06.08.2019

Die Flugzeuge der Zukunft

NASA/DLR Design Challenge kürt frische Ideen für den Flugzeugbau.

Mit ihrem Entwurf HyBird gewann das Team der Universität Stuttgart am 1. August 2019 im deutschen Teil der diesjährigen NASA/DLR Design Challenge. Diesmal widmete sich der Studenten­wettbewerb der Anbindung entlegener Regionen der Erde an die großen Metropolen. Bereits zum dritten Mal forderte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit der amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA Studenten technischer Universitäten in Deutschland und den USA zu dem Ideen­wettbewerb heraus. Gastgeber der Abschluss­veranstaltung für die Teams in Deutschland war das Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) in Hamburg.
 

Abb.: Jury und Studententeams der NASA/DLR Design Challenge 2018/2019 (Bild:...
Abb.: Jury und Studententeams der NASA/DLR Design Challenge 2018/2019 (Bild: DLR)

Das geringe Passagieraufkommen erschwert eine ökonomische Realisierung von Flugrouten in abgelegene Gebiete der Welt stark. Hier könnte eine Doppelnutzung als Passagier­maschine mit einem Piloten bei Tag und als unbemanntes Fracht­flugzeug in der Nacht eine Lösung sein. Lassen sich Gewicht, Geometrie und Antrieb einer Maschine so optimieren, dass kleine Luft­fahrzeuge mit CO2- und schadstoffarmen Antrieben ausreichende Reichweiten erzielen? Schaffen das vollelektrische Antriebe? Oder sind Hybridsysteme mit unterstützender Gas- oder Brenn­stoff­zellen­technologie nötig, etwa um die Höchstleistung für den Start zu erbringen?

Frische Ideen und Konzepte für kleine, öko-effiziente Flugzeuge sind gefragt. „Das ist das Ziel, das wir zusammen mit den Luftfahrt­kollegen der NASA bei der Design Challenge verfolgen: Wir wollen die Studierenden technischer Studiengänge zum Denken ‚out of the box‘ ermutigen, zum Neu- und gerne auch Querdenken. Sie sollen nicht nur Bestehendes weiter­entwickeln, sondern auch ganz neue Wege im Flugzeug­design gehen“, sagte der Juryvorsitzende und DLR-Luftfahrt­vorstand Rolf Henke. „Heute ist das Design in der Luftfahrt wieder besonders wichtig. Neue Elemente wie die Elektrifizierung und Automation sind höchst anspruchsvoll und benötigen nie dagewesene Konzepte.“

Von den durchweg hochwertigen Einreichungen überzeugte die DLR-Jury das Konzept der Universität Stuttgart am meisten. Mit ihrer fundierten Markt­analyse, der Erfüllung aller Auslegungs­kriterien, einer geschickten Kombination von Technologien und der kreativen Konfiguration des HyBird hatte das Team die entscheidende Nasenlänge voraus: Sie entwarfen einen Schulter­flügler mit jeweils einem großen Propeller an den Flügelspitzen (Wing-Tip-Propeller) sowie an den Enden des V-Leitwerks. Die Wahl eines Hybrid-Antriebsystems mit zwei Turbinen zur Energie­erzeugung und mit Abschalt­möglichkeit eines Systems im Reiseflug wertete die Jury als sehr innovativen Ansatz zur Energie­effizienz. Insbesondere bei Reise­geschwindigkeit ließe sich so ein niedriger Verbrauch realisieren. 

Ein „Batterie-Boost“ bis 180 Kilowatt Leistung ermöglicht den vollelektrischen Start. Mit der Position und Größe der Antriebe reduzierten die Studenten zudem die Lärmemissionen. Die plausible Berechnung Betriebskosten und das Konzept für die Umrüstung von Passagier- auf Fracht­betrieb rundeten das positive Gesamtbild ab.

Auf dem zweiten Platz folgte das Team der RWTH Aachen mit dem Entwurf aDEPt. Den dritten Platz belegten die Teams der TU Berlin mit dem Entwurf MIRUS, TU Dresden mit dem Entwurf Xargo und TU Hamburg mit dem Entwurf rAPID, die ebenfalls starke Entwürfe mit zahlreichen Innovationen, fundierten Berechnungen und Analysen und neuen Ideen einreichten. Besondere Highlights waren in diesem Jahr die kurzen Videos, mit denen die Teams ihre Konzepte medial ergänzt haben. Die Qualität der Darstellungen der Entwürfe beeindruckte die Jury. Ausdrücklich von der Jury gelobt wurden die TU Berlin und die TU Hamburg für ihre eindrucksvollen Videos und Präsentationen.

DLR / DE

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