Studenten entwickeln umweltfreundliches Flugzeug-Konzept

Fliegen Studenten entwickeln umweltfreundliches Flugzeug-Konzept

10.10.2018Redakteur: Katharina Juschkat

Ein Flugzeug ohne Fenster, mit Wasserstoff betrieben oder externem Booster – die Gewinnerkonzepte der DLR/NASA-Design-Challenge waren vielfältig. Den ersten Platz erhielt die TU München mit einem Entwurf, der großes Potential für die Zukunft hat.

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Das Konzept der TU München zeigt, wie das umweltfreundliche Fliegen von Morgen aussehen könnte.
(Bild: Das Flugzeugkonzept "eRay" / / CC BY 3.0)

Alternativ angetrieben, verbrauchsarm und dabei in neue Formen gefasst. Deutsche Studierende entwerfen Flugzeuge der Zukunft und zeigen dabei viel Kreativität und technisches Können für das leise umweltfreundliche Fliegen der Zukunft. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat gemeinsam mit der NASA eine Design-Challenge für die besten Ideen für künftige Luftfahrzeuge ausgerufen. Gewonnen hat das Studententeam der TU München mit dem Konzept des „E-Ray“ Aircraft. Zweiter wurde das Team der Universität Stuttgart und Dritter das Team der RWTH Aachen. Vorgabe der Jury für die Konzepte war unter anderem eine radikale Senkung des Energieverbrauchs.

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Das siegreiche Team der TU München kreierte mit dem ,E-Ray‘ ein Flugzeug mit einem konsequent integrierten turboelektrischen Antrieb. Die Untersuchungen der Studierenden hinsichtlich der technischen und ökonomischen Machbarkeit machen den ,E-Ray‘ zu einem ernstzunehmenden Konzept der zukünftigen Luftfahrt.

Das Team der TU München (v.l.): Alexander Frübeis, Isa Held, Artur Usbek und Patrick Sieb und DLR-Luftfahrtvorstand Prof. Rolf Henke.

Das Flugzeugkonzeot Polaris des zweitplatzierten Teams der Universität Stuttgart zeichnet sich vor allem durch die Anwendung einer neuartigen turboelektrischen Antriebsarchitektur unter Verwendung von flüssigem Wasserstoff als Energieträger aus.

Das zweitplatzierte Team der Universität Stuttgart (v.l.): Philipp Weber, Jonas Karger, Tobias Dietl, Alexander Zakrzewski und DLR-Luftfahrtvorstand Prof. Rolf Henke.

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,E-Ray‘ als ernstzunehmendes Konzept der zukünftigen Luftfahrt

Den diesjährigen ersten Platz im Wettbewerb holten sich die Münchner Studierenden mit dem Entwurf „The ,E-Ray‘ Aircraft Concept“. Das vierköpfige Team um Alexander Frühbeis, Isa Held, Patrick Sieb und Artur Usbek hat beim ,E-Ray‘ den Energieverbrauch und die Emissionen deutlich senken können. Überzeugt hat die Jury schließlich der konsequente und passgenaue Einsatz verschiedener eng aufeinander abgestimmter Technologien.

Die Münchner Sieger kreierten ein Flugzeug mit einem konsequent integrierten turboelektrischen Antrieb. Auffällig dabei sind die Antriebspakete an der hinteren Tragflächenkante sowie ein leicht angestelltes Höhenleitwerk, welches eine gute Integration eines Heck umschließenden Triebwerks ermöglicht. „Mit dieser Verteilung des Antriebs erzielen wir viele synergetische Effekte“, erklärt Teamleiter Alexander Frühbeis.

Die Studenten nutzen bei dem Konzept den „Boundary Layer Ingestion“-Effekt, bei dem die Grenzschicht, die eigentlich den Strömungswiderstand erhöht, Effizienz steigernd von den Triebwerken aufgenommen wird. „Dazu reduzieren wir den Widerstand durch die geringere Leitwerksfläche“, erklärt Frühbeis weiter. Des Weiteren wurde das strukturelle Gewicht verringert, indem ein neuartiges Kabinenkonzept sowie eine aktive Böhenlastreduktion überzeugend angewendet wurden. Alexander Frühbeis und sein Team erwarten einen 64 Prozent geringeren Energieverbrauch. Die Untersuchungen der Studierenden hinsichtlich der technischen und ökonomischen Machbarkeit machen den ,E-Ray‘ zu einem ernstzunehmenden Konzept der zukünftigen Luftfahrt.

Whitepaper Cover: Vogel Communications Group

Polaris: Flüssiger Wasserstoff als Energieträger

Den zweiten Platz erreichte das Team der Universität Stuttgart mit dem Konzept „Polaris, Future Aircraft Design Concept”. Dieser Flugzeugentwurf zeichnet sich vor allem durch die Anwendung einer neuartigen turboelektrischen Antriebsarchitektur unter Verwendung von flüssigem Wassersoff als Energieträger aus. Die markanten, gut zwischen den Seitenleitwerken integrierten, gegenläufigen Rotoren am Heck der Polaris steigert die Effizienz des Antriebes gewaltig ohne den abgestrahlten Lärm zu erhöhen. Zusätzlich wird auf aerodynamischer Seite der Widerstand durch vorwärtsgepfeilte Flügel reduziert.

Airbox One: Externes Booster Modul bringt Flugzeug in den Himmel

Das drittplatzierte Konzept des Teams der RWTH Aachen fällt besonders durch die markante Flügelform auf, der das Flugzeug auch seinen Namen verdankt. Daneben gehört zum innovativen Ansatz besonders das externe Booster Modul, welches für Start und Steigflug am Rumpf befestigt wird und danach autonom zum Flugplatz zurückkehren kann. Hierdurch kann das Flugzeug im Reiseflug deutlich effizienter betrieben werden und erreicht somit hervorragende Werte hinsichtlich Energieverbrauch und Emissionen.

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Für die NASA/DLR-Design Challenge hatten sich in diesem Jahr auf deutscher Seite 41 Studierende verteilt auf sieben Teams aus sechs Hochschulen angemeldet. Neben den erstplatzierten nahmen Teams der TU Berlin, TU Dresden sowie der FH Aachen teil. Auf amerikanischer Seite gibt es ebenfalls eine zweistellige Anzahl teilnehmender Studierender verschiedener Hochschulen. Das deutsche Gewinnerteam des Wettbewerbs reist im Herbst 2018 zur amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA in die USA. Dort präsentieren sie neben den amerikanischen Siegern ihre prämierte Arbeit in einem Symposium mit international anerkannten Luftfahrtforschern.