DLR-Forschung auf der AERO

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Die AERO in Friedrichshafen ist die internationale Leitmesse für die Allgemeine Luftfahrt, die Business Aviation und den Luftsport. Im Jubiläumsjahr öffnet die Messe vom 17. bis 20. April zum 30. Mal ihre Tore. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) präsentiert sich dort mit dem Schwerpunkt Klimaverträgliches Fliegen (Halle A7, Stand 201) vom Konzept für ein Kurzstreckenflugzeug mit neun Sitzen bis hin zu einem elektrischen 50-Sitzer für den Regionalflugverkehr. Ein technologischer Schwerpunkt ist bei diesen Flugzeugen der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb. Zudem ist mit dem Discus-2c DLR auf der Messe ein einzigartiges Forschungsflugzeug für die Kleinluftfahrt zu sehen (Halle A1, Stand 209).

DLR-Schwerpunkte auf der AERO: Luftfahrt, klimaverträgliches Fliegen

„Elektrische Antriebe mit Batterien sowie insbesondere mit Brennstoffzellen und Wasserstoff als Energieträger werden zukünftig für Klein- und Regionalflugzeuge eine wichtige Rolle spielen“, sagt DLR-Bereichsvorstand Luftfahrt Dr.-Ing. Markus Fischer. „Auf der AERO 2024 zeigen wir Beispiele unserer Forschung, die die Entwicklung einer klimaverträglichen Luftfahrt von klein nach groß entlang der DLR-Luftfahrtstrategie vorantreiben.“

Auf kürzeren Strecken mit wenigen Passagieren lassen sich nachhaltige Antriebe und Konzepte vergleichsweise einfach einführen und erproben, um dann breiter in die Anwendung zu kommen. Deshalb engagiert sich das DLR verstärkt bei der Erforschung, Entwicklung und Erprobung von klimaverträglichen Klein- und Regionalflugzeugen. Zwei in den letzten Jahren gegründete DLR-Einrichtungen das Cottbuser Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe sowie die Einrichtung Technologien für Kleinflugzeuge mit interdisziplinärem Innovationszentrum in der Städteregion Aachen – leisten Forschungsarbeit in diesem Bereich und sind auf der Messe vertreten.

Discus-2c DLR – Forschungsflugzeug für die Kleinluftfahrt

Der Discus-2c DLR bedeutet in nahezu jeder Hinsicht eine neue Generation von Forschungsflugzeug in der Kleinluftfahrt. Er basiert auf einem weitverbreiteten Hochleistungssegelflug mit 18 Meter Spannweite, das weitestgehend kohlefaserverstärktem Kunststoff gefertigt ist. Die Forschung mit diesem europaweit einzigartigen Forschungssegelflugzeug geht weit über die reine Aerodynamik hinaus und befasst sich unter anderem mit Fragen der Flugmechanik, der Aeroelastik, der Messtechnik, der Mensch-Maschine-Interaktion und der Zulassung.

Im Bereich der Digitalisierung dient der Discus-2c DLR als Prototyp zur Entwicklung und Erforschung eines Digitalen Zwillings. Zudem dient der Discus-2c DLR als Referenzflugzeug für die Leistungsmessung neuer Segelflugzeugmuster. Im Rumpf und Flügel sind 48 Dehnmessstreifen verbaut, um die Belastungen bei verschiedenen Flugzuständen messen zu können. Außerdem sind im Flugzeug 22 Messstellen mit Faser-Bragg-Gittern eingebracht, mit denen sich die Durchbiegung der Struktur sehr genau messen lässt.

Darüber hinaus besitzt der Discus Magnetfeldsonden und Beschleunigungssensoren an verschiedenen Stellen der Struktur, Sensoren an allen Rudern, eine Inertialmesseinheit im Rumpf und einen Nasenmast mit Sonde zur Detektion von Anströmwinkeln. Der Rumpf des Flugzeugs bietet in einem speziellen Stauraum viel Platz für weitere umfangreiche Messtechnik.

D-LIGHT – Klimaverträgliche Kleinflugzeuge

Aufgrund ihrer hohen Flexibilität sind Kleinflugzeuge für verschiedene Aufgaben, etwa als Zubringerflüge, für medizinische Einsätze oder zur Versorgung entlegener Regionen, im Einsatz. Ein vielversprechender Ansatz diese Flugzeuge zukünftig klimaverträglich zu gestalten, besteht in der Verwendung eines elektrischen Brennstoffzellenantriebs mit klimaneutralem Wasserstoff.

Im Rahmen des Projekts D-LIGHT (Digital Climate Neutral Light Aircraft) entwickelt das DLR neuartige Methoden für den Entwurf eines Wasserstoffflugzeugs mit elektrischem Brennstoffzellenantrieb. Dabei werden in verschiedenen Disziplinen Technologiebausteine und Verfahren untersucht, modelliert und in einer digitalen Entwurfsumgebung vereint. Dies ermöglicht eine automatisierte Konzeptentwicklung und einen beschleunigten Entwurfsprozess. Die entwickelten Werkzeuge werden verwendet, um ein wasserstoffbetriebenes Kleinflugzeug mit neun Sitzen zu entwerfen und ein Digital Mock-up zu erstellen. Auf der Messe lässt sich dieses neuartige Flugzeugkonzept im Flugsimulator erleben.

H₂ELECTRA – Antriebskonzepte für Regionalflugzeuge

In der Größenordnung von rund 50 Passagieren, zeigt das DLR anhand des Modells „H₂ELECTRA“, welche Möglichkeiten es gibt, ein Flugzeug zukünftig mit Hilfe von Wasserstoff und Brennstoffzelle elektrisch oder auch hybridelektrisch anzutreiben. Mit Hilfe von austauschbaren Komponenten können verschiedene Konfiguration von Antriebsarchitekturen, neuartige Technologien und unterschiedliche Integrationskonzepte am Modell visualisiert werden.

Das Modell im Maßstab 1:10 und einer Spannweite von fast drei Metern visualisiert den ganzheitlichen Systemansatz und die vielfältigen Varianten Regionalflugzeuge zukünftig zu elektrifizieren. Auf dem Messestandist eine Variante mit rumpfintegriertem Antriebsstrang mit allen relevanten Komponenten installiert. Es zeigt technologische Möglichkeiten und Zukunftsperspektiven für die Luftfahrt und spricht aktuelle Kernthemen des elektrischen Fliegens, dessen Potentiale und Herausforderungen an.

Airfox – Auslegungs- und Simulationstool für Brennstoffzellensysteme

Das Softwaretool Airfox dient dazu, Brennstoffzellensysteme in der Luftfahrt auszulegen und zu simulieren. Es basiert im Kern auf experimentellen Daten und wird ergänzt durch die Modellierung der Hilfssysteme in unterschiedlichen Detailgraden. Das vollständige Modell hilft dabei das Systemverhalten an allen Punkten einer Flugmission zu bestimmen, was dann zum Gesamtsystementwurf führt. Besuchende können am DLR-Stand Flugzeug-Kenndaten eingeben, um das nötige Brennstoffzellensystem berechnen zu lassen.

Zusätzlich ist das DLR auch im Rahmen der Messe mit Beiträgen beim AERO Hydrogen & Battery Summit sowie der Fachtagung „Infrastrukturen für die Zukunft an Flugplätzen und Flughäfen“ vertreten.