Eindrücke vom E²Flight Symposium in Stuttgart

By | 13. November 2017

Das Emission Free & Electric Flight Symposium, kurz E²Flight Symposium, das  vom DLR in Kooperation mit der Universität Stuttgart ausgerichtet wird, fand in diesem Jahr in seiner dritten Auflage in der Baden-Württembergischen Landeshauptstadt statt. Ziel der Veranstaltung ist es die Einführung der Elektromobilität in der Luftfahrt durch Austausch zwischen Forschungsinstituten, Universitäten und der Industrie voranzutreiben.

An den beiden Kongresstagen wurden unter anderem die folgenden Themenblöcke behandelt: Zulassung elektrischer Flugzeuge und Komponenten mit entsprechenden Sicherheitszertifikaten, hybride Antriebssysteme und mögliche Energiespeicher, Systemintegration und fliegende sowie in Planung befindliche Prototypen.

Hervorzuheben ist die Internationalität der Veranstaltung. So war beispielsweise das NASA Armstrong Flight Research Center mit zwei Vortragenden vertreten. Die beiden Wissenschaftler gaben einen Einblick in ihre aktuellen Projekte, speziell die Entwicklung und Planung der X-57 Maxwell, welche eine Modifikation einer P2006T von Tecnam sein wird. Das Besondere an diesem Flugzeug werden die in Summe zwölf kleineren Elektromotoren sein, welche sich über die Nasenleiste des Flügels verteilen. Diese sollen während Start und Landung für zusätzlichen Auftrieb sorgen. Im Reiseflug generieren dann zwei größere Elektromotoren, je einer pro Seite an den Randbögen, den benötigten Vorschub.

Abbildung 1: Maxwell X-57

Quelle: https://www.nasa.gov/image-feature/nasas-x-57-electric-research-plane

Die Firma Pipistrel aus Slowenien präsentierte ihren rein elektrischen Ultraleicht-Trainer Alpha Electro (WATTsUP), der speziell in Flugschulen zum Einsatz kommen soll. Der Prototyp hatte dieses Jahr seinen Erstflug und soll ab 2018 zum Kauf angeboten werden. Der zugehörige elektrische Antriebsstrang kommt von Siemens. Die Batteriepakete lassen sich durch einen seitlichen Einschub im Rumpf sehr leicht und schnell wechseln, was die Turnaround-Zeit auch im Vergleich zu konventionellen Verbrennungsmotoren deutlich sinken lassen und gerade dem Schulungsbetrieb zu Gute kommen wird.

Abbildung 2: Alpha Electro (WATTsUP) von Pipistrel

Quelle: http://wattsup.pipistrel.si/aircraft/

Siemens selbst war durch den Vorsitzenden der Abteilung für elektrisches Fliegen, Frank Anton, vertreten. Anton präsentierte im Zuge der langfristigen Zusammenarbeit mit Airbus zum Thema elektrisches Fliegen als nächsten Schritt einen Elektromotor für das Projekt des CityAirbus. Dabei ist das besonders hohe Verhältnis von Drehmoment zu Masse hervorzuheben (30Nm/kg), was eine Steigerung von 50% zum Vorgängermodell bedeutet. Langfristig hält Anton zukünftige Projekte der kommerziellen Luftfahrt im Bereich bis 100 Passagiere nur mit hybriden Antriebssystemen für möglich. Dabei wird der benötigte Strom durch ein zusätzliches Aggregat im Flugzeug erzeugt. Vorteile dieses teilelektrischen Fliegens wurden ebenfalls behandelt. So würde die Lärmbelästigung durch den Flugverkehr immens gesenkt und damit viel effizientere Anflüge sowie möglicherweise ein Flugverkehr bei Nacht ermöglicht, was die Auslastung von Maschinen und Infrastruktur deutlich verbessert.

http://www.airbus.com/newsroom/press-releases/en/2017/10/cityairbus-demonstrator-passes-major-propulsion-testing-mileston.html

Abbildung 3: Konzeptstudie CityAirbus

Quelle: https://airbus-h.assetsadobe2.com/is/image/content/dam/corporate-topics/innovation/urban-air-mobility/CityAirbus-cityscape.jpg?wid=1196&fit=fit

Ein weiteres Kooperationsprojekt von Siemens stellte Philipp „Köpi“ Schildt vor. Dabei handelt es sich um die Extra 330LE. Diese hatte 2016 ihren Erstflug und konnte seitdem mehrere Weltrekorde in ihrer Klasse (Elektroflugzeug bis 1000kg) erfliegen. So zum Beispiel den schnellsten Aufstieg auf eine Höhe von 3000 Metern in einer Zeit von nur vier Minuten und elf Sekunden und mit knapp 340km/h die höchste Geschwindigkeit auf einem drei Kilometer langen Kurs. Nicht zuletzt gelang auch der erste elektrische Segelflugschlepp: in gerade einmal 76 Sekunden zog die Extra eine LS8-neo auf 600 Meter Höhe. Darüber hinaus fanden Lärmpegelmessungen im Vergleich zur konventionell motorisierten Extra statt. Das Ergebnis ist nicht nur ein deutlich leiseres Fliegen, sondern auch ein viel diskreteres Schallspektrum.

https://www.siemens.com/innovation/de/home/pictures-of-the-future/mobilitaet-uns-antriebe/elektromobilitaet-elektroflieger-auf-rekordjagd.html

Abbildung 4: Extra 330LE

Quelle: https://scr3.golem.de/screenshots/1607/siemens_emotor/thumb620/siemens_1.jpg

Lars „Atze“ Muth von RS-UAS stellte den aktuellen Entwicklungsstand der RS10.e elfin vor. Dabei handelt es sich um einen neu entwickelten Elektromotorsegler mit 20 Metern Spannweite und Wölbklappen mit einer angepeilten Gleitzahl von etwa 50. Viele Besonderheiten, wie das Einziehfahrwerk, der Klapppropeller und die anlegbaren Außenflügel sind bereits aus der Stemme S10 bekannt. Neu ist der elektrische Antrieb, der wahlweise aus einem Akku oder für weitere Reisestrecken aus einem Range Extender gespeist werden kann. Der Range Extender beinhaltet einen Kolbenmotor, der ein Aggregat antreibt, welches wiederum den Motor mit Strom versorgt und auch die Akkumulatoren laden soll. Aber auch der Kraftstoff ist komplett in dem etwa 100kg schweren Pod verbaut, der mit einer Aufrüsthilfe von einer Person in wenigen Minuten an- und abmontierbar sein soll. Mit dem Range Extender wird die Reichweite auf 1000km angegeben.

Abbildung 5: RS10.e elfin mit Range Extender

Neben den rein batteriebetriebenen und hybriden Antriebsvarianten wurde auch der Einsatz von Wasserstoff als Energiespeicher in verschiedenen Vorträgen thematisiert. Dabei zeigen sich zwei grundsätzliche Herangehensweisen, um die nötige Energiedichte zu erreichen: Entweder sehr hoch bedruckte Tanks, bei denen der Wasserstoff gasförmig bleibt oder eine Lagerung des Wasserstoffs bei sehr niedrigen Temperaturen, um diesen in einem flüssigen Aggregatzustand zu halten. Beide Varianten haben ihre Vor- und Nachteile. Erstere Variante verfolgt die Firma APUS Aeronautical Engineering. Interessant dabei ist, dass die benötigten Wasserstofftanks gleichzeitig als Tragflügelholme dienen sollen, um den Rumpf weiterhin für die eigentliche Nutzmasse verwenden zu können. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Luftfahrzeugtechnik der TU Dresden und Partnern aus der Industrie verfolgt. Für 2018 ist ein erstes Flügelsegment für Erprobungen geplant.

Bereits mit Wasserstoff fliegt die HY4, welche Ende 2016 ihren Erstflug feierte. Die Doppelrumpfkonstruktion aus zwei Taurus Motorseglern von Pipistrel (Basis ist die Taurus G4) besitzt als Antrieb einen Elektromotor, welcher von mehreren Brennstoffzellen gespeist wird und fliegt damit komplett emissionsfrei. Die viersitzige Konfiguration kann damit theoretisch bis zu 1500km zurücklegen. Zusätzlich verfügt das Flugzeug über Batterien, die beim Start und Steigflügen zugeschaltet werden. Der Versuchsträger wird von der DLR-Ausgründung H2Fly betrieben und wurde in Kooperation mit Pipistrel, Hydrogenics, der Universität Ulm und dem Flughafen Stuttgart entwickelt. Josef Kallo, Leiter des Fachgebiets für elektrochemische Systeme beim DLR und Vortragender zum Projekt HY4, hält mit der aktuellen Brennstoffzellentechnik bereits Regionalflugzeuge für bis zu 40 Passagiere mit einer Reichweite von etwa 1000km für möglich.

Abbildung 6: HY4

Quelle: http://www.faz.net/aktuell/technik-motor/motor/hy4-in-der-erprobung-das-erste-viersitzige-wasserstoffflugzeug-14472353/fuer-den-start-zieht-die-hy4-14478043.html

 

Johannes „Pünktchen“ Garbino-Anton, Testpilot des DLR unter anderem für die HY4, moderierte durch die Veranstaltung, bei welcher, wie sich bei einer kurzen Umfrage per Handzeichen herausstellte, bereits über die Hälfte einmal elektrisch geflogen ist.

Als Fazit lässt sich sagen, dass sich die Luftfahrt gerade an einem sehr spannenden Punkt befindet an dem noch nicht klar ist, welche Technik sich für das emissionsfreie Fliegen letztlich durchsetzen wird. Klar ist auch, dass wie auch immer die Antriebe künftig aussehen werden, sie aktuell langsam von den Motorseglern über Ultraleichtflugzeuge hin zu den Regionalflugzeugen entwickelt werden.

An dieser Stelle noch ein großes Dankeschön an die Firma Siemens für die bereitgestellten Karten zum E²Flight Symposium, anders wäre eine Teilnahme für Studierenden wohl kaum möglich und natürlich an die Akaflieg Stuttgart für die klasse Unterbringung und Versorgung.