Fliegen zeichnet. stoffe sowie die Flugführung eine zentrale unseren internationalen Partnern aus For- binden und die sensorische Strukturüber-
Produktionsprozesse und Materialien so- Rolle. Die erfolgreiche Einführung solcher schung, Industrie und Wirtschaft hin. wachung zu implementieren. Schließlich
Der Anteil der Luftfahrt an der Erwärmung wie Aspekte der Infrastruktur betrachtet Gegenwärtig stehen wir vor zwei großen Konzepte erfordert eine transdisziplinäre Im Detail sind folgende drei Entwicklungs- sind neue Leichtbauweisen zu entwic-
der Atmosphäre wird zwar nur mit zwei werden. Herausforderungen. Zum einen müssen Forschung unter Berücksichtigung von felder von entscheidender Bedeutung: keln und zu erproben, die eine maximale
bis fünf Prozent beziffert, das exponen- Revolutionäre und unmittelbar verfüg- wir die aktuellen Flugzeuge weiter ver- Technologie-, Betriebs- und Wirtschafts- Beteiligung von Sekundärstrukturen und
tielle Wachstum des weltweiten Luftver- bare Lösungen für eine emissionsfreie bessern, deren Effizienz steigern und Kli- faktoren. Energieeffizientes Flugzeug Systemelementen an der Lastabtragung
kehrs macht jedoch ein umgehendes Luftfahrt gibt es aufgrund der immensen mawirkung reduzieren. Zum anderen gilt Der breite Einsatz von regenerativ erzeug- Der Energiebedarf kommender Flugzeuge ermöglichen.
Handeln erforderlich: Die Luftfahrtbran- technologischen Herausforderungen ins- es, den Weg für eine neue Flugzeuggene- tem Kerosin für alle Flugzeugklassen muss bis zum Jahr 2050 mindestens um
che verzeichnet eine Verdoppelung des besondere zur Energie- und Leistungs- ration zu ebnen. Das erfolgt unter ande- kann die klimarelevanten Emissionen die Hälfte reduziert werden. Ein geringe- Emissionsarme Luftfahrtantriebe
Luftverkehrsaufkommens alle 15 Jahre. dichte alternativer Antriebe derzeit nicht. rem durch neue Flugzeugkonzepte, neue bereits kurzfristig um 80 Prozent senken. rer Energiebedarf des Flugzeugs wirkt
Dem steht gegenwärtig mit jeder Flug- Aufgrund der hohen technischen und Antriebe und Leichtbauprinzipien sowie Zudem ist die Entwicklung energieeffizi- sich direkt in einem geringeren Verbrauch • Turboantriebe mit nachhaltigen
zeuggeneration in einem vergleichbaren finanziellen Risiken und der unter allen Systemarchitekturen in Kombination mit enter Technologien für Antrieb, Flugzeug der Antriebssysteme aus, reduziert Rest- Luftfahrt-Brennstoffen
Zeitraum nur eine Effizienzsteigerung um Betriebsbedingungen zu gewährleisten- nachhaltigen Kraftstoffen. und Lufttransportsystem nötig, die auf al- emissionen und kompensiert die höheren Auf den Kurz- bis Langstrecken ermögli-
etwa 15 Prozent gegenüber. Die von der der Sicherheit ist ein Technologiewandel Neben evolutionären und revolutionären len Strecken bis 2050 zusätzlich mehr als Kosten künftiger Energieträger. Dafür not- chen hoch effiziente Turbofan-Triebwerke
Luftfahrt verursachten Emissionen ha- in der Luftfahrt zudem ein langwieriger Flugzeug- und Antriebskonzepten spielen die Hälfte der verbleibenden Emissionen wendig sind Technologien zur Reduktion gemeinsam mit regenerativ erzeugtem
ben in vieler Hinsicht eine unerwünschte und kostenintensiver Prozess, insbeson- besonders nachhaltige Luftfahrt-Brenn- einsparen können. Für eine weitere Sen- des aerodynamischen Widerstands und Kerosin einen weitgehend klimaneutralen
kung der Emissionen sind alternative An- des Gesamtgewichts gemeinsam mit in- Betrieb. Möglich ist das für die gesam-
triebsarten voranzubringen, insbesondere novativer Flugregelung und Sensorik. Um te bestehende Flotte mit nur minimalen
Wasserstoffverbrennung für die Kurz- bis diese Technologien optimal integrieren technischen Modifikationen der Triebwer-
BRENNSTOFFVERBRAUCH Mittelstrecke und brennstoffzellen-elek- zu können, müssen sie in der Auslegung ke und der vorhandenen Infrastruktur.
A340 (UMGERECHNET IN LITER KEROSIN PRO SITZPLATZ AUF 100 KM) trische Antriebe auf der Regionalstrecke. neuer Flugzeugkonfigurationen bereits
Erstflug 1992
Flugzeug und Luftverkehr stehen dabei ganz zu Beginn in der Entwurfsphase be- • Wasserstoff als Energieträger
3,5l 3,5 262
B747
l /100km Sitzplätze
als Gesamtsystem im Mittelpunkt der rücksichtigt werden. Wasserstoff kann die lokalen CO2-Emis-
Langstrecke
Luftfahrtforschung. Das DLR betrachtet Beispielsweise sind Flügel mit signifi- sionen im Luftverkehr auf null reduzieren.
3,0l
A320 Kurzstrecke alle Technologien ergebnisoffen und be- kant höherer Streckung erforderlich, um Für alle Wasserstoff-Antriebe stellen die
Erstflug 1987
B747-8
In den vergangenen Jahrzehnten wertet und integriert sie im Gesamtsys- den bei der Auftriebserzeugung entste- Sicherheit, das Volumen sowie Gewicht
2.5l 2,6 152 A321 A350-900 sind die Emissionen der Luftfahrt
l /100km Sitzplätze B737 Erstflug 2014
pro Passagier und 100 Kilometer
tem. In diesem Zusammenhang forscht henden induzierten Widerstand deutlich und Integration eine besondere Heraus-
2,3 304 Konzept
kontinuierlich gesunken. das DLR am virtuellen Produkt – der Di- zu senken. Weiterhin ist die Laminarhal- forderung dar. Das erfordert eine intensive
l /100km Sitzplätze A319 neo KUUL Baseline
2,0l B737MAX8 Erstflug 2015 Markteintritt 2035 Weiteres Potential zur Emissi gitalisierung entlang des Flugzeuglebens- tung zur Reduktion des Reibungswider- Erforschung von H2-Tanksystemen inklu-
1,9 136 1,9 315 onsreduktion versprechen neue
l /100km Sitzplätze l /100km Sitzplätze zyklus, das heißt vom Entwurf über die stands auf den Flügel anzuwenden und sive der Systemarchitektur sowie neuar-
Flugzeugkonzepte wie sie in den
1,5l
Konzept DLR-Projekten EXACT (Exploration
Fertigung, die Zulassung und den Betrieb zwingend auf den Rumpf zu erweitern; tiger Flugzeugkonzepte, die vorwiegend
Vision
EXACT Baseline
Zero Emission of Electric Aircraft Concepts and bis hin zur Ausmusterung. So können mit weitreichenden Auswirkungen auf mit dem Volumeneinfluss umgehen müs-
Markteintritt 2040 Aviation
1,0l 1,1 250 Technologies) und KuuL (Klima- ökonomische und ökologische Auswir- Tragstrukturen und Systeme. Zudem sen. Mittelfristig ist der Einsatz von Was-
freundlicher ultra-effizienter Lang
Alle Abbildungen: DLR
kungen frühzeitig und umfassend prog sind bekannte Leichtbaupotenziale kon- serstoff besonders für Flugzeuge im Re-
l /100km Sitzplätze
streckenflug) entwickelt werden.
0,0l 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 Die Vision des DLR ist eine emissi
nostiziert und bewertet werden. sequent zu nutzen und zu optimieren, gional- und Kurz-Streckenbereich geeig-
onsfreie Luftfahrt. Auf unsere Vision einer emissionsfreien Lastreduktionsmethoden mit neuartigen net. Die Erforschung einer sicheren und
Luftfahrt arbeiten wir gemeinsam mit Sensor- und Regelungskonzepten zu ver- zuverlässigen Wasserstoff- Verbrennung
6 Technik in Bayern 04/2022 Technik in Bayern 04/2022 7
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
en. Dafür braucht es eine kontinuierliche
Förderung und Unterstützung. Besondere
Bedeutung kommt dabei dem Transfer
Projekte und Visionen in der Luftfahrt
der Erkenntnisse in die Industrie und in
die Wirtschaft zu. Dank der Kompetenzen
Flugzeug- und Triebwerkshersteller entwicklen unterschiedliche Ansätze für das Fliegen
und der Fähigkeiten von mehr als 25 für von morgen. Hier einige Beispiele:
die Luftfahrt forschenden DLR-Instituten
und -Einrichtungen sowie einer einzigarti-
gen Forschungsinfrastruktur verfügt das
DLR über ein breites Verständnis der Luft-
fahrt und aller Möglichkeiten, diese für
das 21. Jahrhundert fit zu machen. Damit
sehen wir uns als Architekt und Integrator
in der Luftfahrtforschung und engagieren
uns mit Zuversicht für einen nachhaltigen
klimaverträglichen Luftverkehr der Zu-
kunft, der die Menschen weiter weltweit
verbindet.
Das neue DLR-Forschungsflugzeug „Do¬228“¬D-CEFD soll zur Erprobung eines elektrischen Die Luftfahrt wird sich in den kommenden
von MTU Aero Engines entwickelten 600 kW-Antriebsstrangs eingesetzt werden Jahrzehnten als klimaneutraler Motor der
Wirtschaft und des interkulturellen Aus-
und des Umgangs mit dem Energieträger Flugverkehrs zu senken, bietet die Reduk- tauschs neu erfinden. In Europa ist dieses
soll in den nächsten fünf Jahren die kom- tion der Nicht-CO2-Effekte – insbesondere Ziel nachdrücklich durch den European
merzielle Anwendbarkeit in Flugzeugen durch geeignete Flugrouten auf der Lang- Green Deal gesetzt. Das Wachstum des
bis hin zur Demonstration vorbereiten. und Mittelstrecke. Um in den nächsten Luftverkehrs darf zukünftig nicht mehr zu
fünf Jahren die kommerzielle Umsetz- steigenden Emissionen führen. Es muss
• Elektrische Antriebe mit Wasserstoff barkeit und Wirksamkeit von klimaopti- vom Wachstum des Luftverkehrs und den
oder Batterien als Energieträger mierten Flugrouten nachzuweisen, bedarf damit steigenden CO2-Emissionen ent-
Grafik: DLR
Trotz ihrer sehr hohen Wirkungsgrade es politischer Rahmenbedingungen und koppelt werden.
sind sowohl Batterien als auch Brenn- der Einführung technischer Neuerungen. Die technischen Potentiale zeigen: Der
stoffzellen auf absehbare Zeit nur für Dazu gehören zunehmende Automatisie- Weg hin zu einer klimaneutralen Luftfahrt Abb. oben: Je nach Reichweite und Größe eines Flugzeugs erweisen sich unter
Kleinflugzeuge und Regionalflugzeuge rung und Standardisierung im Flugzeug, ist bis zur Mitte des Jahrhunderts mög- schiedliche Antriebskonzepte als optimal. Hier sind Konfigurationen mit verteil
geeignet. Notwendig ist die Erforschung im Luftverkehrsmanagement und in der lich. Diese Transformation muss vielfältig ten Antrieben (hinten) sowie Turboprop- und Turbofan-Antrieben zu sehen. Diese
können sowohl hybrid-elektrisch mittels Wasserstoff-Brennstoffzelle als auch per
von Hochleistungs-Elektromotoren, Bat- Flugführung. und technologieoffen gestaltet werden. Direktverbrennung von Wasserstoff oder SAF betrieben werden. In der Bewertung
terien und Brennstoffzellen. Dann kann Evolutionäre Schritte sind ebenso nötig zeichnet sich bisher zwischen den Technologieoptionen auf Basis von Wasserstoff
in den nächsten fünf Jahren über eine • Digitalisierung wie der konsequente Einsatz verfügbarer und SAF ein Kopf-an-Kopf-Rennen ab.
mittelfristige Anwendung in Verkehrsflug- Die Digitalisierung als Katalysator be- revolutionärer Technologien. Nur durch Abb. unten: Das Wasserstoff-Projektflugzeug von Airbus
zeugen entschieden werden. schleunigt den Weg zur klimaneutralen die Verknüpfung der vier wesentlichen Abb. rechts: Ein eVTOL von RollsRoyce fliegt über Seoul
Luftfahrt. Sowohl digitale Werkzeuge und Themengebiete emissionsarmer Luft-
Lufttransportsystem Methoden als auch Entscheidungspro- fahrtantrieb, energieeffizientes Flugzeug,
zesse, die durch Einsatz künstlicher In- emissionsreduziertes Lufttransportsys-
• Gesamtsystembewertung telligenz unterstützt werden, tragen dazu tem und Digitalisierung lässt sich das
Die Bewertung des Lufttransportsystems bei, neue Konzepte und Technologien für Ziel der klimaneutralen Luftfahrt bis 2050
umfasst alle Aspekte des Betriebes und den nachhaltigen Lufttransport in größe- erreichen.
seiner Auswirkungen. Mit den Ergebnis- ren und kreativeren Entwurfsräumen zu Insbesondere die konsequente Digita-
sen soll die Wirkung eingeschätzt und erforschen. Zugleich fördert die bessere lisierung soll es bis 2050 ermöglichen,
eine Neugestaltung ermöglicht werden. Übereinstimmung von virtuellem und rea- neue Lösungsansätze kosteneffizienter
Dafür ist in den kommenden fünf Jahren lem Produkt die beschleunigte Übertrag- und doppelt so schnell zu finden wie heu-
der Aufbau einer umfassenden und de- barkeit von Forschungsergebnissen in die te und so die Transformation zur Klima-
taillierten Bewertungs- und Simulations- Anwendung. neutralität ausreichend zu beschleunigen.
Plattform für das gesamte Lufttransport-
system notwendig. Hier zeigt sich, auf dem Weg zum klima- Dr. Markus Fischer
Grafik: Rolls Royce
neutralen Fliegen liegt ein erheblicher Bereichsvorstand Luftfahrt
Grafik: Airbus
• Klimawirkung und Flugrouten Forschungs- und Entwicklungsbedarf für Deutsches Zentrum für Luft- und
Großes Potential, die Klimawirkung des vielfältige maßgeschneiderte Technologi- Raumfahrt (DLR)
8 Technik in Bayern 04/2022 Technik in Bayern 04/2022 9
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
Bauhaus Luftfahrt
Ein Fernlicht für die Luftfahrt
Das Bauhaus Luftfahrt e.V. be-
Foto: Silvia Stettmayer
immer noch faszinierend ist dieses klei- wir z. B. der Flugscham begegnen wollen, sich für die Airlines. Die Motivation waren
schäftigt sich mit Technologien ne, sehr flexible Team und das themen- müssen wir diesen klimaschädlichen Ein- Kostengründe und jetzt kommt der Um-
übergreifende Arbeiten mit dem ganzheit- trag reduzieren. Und dazu gibt es schon weltfaktor dazu. Damit lohnt sich Effizienz
und Trends, die in die Zukunft lichen Anspruch, dem Bauhauscharakter, Selbstverpflichtungen wie das IATA-Pa- noch mehr.
weisen. Dazu sprachen wir mit zusammen mit vielen Disziplinen. Dieses pier. Hier sollen zunächst 50 % des Wertes Jede Idee hat ihre Zeit – Dr. Jochen Kaiser
Dr. Jochen Kaiser, dem Leiter „anders Denken“ tut einem sehr gut. von 2005 bis 2050 reduziert werden, bis TiB: Welche Optimierungsmöglichkeiten
2060 soll der Flugverkehr dann klimaneu- gibt es bei konventionellen Gasturbinen? kann absehen, dass man damit Kurzstre- extrem interessant, weil hier auch von vie-
der Abteilung „Visionäre Flug-
TiB: Wer finanziert das Bauhaus? tral werden. Sozialkritisch gesehen ist es Kaiser: Die meisten Einsparungen wur- cken fliegen kann. Aber die Batteriegrößen, len Start-Ups rein elektrische Antriebe ins
zeugkonzepte“. Kaiser: Wir bekommen die Grundfinanzie- auch ein sehr kleiner Anteil der Weltbe- den in den letzten Jahrzehnten über die die wir für Verkehrsflugzeuge (180 Sitze) Spiel kommen und ganz neue Technolo-
rung vom Land Bayern und den Mitglieds- völkerung, der diesen Luftverkehrsanteil Antriebe erzeugt. Bei den Möglichkeiten bräuchten, sind noch in weiter Ferne. Die- gien entwickelt werden – sowohl batterie-
beiträgen unserer Industriepartner. Dann erzeugt. Die Luftfahrt hat auch immer eine Gasturbinen noch effizienter zu machen, se Batterien bräuchten eine Energiedichte technisch aber auch was die Flugführung
TiB: Herr Dr. Kaiser, Sie sind Leiter der haben wir direkte Kooperationen mit In- Signalwirkung, eine Vorbildfunktion. Wenn gibt es Probleme bei der Integration, denn von 2000 Wh/kg, bei Autobatterien haben betrifft. Fraglich ist für uns die Wirtschaft-
Abteilung „Visionäre Flugzeugkonzepte“. dustriepartnern und wir beteiligen uns man wirklich etwas für den Klimaschutz wenn man versucht die Gasturbine klein wir heute eine Energiedichte zwischen lichkeit und die Rolle im Flugmarkt, ent-
Was können wir uns darunter vorstellen? natürlich an den öffentlichen Ausschrei- machen möchte, ist es leichter, wenn sol- zu halten, dann wird der äußere Fan im- 200 und 300 Wh/kg. scheidend werden hier die Zulassungs-
Jochen Kaiser: Wir beschäftigen uns hier bungen und Forschungsprogrammen. che Bereiche vorne weg laufen und Tech- mer größer. Leider wächst das Flugzeug Nachdem es heute nicht nur um Wirt- zeiträume z. B. für Vertiports sein.
hauptsächlich mit Flugzeugkonzepten Mit diesen drei Säulen können wir auch nologien entwickeln, die auch in anderen nicht mit. schaftlichkeit, sondern auch um Klima-
und -ideen, die in 30, 40 oder 50 Jahren unseren zweiten Auftrag, die Ausbildung Bereichen Anwendungen finden. Es hat wirksamkeit geht, könnten Brennstoffzelle TiB: Kommen wir zurück auf Ihre Abtei
zum Einsatz kommen sollen. Unsere von jungen Wissenschaftlern, finanzieren. Vorteile, wenn eine Technik luftfahrtzerti- TiB: Warum genügt dann nicht die Umstel und Wasserstoff punkten. Die Brennstoff- lung. Welche Visionen sind momentan in
Hauptaufgabe ist, diese Visionen für die Unser Vorstand Prof. Hornung hat einen fiziert ist, denn die Sicherheitsanforderun- lung auf synthetische Treibstoffe? zelle hat den großen Vorteil, dass ich au- der Diskussion?
Industrie vor zu bewerten, bevor sie in die Lehrstuhl an der TUM und viele Studieren- gen sind extrem hoch – auch ein Grund Kaiser: Diese synthetischen Treibstoffe ßer Wasser keine Emissionen erzeuge. Kaiser: Hauptsächlich beschäftigen wir
eigentliche Entwicklung gehen. de promovieren hier. dafür, dass man sich mit den Jahren – SAF (Sustainable Aviation Fuels) – bei Hier gibt es schon Modelle im Regional- uns mit der viel stärkeren synergetischen
2050 und 2060 heute schon beschäftigen denen ich am Ende eine CO2-neutrale Ver- flugzeugbereich mit bis zu 80 Plätzen. Integration von Antrieb und Flugzeugkon-
TiB: Das ist das Konzept eines Thinktanks. TiB: Bestrebungen den Klimawandel auf muss. Und Flugzeuge fliegen sehr lange, wendung habe, wären bei der langen Lauf- Bei größeren Flugzeugen denken alle an zept. Hier sehen wir das meiste Potential.
Kaiser: Ja, dahin entwickeln wir uns im- zuhalten sind Tagesgespräch. Was sind d.h. ein Flugzeug, dass ich heute herstelle, zeit von Flugzeugen ein erster entschei- flüssigen Wasserstoff, der dann in Gas- Radikale Konzepte, wie z. B. Flugzeuge
mer mehr, das taucht jetzt auch in der die Gründe für die Notwendigkeit alterna das wird auch in 30 Jahren noch fliegen. dender und schneller Schritt, mit dem ich turbinen verbrannt wird. Hier stellt sich die mit nur einer Turbine, prüfen wir auf ihre
Namensgebung auf. Ursprünglich ist das tiver Flugantriebe, da der weltweite CO2- Wir müssen sehr langfristig denken und die CO2-Reduktionspotenziale heben kann. Transportfrage, denn Kerosin hat ein deut- Sinnhaftigkeit, bevor sie bei Herstellern
Bauhaus Luftfahrt eine bayerische Grün- Eintrag durch den Flugverkehr lediglich 3 bis neue Technologien, z. B. ein komplett Natürlich müssen diese Treibstoffe auch lich kleineres Volumen als Wasserstoff, verwirklicht werden. Wir ziehen uns als
dung, aber speziell durch unsere Indus bis 4 % ausmacht? neuer Energieträger, zugelassen sind, in ausreichenden Kapazitäten hergestellt auch wenn H2 die höherer Energiedichte Team auch regelmäßig zurück, um frei
triepartner wächst es immer mehr auf Kaiser: Auch 3 – 4 % CO2-Eintrag sind ein dauert es extrem lange. Die nächste Flug- werden, was momentan noch nicht mög- hat. Und H2 muss kalt bleiben. Optimal über Ideen und Gedanken zu diskutieren.
nationaler Ebene. Wir wachsen aber nicht signifikanter Beitrag und dazu kommen zeuggeneration an der gerade gearbeitet lich ist. Die meisten Flugzeuge könnten ist ein isoliertes, kugelförmiges Gebilde, Diese Freiheit müssen wir uns nehmen.
als Institut – wir sind ca. 50 Mitarbeiter noch andere Effekte, wie die Kondens- wird, kommt 2035 auf den Markt. heute schon problemlos mit höheren syn- beim Flugzeug ist das der Rumpf, den Wenn wir mit unseren Ideen an die Öffent-
– und bleiben weiterhin auf der rein kon- streifen. Insgesamt geht es um ca. 5 % kli- thetischen Kraftstoffanteilen fliegen. Im ich vergrößern müsste. Technisch gibt es lichkeit gehen, sollen sie einen Realitäts-
TiB: Was ist das Besondere an der Luft Moment liegt die Zulassungsgrenze hier viele Lösungsansätze aus der Raumfahrt bezug haben.
fahrtindustrie? bei 50 %, aber es gibt schon Flugversuche und der Autoindustrie, das Hauptproblem
Dieses „anders Denken“ tut einem sehr gut Kaiser: Es gab in der Luftfahrtindustrie bei Airbus und Boeing mit 100 % SAF. Es bei H2 ist heute die fehlende Infrastruktur. Das Interview führten Fritz Münzel und
schon immer einen hohen Druck Kosten entstehen natürlich auch höhere Kosten, Silvia Stettmayer
zeptionellen Ebene, um uns auch schnell mawirksame Einträge durch die Luftfahrt. zu senken. Und der größte Kostenfaktor weil Kerosin unvergleichlich billig ist. Am TiB: Welche Entwicklungen sehen Sie beim
auf neue Themen einlassen zu können. Und die Luftfahrt ist trotz Finanzkrise und in der Luftfahrt ist die Energiequelle. Die- Ende muss man diese Art von Treibstoff- (urbanen) Luftverkehr?
Wenn wir beispielsweise Laboreinrichtun- Corona ein konstanter Wachstumsmarkt. se laufenden Kosten sind im Vergleich zur herstellung politisch einfordern. Kaiser: In der Luftfahrtindustrie geht der Bauhaus Luftfahrt e. V.
gen u.ä. hätten, müssten wir diese auch Andere Bereiche wie Automobil- oder Herstellung eines Flugzeuges sehr hoch, Trend hin zu kleineren Flugzeugen und zu
Gegründet wurde der Bauhaus Luftfahrt e. V. im
auslasten. So können wir bei neuen Ideen Transportbereich können ihren CO2-Ein- weswegen es sich immer gelohnt hat, die TiB: Haben Elektroantrieb und Wasserstoff mehr Direktverbindungen. Jeder Umstei- November 2005. Mitglieder sind die Luft- und
schnell Fuß fassen und können sehr früh trag auch durch technische Lösungen re- Flugzeuge effizienter zu machen. die Chance, wirtschaftlicher zu werden als geflug ist ein zusätzlicher Flug, der so- Raumfahrtunternehmen Airbus, IABG, Liebherr-
Aerospace und MTU Aero Engines sowie das
abschätzen, ob es hier Potenzial gibt, be- duzieren, wenn sie wollen. Also wenn ich Wenn Sie Flugzeuge von vor 20 Jahren konventionelle Antriebe auf Kerosinbasis? wohl aus Klimagesichtspunkten als auch Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft,
vor in den Firmen verstärkt Geld investiert nichts mache und konstant wachse, steigt mit heute vergleichen, z. B. den A 340 mit Kaiser: Wir wissen ja, dass Elektroantrie- aus Kostengründen nicht gut ist. In diese Landesentwicklung und Energie.
Seit 2015 ist es auf dem Ludwig Bölkow Cam-
wird. Und dadurch, dass wir unabhängig auch mein Eintrag konstant. Der Luftver- dem A 350, dann sehen Sie auf der Lang- be einen sehr hohen Wirkungsgrad haben. Modellierungen wird heute sehr viel Zeit
pus in Taufkirchen bei München angesiedelt.
sind, kommen wir auch einfacher mit den kehr ist als Personen-Transportmittel strecke eine Reduktion von 25 % an Ke- Für kleinere Flugzeuge mit beispielsweise investiert. https://www.bauhaus-luftfahrt.net/de/
Industriepartnern ins Gespräch. Für mich über weite Strecken alternativlos. Wenn rosinverbrauch. Das ist viel und es lohnt 19 Sitzen gibt es Entwicklungen und man Der urbane Luftverkehr ist technologisch
10 Technik in Bayern 04/2022 Technik in Bayern 04/2022 11
SCHWERPUNKT
Technische Sicherheitsaspekte bei eVTOLs
Fliegen ist schön –
oben bleiben noch schöner
Foto: Volocopter
für zugelassene Drohnen vor. An dieser
Stelle fehlen die rechtlichen Grundlagen
und regulatorischen Anforderungen noch
F
Der VoloCity auf einem Probeflug in Bruchsal
liegen ist heute eine Alltagsangele- gebirgigen oder inselreichen Gebieten, lich entwickelten Bereichen der Welt, an- bei weitem, die EASA bringt sofort für den
genheit und so erregen „normale“ in Gegenden mit schlechter Bodeninfra- dere lehnen sich an die amerikanische anfänglichen Lufttaxi Betrieb derer, die stunden. Dies zieht hohe Anforderungen betreiben können muss, d. h. es ergeben
Luftfahrtthemen in der Öffentlich- struktur oder Sicherheitslage oder bei gar oder europäische Vorschriftenlage an. irgendwann „autonom“ fliegen wollen als an Redundanz, Komponentenqualität, sich strenge Redundanzanforderungen
keit kein großes Aufsehen mehr – ganz fehlender Verkehrsanbindung kann Flie- Wie hingegen die Anforderungen zu er- Übergangslösung einen „Betriebstyp 3“ Entwicklungsprozesse und Nachweis- an die Zahl der LTUs, deren unabhängige
anders sieht es bei den „Lufttaxis“ aus, gen sehr schnell ein sinnvoller Anteil von füllen sind, ist nicht festgelegt, vielmehr ins Spiel, der zwar das Thema Lufttaxi be- verfahren nach sich – und damit gewal- Energieversorgungseinheiten und deren
der Urban Aerial Mobility. Auch wenn zum Mobilitätsketten werden – und bei ausrei- möchte man hier bewusst die Freiheit reits in Richtung der Drohnen zieht, aber tige Kosten. Ist hier das vorgegebene Ansteuerung. Während bei klassischen
aktuellen Zeitpunkt noch nirgends Regel- chender Stückzahl und sinnvoll niedriger aller Beteiligten möglichst wenig ein- immer noch einen Piloten an Bord vor- Ziel übertrieben? – Hier schießen man- Flugzeugen auch nach dem Ausfall rela-
betrieb stattfindet, das Thema ist in aller Anforderung an den Bediener auch für schränken. Dies versetzt jedoch alle sieht. Spannend ist, dass auch für später che der Marktteilnehmer sich und ihren tiv vieler Steuerflächen noch ein sicherer
Munde. jeden leistbar. in die Pflicht, Umsetzungs- und Nach- die Behörde von „remotely piloted“ – also Mitbewerbern mit ihren überbordenden Weiterflug bis zu einer Landung möglich
Dank des rasanten Fortschritts in vielen weismethoden für die Anforderungen quasi ferngesteuert spricht und nicht von Prognosen vieler zehntausender Flugsys ist, etwa, wenn die Hälfte aller Stellantrie-
Gebieten der Technik und Wissenschaft Die Frage die bleibt ist die nach der zu finden, die von EASA oder sonstigen „autonom“. Auf einen klar benennbaren teme ins Knie. Geht man wirklich von ei- be für die Steuerflächen ausgefallen ist,
hat sich ein Fenster aufgetan, das es Sicherheit Zulassungsbehörden akzeptiert werden Menschen, der als „verantwortlicher Luft- ner solch großen Zahl an Systemen aus, verkraften die meisten eVTOL Entwürfe
plötzlich erlaubt, fliegende Systeme zu Das hohe Sicherheitsniveau in der kom- – man spricht hier von sogenannten „Ac- fahrzeugführer“ letztendlich die Verant- muss natürlich auch das Sicherheitsziel viel weniger Ausfälle bis zum Verlust der
bauen, die noch vor kurzem undenkbar ge- merziellen Luftfahrt wird durch die Ein- ceptable Means of Compliance“ (AMC). wortung für einen konkreten Flug trägt, sehr sportlich sein, damit nicht ständig gesteuerten Flugfähigkeit.
wesen wären – geprägt von Automation haltung von Vorschriften erzwungen. Prinzipiell bleibt es jedem offen, ureigene auch wenn er gar nicht an Bord ist, will Luftaxis aus dem Himmel fallen. Nichts- Hier kommt ein Thema ins Spiel, das sich
und Elektrifizierung ist die dritte Revoluti- Dazu müssen der Flugzeugentwurf („De- Lösungsansätze zu erarbeiten und die man so bald nicht verzichten. destotrotz wäre es schön, wenn die EASA „Common Mode Failure“ nennt – frei
on in der Luftfahrt angebrochen. Vollmun- sign“), der aktuelle Zustand des jeweils Zulassungsbehörden von diesen zu über- Als Basis für die Zulassung von Lufttaxis hier für weniger ambitionierte Hersteller vielleicht übersetzt als „Versagen auf
dig verspricht eine unüberschaubare Zahl verwendeten Flugzeuges („Produktion“ zeugen. In der Praxis findet hier aber typi- zieht die EASA die „CS-23 Amendment mit bodenständigen Prognosen einen dieselbe Art“ . Bei jeder Komponente,
an alten und neuen Firmen nicht weniger und „Wartung“), die Betreiberorganisation scherweise eine enge Zusammenarbeit 5“ heran – die Zulassungsvorschrift für ausgewogeneren Ansatz finden würde – besonders wenn sie eine höhere Kom-
als die massenhafte Nutzung der dritten („Operateur“) sowie der aktuelle Bediener über Herstellergrenzen hinaus und mit kleinere Flächenflugzeuge. Trotz Senk- schließlich darf man auch Hubschrauber plexität aufweist (und davon wird sofort
Dimension für alltägliche Transportauf- („verantwortlicher Luftfahrzeugführer“, den Behörden eng abgestimmt statt, um rechtstart und -landung bilden eben nicht bei wesentlich niedrigeren Anforderun- ausgegangen, wenn digitale Schaltkrei-
gaben – bis hin zum Ende lästiger Staus auch wenn er nicht zwingend an Bord ist) unter dem Dach verschiedener Institutio- die Regularien für Hubschrauber die gen kommerziell betreiben. se und Software beteiligt sind) besteht
ganz egal ob Sir Isaac Newton für oder ge- eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen. nen (z. B. EUROCAE, JARUS, ASTM, RTCA, Grundlage. Darauf aufbauend gibt es eine immer die abstrakte Gefahr, dass durch
gen den eigenen Ansatz spricht. Und weil Außerdem muss sichergestellt sein, dass SAE, …) Vorschläge für diese AMCs zu er- „Special Condition Vertical Take-off and Von den bisherigen Flugsystemen zu einen systematischen Fehler in Spezifi-
wir in Deutschland sind, werden natürlich der Betrieb mehrerer Flugsysteme zu kei- arbeiten, die dann von den Zulassungsbe- Landing Systems“ (SC-VTOL) die durch den neuen eVTOls kation, Entwurf, Fertigung oder Wartung
bevorzugt die Risiken und an allererster nen gefährlichen Wechselwirkungen der hörden als zulässige Lösungen deklariert zusätzliche Anforderungen aus dem Fällt bei einem klassischen Fluggerät der alle baugleichen Komponenten gleich-
Stelle die sozialen Aspekte diskutiert. Luftfahrzeuge untereinander wie Kollisio- („endorsed“) werden. Hubschrauberbereich oder aber gänzlich gesamte Antrieb aus, so bleibt es voll zeitig ausfallen. Nimmt man das Beispiel
Tritt man einen Schritt zurück und holt tief nen, negativer Beeinträchtigung von Navi- Wie sieht es an der Stelle mit der „Urban neue Vorschriften die rechtliche Grundla- steuerbar – Starrflügler können gleiten oben, dass ein klassisches Flugzeug mit
Luft, bleiben auch bei nüchterner Betrach- gationssystemen oder aerodynamischer oder Advanced Aerial Mobility“ aus? – ge für Senkrechtstarter bis zu neun Pas- und auch bei Hubschraubern gibt es die der Hälfte seiner Stellflächen noch lan-
tung viele interessante Einsatzgebiete Interaktionen (z. B. Wirbelschleppen) Gibt es schon Vorschriften und AMCs? sagieren schafft. Dabei werden, um eine sogenannte Autorotation, wobei der Rotor den kann bedeutet dies, dass man dem
und Anwendungen für die neue fliegende sowie mit der Umgebung führt – hierzu Wie passen die zu den für einen Erfolg gewisse Proportionalität in den Sicher- mit „Fahrtwind“ auf einer hohen Drehzahl Problem durch zwei verschiedene Kom-
Mobilität übrig – zum Nutzen für alle und bedarf es einer übergeordneten Koordi- erforderlichen Randbedingungen? (niedri- heitsanforderungen zu schaffen, zwei gehalten wird und diese Energie dann ponententypen bei der Stellelektronik bei-
auch dann, wenn es sich nicht wirklich um nation, die durch Flugführungsregeln so- ge Kosten, große Stückzahlen). Um einen Hauptkategorien unterschieden – Basic kurz vor dem Boden verwendet wird, um kommen kann. – Man spricht dann von
eine nachhaltige Lösung für den Stau am wie durch Flugsicherungs- und -manage- klaren Fokus zu behalten – lassen Sie uns und Enhanced. die Sinkrate signifikant zu reduzieren. Hardwaredissimilarität. Bei einem eVTOL
Boden handelt (Senkrechtstart und -lan- mentmaßnahmen sichergestellt wird. auf die Situation für senkrecht startende Will man in urbanem Gebiet operieren Fast alle neuen eVTOL Systeme werden würde aber ein Verlust von 50 % der An-
dung erfordern viel Energie – da braucht Für sämtliche der oben genannten Berei- und landende Flugtaxis in Europa konzen- oder kommerziellen Personentransport im Schwebeflug über schnelle Dreh- triebe nicht auf einmal verkraftet werden
es schon ein im Reiseflug sehr wirtschaft- che gibt es eine Vielzahl von technischen trieren. betreiben, muss man in die Kategorie zahländerungen der vielen Hubpropeller können. Also ergeben sich hier spannen-
liches Flugzeug und eine ausreichend und organisatorischen Anforderungen, Zunächst – manche Hersteller verspre- „enhanced“. An dieser Stelle fängt der gesteuert. An dieser Stelle kommt den de Herausforderungen, für die die ver-
große Strecke, um dies gegenüber einem die in Europa von der EASA (European chen bereits heute „autonomen“ Betrieb – Schmerz an. Die festgelegten Sicher- Antrieben (auch Lift Thrust Unit – LTU schiedenen Hersteller gerade jeweils ihre
bodengebundenen Transportmittel mit Union Aviation Safety Agency) erlassen sie meinen damit, dass kein qualifizierter heitsziele entsprechen hier in etwa den genannt) plötzlich eine viel kritischere Lösungen suchen.
ebenso effizienten Komponenten wieder und über europäische und nationale Ver- Bediener mehr an Bord des Flugsystems Anforderungen wie sie auch an moderne Rolle zu, sie werden Teil der primären Die Ansteuerung der Elektromotoren er-
zu kompensieren). ordnungen und Gesetze rechtsverbind- sitzt, sondern sich dort nur noch Passa- Verkehrsflugzeuge gestellt werden – ein Flugsteuerung. Dies erfordert unmittel- folgt dabei wie deren eigene Regelung
Gerade dann, wenn man über kurze Stre- lichen Charakter bekommen. Ähnliche giere befinden. – Für diesen Anwendungs- zulässiger Totalverlust infolge techni- bar, dass man das System auch beim fast ausschließlich digital. Daraus resul-
cken viel Zeit gewinnen kann – etwa in Strukturen findet man in vielen wirtschaft- fall sieht die EASA einen „Betriebstyp 2“ scher Ursachen in einer Milliarde Flug- Ausfall einzelner Antriebe sicher weiter- tiert, dass die eVTOLs sofort „Fly-by-
12 Technik in Bayern 04/2022 Technik in Bayern 04/2022 13
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
Neuer Forschungsstandort
Wire“, also elektronisch gesteuerte Flug- Betriebliche Aspekte die Berücksichtigung weiterer Randbedin-
systeme sind. Bedenkt man, dass heute Um zu einem nutzbaren Verkehrsmittel zu gungen – Lärm, Hindernisfreiheit, meteo-
nach wie vor die Mehrzahl der kleineren werden, wird eVTOLs eine hohe Verfüg- rologische Einflüsse – sind nicht möglich,
für Luft- und Raumfahrt in
zivilen Flugsysteme, egal ob Hubschrau- barkeit abverlangt. Für Sightseeingzwec- wenn einfach jeder vor sich hinfliegt. Eine
ber oder Starrflügler, über klassische me- ke mag es ausreichend sein, bei Wind- klassische Flugsicherung über menschli-
chanische Steuerungen verfügen und die stille und Sonnenschein zu fliegen – für che Fluglotsen würde sehr schnell an ihre
Oberpfaffenhofen
„billigsten“ echten Fly-by-Wire Flugzeuge sinnvolle Anwendungen ist Allwetterfä- Kapazitätsgrenzen stoßen – also bedarf
einen stabilen zweistelligen Millionenbe- higkeit gefordert. Das bedeutet zunächst es automatisierter Verfahren sowohl für
trag kosten, sieht man, dass hier auf der dedizierte Start- und Landeinfrastruktur die strategische Komponente (Planung,
Kostenseite noch einiges zu leisten ist, mit genau definierter Hindernisfreiheit, so Koordination und Genehmigung von Flug-
bevor man die hohen Stückzahlprogno- dass zu jedem Zeitpunkt des Fluges unter plänen) als auch die taktische (operative
A
sen Wahrheit werden lassen kann – vor allen Umständen ein sinnvoller Flugab- Kollisionsvermeidung, ad-hoc Umplanung m Flughafen Oberpfaffenhofen
Foto: Fabian Vogl
allem für Entwicklung und Zulassung bruch möglich ist. Neben den durch die in Ausfallsituationen). Hier lehnt man sich entsteht eine einzigartige For-
werden zunächst hohe Beträge fällig. angesprochene SC-VTOL abgedeckten sehr an die Vorhaben und Vorgehenswei- schungseinrichtung: das Aero-
Synergien mit den steigenden Sicher- Aspekten gibt es hier bereits zahlreiche sen an, die gegenwärtig für unbemann- space Flight Test Center. Die Hochschule
heitsanforderungen bei der Automation Entwurfsstände bezüglich der Anforde- te Flugsysteme entwickelt werden. Als München und die Technische Universität
im Automobilbereich versprechen hier rungen an Vertiports (genauer aufgeteilt nationale Player auf dem europäischen München werden dort künftig gemein-
aber interessante Perspektiven. in Vertistations/stops, Vertiports und Gebiet U-Space seien etwa DRONIQ oder sam Forschung betreiben und Studie-
Vertihubs) – der Traum vom Starten im SkyRoads genannt. rende ausbilden. Im März dieses Jahres
Fliegen wie Autofahren eigenen Garten und des Landens vor dem fand die Grundsteinlegung gemeinsam
Eine weitere Herausforderung stellt die Supermarkt bekommt damit schon einen Dieser Artikel reißt nur einige der Heraus- mit Vertretern der Politik und den Hoch-
erforderliche Bedienerqualifikation dar. Dämpfer. forderungen an, die sich auf dem Weg schulen statt.
Erfordert das Fliegen eines eVTOL eine zur neuen Mobilität in der Luft stellen.
klassische (Berufs-)pilotenlizenz, im Auch bei Nacht und schlechter Sicht Das Ziel wird von Träumen und Visionen Forschungszentrum direkt am Flugplatz
schlimmsten Fall noch in Anlehnung an muss gewährleistet sein, dass man sicher beschrieben, die lautstark präsentiert Das Aerospace Flight Test Center wird
die eines Berufshubschrauberführers, so und ohne gefährliche Annäherung an Hin- werden. Das ist gut so – und es hat sei- eine der ganz wenigen universitären For-
ist es naheliegend, dass der Skalierbar- dernisse vom und zum Vertiport geleitet ne Berechtigung, gibt es doch zahlreiche schungseinrichtungen weltweit sein, mit
keit der Stückzahlen sehr schnell Grenzen wird. Ein Verlass auf das Raumsegment sinnvolle Anwendungen, wo die neue flie- direktem Zugang zu einem Flugplatz. Das
gesetzt sind. Neben neuen Ausbildungs- von Satellitennavigationssystemen allein gende Mobilität Verbesserungen für alle ermöglicht es, alle Schritte, von der Idee,
ansätzen (z. B. Virtual Reality Simulato- ist hier nicht ausreichend, um die erfor- verspricht. Der Weg dahin besteht aus über die technische Umsetzung bis hin
ren) muss daher v.a. die Komplexität der derliche Integrität sicherzustellen, also harter und nüchterner fachlicher Arbeit zur experimentellen Erprobung von Flug-
Bedienung möglichst gesenkt werden sich zu jedem Zeitpunkt darauf verlassen von Ingenieuren und Wissenschaftlern, geräten, schnell und unkompliziert vor
– man spricht hier von SVO „Simplified zu können, dass die aktuelle Genauigkeit Schritt für Schritt mit Mut und Klugheit. Es Ort durchzuführen. Das Center wird rund
Vehicle Operation“. Ziel ist es, den Ausbil- wirklich der erwarteten entspricht. Auch ist beeindruckend zu sehen, wie schnell 1500 Quadratmeter Hallenfläche und
dungsaufwand in etwa auf den eines Au- hier bedarf es technischer Lösungen, hier gerade der tatsächliche Fortschritt Platz für Büros, Labore und Werkstätten
toführerscheins zu reduzieren. Auch hier die von Ihrer Kostenstruktur dem Markt- ist – bei Gesetzgebung, Vorschriften, haben.
wird bereits an rechtlichen Grundlagen segment entsprechen und die Sicherheit Technologien und Lösungen.
und technischer Umsetzung gearbeitet. nicht nur unter dem Aspekt „Safety“, son- Das Cape Canaveral Bayerns
Gäste der Grundsteinlegung (v.l.): HM-Präsident Prof. Dr. Martin Leitner, TUM-Prof. Dr. Mirko
Für die Bedienung im Normalfall ist das dern auch der „Security“, also böswilliger Das meiste passiert eher still und leise Bayerns Ministerpräsident Dr. Markus Hornung, Ministerpräsident Dr. Markus Söder, Bayerns Wissenschaftsminister Markus Blume,
auch greifbare Realität – aber in Ausfall- absichtlicher Eingriffe in den Flugbetrieb und nicht unbedingt da, wo großes Getö- Söder sagte bei der Zeremonie: „Vom TUM-Präsident Prof. Dr. Thomas F. Hofmann
situationen wird heute auch bei teuren berücksichtigen. se gemacht wird, gerade auch bei Start- Hörsaal aufs Rollfeld: Hier entsteht das
Großflugzeugen sehr schnell auf die Fer- Berücksichtigt man die geringen Ener- ups, Mittelständlern und Komponenten- Cape Canaveral Bayerns. Wir investieren
tigkeiten des Menschen zurückgegriffen. giedichten aktueller Batterien, so gehen herstellern. Wir sind in der dritten Revolu- in den nächsten Jahren 700 Mio. Euro in Luft- und Raumfahrt besitzen. Das adres- nologieinnovationen. Heute geben wir die
Bei einem niedrigen Ausbildungsstand den eVTOLs im Schwebeflug nach einem tion der Luftfahrt – eine spannende Zeit Luft- und Raumfahrt. Unser Nachwuchs siert kleine und mittlere Unternehmen ge- Starterlaubnis für unser „fliegendes La-
wäre dies nicht mehr möglich. Erfolgreich Reiseflug sehr schnell die Luft aus. Hier und eine riesige Möglichkeit für neue Un- entwickelt Ideen, aus denen neue Unter- nauso wie unsere hauseigenen Start-Ups.“ bor“ und geben der bayerischen Luft- und
ist man hier nur, wenn die Automation darf man erwarten, dass die vorzuhal- ternehmen, junge Nachwuchskräfte, un- nehmen entstehen.“ Raumfahrt Flügel in die Zukunft.“
auch in schweren Aus- und Notfallsitua- tenden Restschwebezeiten deutlich über sere Wirtschaft aber auch für unser Land. TUM-Präsident Prof. Dr. Thomas F. Hof-
tionen weitgehend das Fliegen über- das hinausgehen werden, was einige Schneller als mancher denkt, werden wir HM-Präsident Prof. Dr. Martin Leitner sag- mann betonte: „Der Forschungsflug- Der Ausbau der Forschung im Bereich
nimmt, so dass die Bedienenden nach Hersteller heute so als sinnvoll kommu- neue Stars am Himmel fliegen sehen. te: „Das Aerospace Flight Test Center in hafen Oberpfaffenhofen ist einzigartig Luft- und Raumfahrt ist Teil der Hightech
wir vor dem Flugsystem nur ihre „Bewe- nizieren. Was also, wenn die Landefläche Seien wir tapfer und geben wir dem Fort- Oberpfaffenhofen stellt in einzigartiger in Deutschland. Er vereint mehr als 30 Agenda Bayern, für die der Freistaat ins-
gungsabsicht“ mitteilen müssen und über nicht frei ist? – Das darf nicht passieren. schritt eine Chance. Per aspera ad astra. Weise den direkten Bezug zwischen Wis- Luft- und Raumfahrt-Unternehmen und gesamt rund 3,5 Milliarden Euro bereit-
haptisches, akustisches und optisches Daher müssen Flugrouten räumlich und senschaft und Praxis her. In dem neuen Forschungseinrichtungen an einem stellt.
Feedback subtil einen intuitiven Eindruck zeitlich genau durchgeplant sein. Auch Prof. Dr. Florian Holzapfel Zentrum können wir künftig mit Partnern Standort. Diese räumliche Nähe ermög-
von den verbleibenden Fähigkeiten des die Einhaltung sicherer Staffelungsab- Lehrstuhl für Flugsystemdynamik zusammenarbeiten, die selbst keine Er- licht gegenseitige Inspiration und die Rolf Kastner
angeschlagenen Fliegers vermittelt wird. stände zu anderen Luftfahrzeugen sowie TU München probungsmöglichkeiten im Bereich der gemeinschaftliche Entwicklung von Tech- Hochschule München
14 Technik in Bayern 04/2022 Technik in Bayern 04/2022 15
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
Elektrische Strahltriebwerke
digkeiten. Verglichen mit einem Propeller- dynamisch im Betrieb eingestellt werden.
Quelle: Tobias Ebus, Institut für Aeronautical Engineering, UniBw
antrieb wird ein höherer massen- und Das vermeidet ein Anstreifen und ermög-
flächenspezifischer Schub erreicht, wobei licht dennoch minimale Spaltweiten zur
sind keine Utopie
letzteres zu weniger Bauraum und einer Sicherstellung bestmöglicher Wirkungs-
verbesserten Integrierbarkeit in die Flug- grade. Verstellbare Düsenflächen sind
zeugzelle führt. notwendig, um eine durchgehend hohe
Schubeffizienz von Start bis Schnellflug
… mehr Leistung mit zwei Rotoren zu ermöglichen. Aufgrund der kompak-
D
ie Vision des „elektrischen Flie- besitzen diese Einschränkung nicht und ELAPSED (Electric Aircraft Propulsion – Um die Leistungsfähigkeit weiter zu stei- ten Bauweise ist die Abfuhr der Motorab-
gens“ wird zumeist an die Po- ermöglichen neue Konstellationen, bei safe, efficient, digitally linked) als Teil des gern, wird außerdem an einem gegen- wärme eine besondere Herausforderung.
tenziale geknüpft, klimaschädli- denen die Antriebe sowohl aktiv in die wissenschaftlichen Zentrums dtec.bw der läufigen Rotorsystem geforscht. Dieses Mit steigender Antriebsleistung muss es
che Emissionen zu reduzieren und die Flugsteuerung als auch in die Erzeugung Universität der Bundeswehr München ge- Konzept wurde bereits an der UniBw er- das Ziel sein, diese Wärme nicht nur ab-
Prototyp des elektrisch angetriebenen Fantrieb
Abhängigkeit der Luftfahrt von fossilen von Auftrieb mit integriert werden können. startet. Das Projekt ELAPSED ist ein ganz- folgreich umgesetzt [1]. Die gegenläufi- zuführen, sondern der Schuberzeugung werks mit gegenläufigen Rotorstufen
Energieträgern zu verringern. Dies sind Dennoch geht das enorme Potenzial heitlicher, interdisziplinärer Ansatz zur gen Rotorstufen weisen bei entsprechen- nutzbringend an anderer Stelle zuzufüh- Die Temperatur im Kühlkreislauf kann damit
gleichzeitig auch die wesentlichen Her- elektrischer Flugantriebe mit bislang un- Entwicklung und Bewertung von elektri- der Auslegung mehrere Vorteile auf. Der ren. Auch hierzu gibt es bereits Ansätze, um bis zu 10 Kelvin abgesenkt werden
ausforderungen der modernen Luftfahrt, gelösten und neuen Herausforderungen schen Antriebsträngen für Flugzeuge. Es Drall nach dem ersten Rotor kann durch welche in Forschungsprojekt ELAPSED
vor allem im Hinblick des erwarteten wei- einher. Neben den allgemein bekannten berücksichtigt die Energiebereitstellung die Gegenläufigkeit des nachgeschalteten am Institut untersucht werden.
teren Wachstums. Problemen wie die Leistungsfähigkeit von (Batterie bzw. Brennstoffzelle) über die Rotors vollständig abgebaut werden. Es ten und Leistungsanforderungen anzu-
Batterien ergeben sich weitere Fragestel- Antriebstechnik (Elektromotor und Leis- kann auf einen Stator, welcher im Nach- … Einsatzpotenziale in der nehmen sind, da diese den Flugzeugent-
… mehr als nur ein Motorwechsel lungen, so z. B. zur Dimensionierung und tungselektronik) bis zum Propulsor und lauf der aerodynamisch hoch belasteten kommerziellen Luftfahrt wurf und die operativen Eigenschaften
Nicht weniger interessant erscheinen Abstimmung der benötigten Subsysteme den zugehörigen Teilaspekten Thermal- Rotoren feststehend die Strömung um- Neue Möglichkeiten bieten sich auch auf allen Ebenen beeinflussen. Bei der
konstruktive und operative Vorteile, die wie auch eine Anwendung für hohe Flug- und Wärmemanagement, elektromag- lenkt und Drall abbaut, verzichtet werden. für einen effizienten und umweltverträg- Untersuchung und Bewertung von An-
sich durch die Verwendung elektrischer geschwindigkeiten, die bisher Strahltrieb- netische Verträglichkeit sowie die Inter- Zusätzlich kann mehr Leistung als mit lichen Commuter- und Regionalflugver- triebkonfigurationen und -integrationen
Antriebe ergeben. Die vorherrschenden werke erfordert. aktion mit der Flugregelung. Hierzu wird nur über einem Rotor übertragen werden. kehr, welcher abseits der Verkehrsknoten wird ein Fokus auf das Zusammenspiel
Flugzeugkonfigurationen haben sich an der Entwicklung und Umsetzung ei- Beide Rotoren werden direkt von einem mit dezentralen Flügen und bis zu 50-sit- der Subsysteme gelegt.
aus der jahrzehntelangen Dominanz von … eine interdisziplinäre Herausforderung nes 80 kW-Antriebstrang-Demonstrators eigenen, innenliegenden Motor angetrie- zigen Flugzeugen kurze Gesamtreisezei-
Kolbenmotoren und Gasturbinen als An- Basierend auf langjährigen Erfahrungen für Kleinflugzeuge und an innovativen ben, d. h. Motor und Fan sind integrale ten garantieren soll. Seit seinem Nieder- Die Elektrifizierung der Antriebssysteme
triebsaggregate entwickelt. So sind im im Bereich kleiner Flugantriebe forscht Propulsoren, welche auch hohe Flugge- Bestandteile einer Rotorstufe und direkt gang in den 1990er Jahren erhielt dieses in der Luftfahrt stellt nicht nur technolo-
Flugzeugentwurf die Integrationsmög- die Universität der Bundeswehr (UniBw) schwindigkeiten und -höhen ermöglichen, miteinander verbunden. Damit steht im Segment zuletzt wenig Aufmerksamkeit, gisch eine große Herausforderung dar,
lichkeiten der Antriebe oft durch den hei- in München an neuen Ideen und Lösun- gearbeitet. Betrieb ein weiterer Freiheitsgrad bei der sodass sich durch die neuen Möglich- sondern erfordert auch neue Auslegungs-
ßen Abgasstrahl limitiert und erfordern gen zu diesen Fragestellungen. Um die Drehzahlabstimmung zur Verfügung. Zwei keiten elektrischer Antriebstechnologien und Entwicklungsstrategien. Das Trieb-
kosten- und gewichtserhöhende Isola- Forschungsaktivitäten zu bündeln, wur- … effizient, kompakt und trotzdem Motoren erhöhen zusätzlich die Sicherheit eine Neuausrichtung anbietet. Beein- werk kann nicht mehr als separates Sub-
tionsmaßnahmen. Elektrische Antriebe de Anfang 2021 das Forschungsprojekt schnell unterwegs und reduzieren die Komplexität, denn im druckendes Potenzial liegt hierbei in der system betrachtet werden, sondern ist in-
Das Institut für Aeronautical Engineering Gegensatz zu gegenläufigen Rotoren, wel- Elektrifizierung dieses Luftverkehrsseg- tegraler Bestandteil eines ganzheitlichen
an der UniBw widmet sich insbesondere che von nur einer Maschine angetriebenen ments. Nicht nur die Vorteile erwarteter, Flugzeugs. Eine interdisziplinäre und fä-
der Forschung zu innovativen, elektrisch werden, wird kein Getriebe benötigt. geringerer operativer Kosten durch redu- cherübergreifende Forschung mit neuen
angetriebenen Propulsoren. Da auch elek- Die Entwicklung numerischer, CFD-ba- zierten Wartungsaufwand, sondern auch Schwerpunkten wie der Elektrotechnik ist
trische Flugzeuge an ökonomischen und sierter Tools für die aerodynamische komplett neue Ansätze zur Integration vonnöten. In den aktuellen Forschungs-
operativen Kriterien gemessen werden, Auslegung sind Voraussetzung für eine der Antriebe in die Zelle bzw. Tragflächen projekten an der UniBw in München wird
spielt insbesondere das Erreichen hoher treffsichere Vorhersage des späteren Be- sind möglich. Bisher fehlt es sowohl an dies bereits berücksichtig.
Quelle: Sebastian Hawner, Niels Herter, Institut für Aeronautical Engineering, UniBw
Fluggeschwindigkeiten eine wesentliche triebsverhaltens. Beispielsweise werden weitreichenden Erfahrungen für den Ein-
Rolle. Bislang wurde zumeist der Verbren- Parameteruntersuchungen zum Einfluss satz elektrischer Antriebe und Systeme Prof. Dr.-Ing. Andreas Hupfer,
nungsmotor durch einen Elektromotor der Rotorgeometrie auf Strömungsver- in Luftfahrzeugen dieser Größe und Leis- Sebastian Hawner, M.Sc.,
ersetzt. Die Fluggeschwindigkeit mit ei- halten und damit auf den Gesamtschub tungsanforderungen, als auch an einer Fabian Helmchen, M.Sc.
nem konventionellen Propeller ist jedoch und Wirkungsgrad durchgeführt. Darüber Neubewertung der Anforderungen dieses Institut für Aeronautical Engineering,
begrenzt. Für höhere Fluggeschwindig- hinaus gibt es noch weitere Forschungs- Regionalflugmarktes. Universität der Bundeswehr München
keiten, welche aktuell nur mit Strahltrieb- aspekte. Der Einsatz von CFK-Schaufeln, Um diese wechselseitige Abhängigkeit zu
werken erreicht werden, entwickelt ein welche leicht und dennoch hochfest sind, beschreiben, arbeitet das Team von Prof.
Forschungsteam unter Leitung von Prof. erfordert neue konstruktive und ferti- Andreas Hupfer in enger Kooperation mit
Andreas Hupfer elektrisch angetriebene gungstechnische Lösungen. Durch paten- Prof. Sophie Armanini, Inhaberin der Pro-
Quellen
Fantriebwerke. Diese erlauben durch die tierte Gehäusesegmente mit auxetischen fessur für eAviation an der TU München, [1] Ebus, T., Dietz, M. & Hupfer, A. Experimental
Ummantelung des Rotors in Verbindung Strukturen, welche mit modernen 3D- an einer systematisierten Beschreibung and numerical studies on small contra-rota-
ting electrical ducted fan engines. CEAS Ae-
mit einem abgestimmten System aus Druckverfahren hergestellt werden kön- von Anforderungen für die Auslegung
ronautical Journal 12/2021, p. 559–571. ht-
Einlassdiffusor und verstellbarer Düse nen, kann die Spaltweite zwischen Schau- kleiner Regionalflugzeuge. Hier stellt sich tps://doi.org/10.1007/s13272-021-00517-7
Aktuelle Forschungsschwerpunkte am Institut für Aeronautical Engineering der UniBW München einen Betrieb bei hohen Fluggeschwin- felspitze und Gehäuse in der Montage und insbesondere die Frage, welche Reichwei-
16 Technik in Bayern 04/2022 Technik in Bayern 04/2022 17
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