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Titelgeschichte: Zukunft der Luftfahrt - Science und Fiction


Faszinierend, all die Visionen einer zukünftigen Luftfahrt: elegant, komfortabel und obendrein klimaneutral. Die etablierte Luftfahrtindustrie agiert allerdings eher konservativ. Ihr größtes Ziel: effizientere, spritsparende Flugzeuge. Wie lässt sich dieses erreichen? Wo liegen die größten Potenziale? Und was ist harte „Science“ für die mittelfristige Zukunft der Luftfahrt – und was eher „Fiction“?


Die Zukunft der Luftfahrt: Science

Das Fliegen ist mitten in der Gesellschaft angekommen. Doch gleichzeitig wird es immer mehr als Klimakiller wahrgenommen – und tatsächlich, vergleicht man die entstehenden Treibhausgase in CO2-Äquivalenten, ist das Flugzeug mit rund 211 Gramm pro Passagier und zurückgelegtem Kilometer einsamer Spitzenreiter vor dem PKW mit 142 Gramm. Der typische „Jumbo-Jet“, die Boeing 747-400, verbrennt auf einer Strecke Frankfurt-New York sage und schreibe 8o Tonnen an Kerosin. Die Luftfahrt muss spritsparender, emissionsärmer, nachhaltiger werden, fordern Umweltverbände und Fluggesellschaften gleichermaßen – verursacht doch das Kerosin rund 40 Prozent der Betriebskosten. Mit sparsameren Triebwerkstypen und Widerstands-reduzierenden Winglets an den Flügelspitzen ausgestattet sollen die neuen Flugzeuggenerationen, die seit rund einem Jahr auf dem Markt sind – bei Airbus heißen sie „Neo“, beim US-Konkurrenten Boeing „Max“ – gut 15 Prozent Treibstoff einsparen. Doch die Entwicklung muss viel weiter gehen. Ab 2020 will die Luftfahrtindustrie CO2-neutral wachsen; der auf EU-Ebene ausgearbeitete „Flightpath 2050“ sieht vor, bis 2050 den Ausstoß des klimaschädlichen Gases im Vergleich zu 2005 pro Passagierkilometer um 75 Prozent zu senken; Stickoxide sollen um 90 Prozent, der Fluglärm um 65 Prozent reduziert werden. Sportlich, diese Ziele. Weltweit treten Entwicklerteams an, um diese einzuhalten – oder ihnen wenigstens nahe zu kommen. Vier Bereiche bieten hier realistisches Potenzial: Der Elektroflug, neue Flugzeugformen und Triebwerke, Biokerosin und optimierte Betriebsabläufe.

Elektroflug? Nein, Hybridflug.

Im Süden Münchens liegt das Forschungs- und Entwicklungszentrum von Siemens. In der Abteilung „Systemtest e-Aircraft“ steht die einsitzige „Extra 330LE“ auf der Startbahn, ein vollelektrisch getriebener Sportflieger. Der Propeller rotiert, die Extra rollt, beschleunigt, fliegt in einem langen Rechtsbogen in die Höhe. Zwar nur virtuell im Simulator – doch der zugehörige Elektromotor ackert ganz in echt. Nebenan steht der „SP 260 D“ im Labor: 260 Kilowatt Leistung bei nur 50 Kilo Gewicht – ein rekordverdächtiges Leistungsgewicht von über fünf Kilowatt pro Kilo. Ähnlich starke Motoren für Elektroautos kommen auf rund zwei. Das Kraftpaket ist gekoppelt an einen zweiten, locker viermal so großen Elektromotor. Dieser dreht in die entgegengesetzte Richtung und simuliert so für Tests den Propeller-Widerstand. „Das Leistungsgewicht ist entscheidend für einen Elektro-Flugmotor“, sagt Frank Anton, Leiter der „e-Aircraft“ bei Siemens. Der Konzern hat sich mit dem Flugzeughersteller Airbus zusammengetan, um das Thema elektrisches Fliegen in den nächsten Jahren entscheidend voranzubringen. „Wir müssen auf jeden Fall die 10 Kilowatt pro Kilogramm erreichen. Wir haben also erst die Hälfte des Weges geschafft“, erklärt Anton.

Die Extra 330LE hat Anfang 2017 zwei Rekorde in Sachen E-Flug geknackt: Über drei Kilometer hielt sie eine Höchstgeschwindigkeit von 340 Stundenkilometern; später schleppte sie als erster Elektroflieger ein Segelflugzeug auf 600 Meter Höhe. Doch nach maximal 25 Minuten sind die Höhenflüge zu Ende, die Lithium-Ionen-Batterien leergesaugt. Für wenige Aufgaben mit kurzen ...

Der vollständige Text erschien als Titelgeschichte im bild der wissenschaft Ausgabe September 2017

http://www.wissenschaft.de/home/-/journal_content/56/12054/19324204/Blick-in-die-Zukunft-des-Fliegen...