Der Airline-Verband IATA gab Anfang Juni in Seoul einen Vorgeschmack auf die neue Zeitrechnung im zivilen Flugzeuggeschäft. Normalerweise liefern sich auf der Luft- und Raumfahrtausstellung in Paris – dieses Jahr vom 17. bis 23. Juni – Airbus und Boeing einen ehrgeizig geführten Wettbewerb. Während bei Airbus rund um den 50. Geburtstag die Zeichen auf Feiern stehen, herrscht bei Boeing die größte Krise in der Unrternehmensgeschichte. Zeitgemäßes und Spannendes präsentiert das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR.
Mit aktuellen Projekten und Forschungsergebnissen präsentiert sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vom 17. bis 23. Juni 2019 auf der Paris Air Show. Das DLR widmet sich zeitgemäß besonders den Schwerpunkten Digitalisierung, Klimawandel und Erhalt der Mobilität. Gezeigt werden technische Innovationen für ökoeffiziente Flugzeuge mit geringeren CO2- und Lärmemissionen bis hin zum elektrischen Fliegen sowie die DLR-Falcon 20E, das fliegende Labor für Umwelt- und Klimaforschung.
Das globale Monitoring des dynamischen Systems Erde aus dem All steht mit der deutsch-französischen Satellitenmission MERLIN zur Beobachtung des Treibhausgases Methan im Fokus. Der mobile Astronauten-Assistent CIMON®, der geplante Demonstrator einer wieder verwendbaren Raketenstufe sowie die beiden DLR-Instrumentenbeiträge zur europäischen Merkur-Mission Bepi-Colombo runden den Messeauftritt im Bereich Raumfahrt ab.
„Als die größte europäische Forschungseinrichtung für Luft- und Raumfahrt arbeitet das DLR an der wissenschaftlich-technologischen Basis für neue, innovative Produkte, die unter anderem dazu beitragen, unsere Mobilität auch in Zukunft zu erhalten“, erläutert Frau Prof. Pascale Ehrenfreund, Vorstandsvorsitzende des DLR. „Moderne Technologien wie die aus der Luft- und Raumfahrt sind aus unserer Gesellschaft nicht mehr wegzudenken. Es gilt, diese Technologien verantwortungsvoll im Interesse der Erhaltung der Umwelt zu gestalten und nachhaltig einzusetzen. Eine Aufgabe, der sich das DLR im Auftrag der Gesellschaft mit Nachdruck widmet.“
Regionalflugzeugkonzept mit verteilten elektrischen Antrieben
Die Entwicklung elektrischer Antriebskonzepte spielen in Anbetracht des erhöhten Luftverkehrsaufkommens eine entscheidende Rolle. Bei dem DLR-Konzept eines Regionalflugzeugs konnten durch die Anordnung vieler Antriebe entlang des Flügels eine Vergrößerung des Auftriebs sowie eine Erhöhung des Antriebswirkungsgrads erreicht werden. Der vergrößerte Auftrieb lässt sich zur Verkleinerung der Tragflügelfläche und damit zur Reduktion von Gewicht und Luftwiderstand nutzen. Außerdem kann die Steuerung des Flugzeugs durch individuelle Ansteuerung der Antriebsmotoren teilweise übernommen werden, sodass die Leitwerke kleiner, damit ebenfalls leichter und widerstandsärmer entworfen werden können. Die elektrische Leistung kann durch Brennstoffzellen oder ein Hybridsystem mit Gasturbine bereitgestellt werden.
Numerische Simulation: Flugzeuge der Zukunft effizienter und umweltfreundlicher gestalten
Die Herausforderungen der Digitalisierung beschäftigen die Luftfahrtforscher schon seit vielen Jahren. Ihre Vision: Der gesamte Lebenszyklus eines Flugzeugs – vom ersten Entwurf, über Entwicklung, Zulassung und Wartung bis hin zur Außerbetriebnahme – soll digital im Rechner abgebildet werden. Dieses „virtuelle Produkt“ würde Kosten und Risiken enorm senken. Doch ein Flugzeug und seine aerodynamischen Eigenschaften sind komplex. Um sich der Realität digital anzunähern, unterteilen Wissenschaftler bei ihren Berechnungen am Computer den Raum um ein Flugzeug herum in ein Netz aus sehr vielen Kontrollzellen. In jeder Zelle können dann physikalische Kräfte wie Druck, Dichte und Geschwindigkeit berechnet werden. Je kleiner die Zellgrößer umso höher ist die Genauigkeit der Simulation. Daraus ergibt sich ein riesiges System von mathematischen Gleichungen für die zu berechnenden Strömungsgrößen. Hochleistungsrechner ermöglichen es, Abermillionen von Rechenschritten pro Sekunde durchzuführen und ein solches Netz mit konsistenten Werten zu füllen. Aufwendige Simulationsrechnungen zu lösen und das Verhalten von Flugzeugen im Rechner zu simulieren, sind maßgebliche Schritte in der Luftfahrtforschung, um Treibstoffverbrauch sowie Schadstoff- und Lärmemissionen zu reduzieren und die Flugzeuge der Zukunft sicherer, umweltfreundlicher und wirtschaftlicher zu machen – bis hin zum Zero-Emission-Aircraft.
Falcon 20E: Fliegen für die Klima- und Umweltforschung
Mit dem Ausbruch des isländischen Vulkans Eyjafjallajökull im April 2010 kam die Falcon 20E-5 des DLR zu ihrem bisher spektakulärsten Einsatz: Als „Volcano Ash Hunter“ flog sie in die Aschewolke über Deutschland, dem Vereinigten Königreich und Island. Dort untersuchte sie die Zusammensetzung und Konzentration der Vulkanpartikel, die den Linienflugverkehr zum Erliegen brachten. Wissenschaftler nutzen die Falcon, um vielfältige Fragen der Atmosphären- und Klimaforschung zu untersuchen. Direkt an Bord vermessen sie Spurengase und Aerosole und sammeln Luftproben für spätere Laboranalysen. In den letzten Jahren war die Falcon eines der wichtigsten Großforschungsgeräte des DLR, um die Auswirkungen von Flugzeug-Emissionen auf die Atmosphäre zu erforschen. Ihre einzigartige Modifikation und Ausstattung machen die Falcon zu einer echten Mehrzweckplattform für Forschungsanwendungen, die den individuellen Bedürfnissen entsprechend angepasst werden kann.
Die deutsch-französische Klimamission MERLIN
Methan (CH4) ist nach Kohlendioxid (CO2) der zweitgrößte Beitrag zur vom Menschen verursachten Klimaerwärmung. Ein von den Vereinten Nationen eingesetztes Wissenschaftlergremium bescheinigte Methan ein rund 25-fach höheres Potenzial zur globalen Erwärmung als CO2. Um effektiven Klimaschutz betreiben zu können, ist es dringend notwendig, den Zyklus des Treibhausgases Methan besser zu verstehen. Die hochpräzise globale Vermessung des Methangehaltes in der Erdatmosphäre kann nur vom Weltraum aus erfolgen. Besonders Schlüsselregionen wie tropische Feuchtgebiete, Regenwälder und Permafrost-Regionen sind ohne Satelliten nur schwer zugänglich. Der deutsch-französische Kleinsatellit MERLIN (Methane Remote Sensing LIDAR Mission) soll mit Hilfe eines LIDAR-Instruments (Light Detecting and Ranging) ab 2024 aus einer Höhe von rund 500 Kilometern Methan aufspüren und überwachen. Ziel der dreijährigen Mission des DLR und der französischen Raumfahrtagentur CNES ist unter anderem die Erstellung einer globalen Weltkarte der Methankonzentrationen. (jwm)
Quellen: DW, DLR