Neues aus der Luftfahrtforschung

Für 2019 sind Testflüge der nächsten Evolutionsstufe der HY4, des ersten viersitzigen Passagierflugzeugs, das mit einer Brennstoffzelle angetrieben wird, geplant./Foto: DLR

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) präsentierte am 14. Februar 2019 bei der Jahrespressekonferenz in Berlin Highlights aus seinen Forschungs- und Managementaktivitäten 2019. Die Vorstandsvorsitzende des DLR, Prof. Dr. Pascale Ehrenfreund, sprach über die besonderen Herausforderungen und Ziele für das laufende Jahr. Sie stellte zudem Forschungsarbeiten aus den Bereichen Digitalisierung und Sicherheit vor. Dazu einige Beispiele für die Zukunft der Luftfahrt.

Ehrenfreund betonte die Bedeutung der Forschung an künstlicher Intelligenz sowie Big- und Smart-Data und sagte: „Wissenschaftliche Erkenntnisse bilden das Fundament aller späteren Anwendungen“. Um  neue Technologien und Forschungsfelder zu erschließen, benötige man interdisziplinäre und bahnbrechende Forschung.

Professor Dr. Pascale Ehrenfreund/Foto: jwm

Elektrisch, unbemannt, digitalisiert – drei Attribute der aktuellen DLR-Luftfahrtforschung

Damit der Luftverkehr der Zukunft leiser und emissionsfrei werden könne, entwickeln die DLR-Luftfahrtforscher auch in diesem Jahr Konzepte für neue Antriebstechnologien weiter. Elektrische Antriebe hätten das Potenzial, zugleich lärmreduziert, energieeffizient und klimaneutral zu fliegen. Luftfahrt- und Energieforscher des DLR testeten bereits 2016 das erste viersitzige Brennstoffzellen-Flugzeug im Flug. Für 2019 seien Testflüge der nächsten Evolutionsstufe dieser Passagiermaschine geplant. Neben verschiedenen Energieträgern und Antriebstechnologien arbeiten Wissen­schaftler außerdem an neuen Betriebsmodellen und Flugzeug­konfigurationen, die zum Beispiel verteilte Antriebe am Flügel vorsehen.

Ob urbaner Gütertransport, Unterstützung bei der Katastrophenhilfe oder zukünftig Personentransport mit Air Taxis: Unbemannte Luftfahrtsysteme, sogenannte Unmanned Aereal Systems (UAS), stehen an der Schwelle, im zivilen Bereich eine große wirtschaftliche Rolle zu spielen. Um die Entwicklung neuer Technologien für den sicheren Flug, präzise Positionsbestimmung und stabile Datenverbindungen zu Bodenstationen voranzubringen, werde das DLR erstmals in Europa ein nationales Erprobungszentrum für UAVs errichten.

Ein langfristiges Ziel bei der Digitalisierung der Luftfahrt ist der virtuelle Erstflug neuer Flugzeuge/Foto: DLR

Die DLR-Luftfahrtforschung geht auch die nächsten Schritte in der Digitalisierung der Luftfahrt. Mit dem virtuellen Produkt – einem hochgenauen digitalen Abbild des realen Produkts über seinen kompletten Lebenszyklus – kann in Zukunft sowohl die Entwicklung als auch die Wartung von Luftfahrtsystemen effizienter und damit kostengünstiger werden.

Ziel des am DLR-Standort Oberpfaffenhofen geplanten Galileo-Kompetenzzentrums (Galileo Competence Center) sei  es, neue Konzepte und Technologien für die nächste Generation von globalen Navigationssystemen zu entwickeln. Dort werden Ideen im Labor getestet, zu Prototypen entwickelt und als sogenannte Technologiedemonstrationen validiert. Die Arbeit der Wissenschaftler soll dazu beitragen, das System Galileo gezielt weiterzuentwickeln und seinen Weg in neue Anwendungen zu ebnen.

Die Zukunft des Verkehrs ist automatisiert und vernetzt

Digitalisierung ist eine wesentliche Schlüsseltechnologie, um die Mobilität von Menschen und Gütern sicherer, effizienter, komfortabler und umweltfreundlicher zu gestalten. Der Verkehr der Zukunft werde geprägt sein durch die Automatisierung von Verkehrsträgern und Infrastrukturen sowie von ihrer Vernetzung untereinander. Damit neue Technologien wie Automatisierung und Vernetzung als Teil von neuen Mobilitätskonzepten wirksam werden können, ist das Wissen über Mobilitätsverhalten grundlegend. Hier werden Szenarien identifiziert, in denen Automatisierung und Vernetzung sowie andere technologische und betriebliche Maßnahmen effektiv eingesetzt werden können. Noch vor der Einführung können auf diesem Wege denkbare Maßnahmen nach verschiedenen Kriterien bewertet werden, zum Beispiel hinsichtlich ihrer Umwelteffekte, ihrer Auswirkungen auf den Verkehrsfluss und hinsichtlich der Akzeptanz der Nutzer.

Mit dem MovingLab nimmt das DLR 2019 eine Forschungsinfrastruktur in Betrieb, mit der Daten freiwilliger Nutzer – statt wie bisher per Fragebogen – digital per Smartphone-App oder GPS-Logger erhoben werden. Über die Aufzeichnung von Bewegungsdaten werden die wesentlichen Merkmale von Wegen, wie die Start- und Endzeit, der genaue Routenverlauf und die etappengenaue Bestimmung des genutzten Verkehrsmittels automatisch bestimmt. Auf Grundlage dieser Daten können gänzlich neue Mobilitätskonzepte entwickelt werden, die dem Bedarf der Menschen entsprechen – auch unter Nutzung von Automatisierung und Vernetzung. Hier eine Verbindung zum Verkehrsmittel Flugzeug herzustellen, wäre sicherlich eine spannende Sache. 

Das Zukunftsthema Künstliche Intelligenz (KI)

KI, so Professor Ehrenfreund, spiele auch in vielen weiteren Forschungsbereichen des DLR eine immer stärkere Rolle. Ein Beispiel aus der Raumfahrt, das aber auch auf der Erde zum Einsatz kommen kann, sei der humanoide Roboter Agile Justin des DLR. Im Zentrum der KI-Forschung stehe hierbei das Lernen als das Grundprinzip autonomer Systeme.

Roboter Agile Justin des DLR/Foto: DLR

Um selbständig eine Strategie für das Ausführen von Aufgaben zu entwickeln und entsprechend in einer komplexen Umgebungen zu agieren, würden Methoden des Deep Learnings sowie des Deep Reinforcements eingesetzt, bei dem Verhalten auf Basis von Erhalt oder Ausbleiben einer Belohnung gelernt wird. Justins Grundfertigkeiten kämen der menschlichen Vielseitigkeit sehr nahe. So habe  er verschiedene Aufgaben erfolgreich ausgeführt, etwa das geschickte „Aufbauen“ einer Gerüststruktur, das hochdynamische Fangen von zugeworfenen Bällen oder – sehr feinfühlig – das Erkennen eines Materials durch das Streichen über die Oberfläche mit dem Finger. Intelligente Roboter werden in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Weltraum- und Planetenexploration und auf der Erde beispielsweise für die Pflegeunterstützung von Personen im Alter oder mit körperlichen Beeinträchtigungen spielen.

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

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