«Die Luftfahrt befindet sich in einem der intensivsten Transformationsprozesse ihrer Geschichte», sagt Anke Kaysser-Pyzalla, Chefin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR. «Deshalb besteht ein erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf.»
Daran mitarbeiten sollen auch Studierende bei der jährlichen DLR Design Challenge. Aufgabe in diesem Jahr war es, ein ökologisches und gleichzeitig wirtschaftliches Kurzstreckenflugzeug zu entwerfen, «da Kurzstreckenflüge einen signifikanten Anteil an den aktuellen CO2-Emissionen der Luftfahrt verursachen», erklärt das DLR.
Indienststellung bis 2050
Sechs Studierenden-Teams präsentierten nun bei der Abschlussveranstaltung des Wettbewerbs ihre Entwürfe, für die sie rund vier Monate Zeit hatten. Dabei durchliefen sie Prozesse wie beim echten Entwurf von Flugzeugen: von der ersten Konzeptidee über die Ausarbeitung technischer Aspekte und deren Berechnung bis hin zur Präsentation.
Es gehörte zur Aufgabenstellung, die Indienststellung bis 2050 einzuplanen. Ein vorgegebenes Netzwerk europäischer Regionalrouten soll durch das Flugzeug ökologisch und wirtschaftlich bedient werden können. Den Teilnehmenden war es selbst überlassen, Reichweite und Passagierkapazität zu wählen. Beim Energieträger konnten die Teams aus Wasserstoff, Elektrizität und nachhaltigem Flugkraftstoff in hybrider Anwendung wählen.
Elektrische Antriebe
Der erste Platz ging an das Team der TU Berlin mit ihrem Konzept Charge - eine Abkürzung für Carbon-neutral High-efficiency Aircraft for ReGional Electric flight. Es bietet Platz für 110 Fluggäste und setzt auf «die Kombination aus einer Box-Wing Konfiguration mit verteilten elektrischen Antrieben (DEP), um eine hohe aerodynamische und propulsive Effizienz zu erzielen», so das DLR. Mit reinem Batteriantrieb soll es 894 Kilometer fliegen.
Den zweiten Rang belegt ein Team der TU Braunschweig mit dem Konzept Volt Airs 95, wobei die Nummer im Namen für die Anzahl der Sitzplätze steht. Zehn elektrisch angetriebene Propeller sollen das Flugzeug bis zu 900 Kilometer weit bringen.
Box-Wing-Flügelanordnung
«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», erklärt das DLR. Die Batterien sind im Rumpf und den Flügeln untergebracht. Das Flugzeugdesign ist konventionell, verfügt aber über ein V-Leitwerk. Der fensterlose Rumpf ist mit Displays in der Kabine ausgestattet.
Platz drei erreichte ein Team der DHBW Ravensburg mit dem Konzept Hyper, was die Abkürzung ist für HYdrogen Powered Electric Regional aircraft. Darin finden 89 Fluggäste Platz, die damit bis zu 1250 Kilometer weit fliegen können. Es verwendet «eine hocheffiziente und innovative Box-Wing-Flügelanordnung», erklärt das DLR.
Rumpfnahe Strömung verwendet
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 laut DLR ein sogenannter BLI-Antrieb, der die rumpfnahe Strömung zur Schubgenerierung verwende, zu einer weiteren Verbesserung des Antriebswirkungsgrads.
Neben den ersten drei Plätzen gibt es bei der DLR Design Challenge 2024 drei Entwürfe in der Kategorie «Erfolgreicher Beitrag». Alle sechs sehen Sie in der oben stehenden Bildergalerie. Ein Klick aufs Bild öffnet die Galerie im Großformat.
Sechs Konzepte für das Kurzstreckenflugzeug der Zukunft
DLR Design Challenge 2024, Kategorie «Erfolgreicher Beitrag»: Das Konzept Mobula von einem Team der Uni Stuttgart. Der Nurflügler hat Platz für 72 Reisende und eine Reichweite von 1500 Kilometern. Das Konzept sieht eine Teilung der Rumpf- von der Flügelsektion am Flughafen vor. Angetrieben wird Mobula von sechs Elektropropellermotoren, die durch Elektrizität aus einer Brennstoffzelle und Batterien gespeist werden.
Universität Stuttgart / Mobula
Erfolgreicher Beitrag Hydro Prop von einem Team der HAW Hamburg: Das Konzept ist für 110 Fluggäste bei einer Reichweite von knapp 2000 Kilometern ausgelegt. Es setzt auf ein konventionelles Design und wird von zwei Turboprop-Triebwerken mit Wasserstoff-Direktverbrennung angetrieben. Der Rumpf ist fensterlos, im Inneren gibt es Displays.
Erfolgreicher Beitrag Eco Air von einem Team der RWTH Aachen: Hat eine Kapazität von 76 Reisenden und eine Reichweite von 900 Kilometern. Das Konzept setzt auf einen hybrid-elektrischen Antriebstrang aus flüssigwasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen und Batterien. Eco Air hat klappbare Flügelspitzen. Zudem ist der Flügel mit einem sogenannten Hybrid-Laminar-Flow-Control-System ausgestattet, bei dem die turbulente Grenzschicht durch die Flügelhaut abgesaugt wird, um den Widerstand zu verringern.
Platz 3: Das Konzept Hyper von einem Team der DHBW Ravensburg. Mehr Infos zu den Konzepten auf den ersten drei Plätzen finden Sie im Artikel selber.
Platz 2: Volt Airs 95 von einem Team der TU Braunschweig.
TU Braunschweig/Volt Airs 95
Platz 1: Das Konzept Charge von einem Team der TU Berlin.
