DLR und NASA suchen Flugzeug der Zukunft

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  1. #1 klaus06, 21.08.2017
    klaus06

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    Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt suchte frische Ideen für die Luftfahrt der Zukunft. Ein Flugzeug mit Hybridantrieb und einem einzelnen Triebwerk am Heck ist der Gewinnerentwurf eines Nachwuchsforscher-Wettbewerbs des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Mit diesem "Urban Liner" hat ein Studierenden-Team der TU München den deutschen Vorentscheid für die DLR/NASA Design Challenge mit dem US-amerikanischen Pendant der DLR gewonnen, so Heise.de .

    DLR und NASA suchen Flugzeug der Zukunft: Hybrid, leise und umweltfreundlich
     
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  3. #2 innwolf, 21.08.2017
    innwolf

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    Hallo,
    ohne auf die Details der Entwürfe einzughenen, zum Thema Überschallflug. 41 Jahre nach Tu144 und Concorde, nach Einstellung von Boing-Projekt 2707, Projekt XB70-valkyre gecancelt. B1-B mit nur 1,2 Mach ( wie weit? ) Tu-22 backfire mit ca. 3000km Reichweite

    Oder anders, auch nach Jahrzehnten mit entsprechenden Träumen hat kein Militär Überschall-Transportflugzeuge im Einsatz.

    Es gibt wohl doch physikalisch-technologische Grenzen den man sich schon um 1965 weit nährte, die restliche asymptotische Annährung bringt nur sehr sehr viel Aufwand und nur minimalen Nutzen im Verhältniss zum Zusatzaufwand, kommerziell negativ...

    Und ob je "Wundertriebwerke" mit Wirkungsgraden über 80% gebaut werden können, um 50% werden ja erreicht....

    Wirkungsgrad: (Schub x Weg)/Energieinhalt des verbrauchten Treibstoff. ( abzüglich bled-air und generatorenarbeit brutto )

    Überschallflug ist ähnlich wie Senkrechtstart, sehr sehr teuer Kosten Fläche =1, Hubschraber = 3 - 4, Osprey = 4 -5 ....

    Concode zu Airbus A 319, ähnliche Reichweite und Passagierzahl...
    Und Überschallbomber sind wohl auch sehr teuer, sehr kleine Flottengrößen...
     
  4. pok

    pok Space Cadet

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    Aja, single engine wollen die komerziell fliegen. Bin mal gespannt wie die Redundanz da gewaehrleistet sein soll.
     
  5. #4 Del Sönkos, 23.08.2017
    Del Sönkos

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    Konkret müsste es heißen: Einmotorig nach IFR und gewerblich nach CS25 wäre neu. IFR und gewerblich mit CS23 (TBM850 oder PC12) ging gewerblich und IFR in den USA schon die letzten Jahrzehnte, im EASA-Land drehen die Uhren langsamer und hier ist erst seit 1-2 Jahren erlaubt.
     
  6. #5 Schorsch, 23.08.2017
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    Ginge durchaus, wenn man dank "Hybrid" noch genug Energie für die Platzrunde hätte.
    Jedenfalls würde ich meinen, dass ein Einmot nicht grundsätzlich ausgeschlossen ist, so lange ein einzelnes Systemversagen nicht zu einem fatalen Unfall führt.
     
  7. #6 innwolf, 30.08.2017
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    Hallo,

    1. Dazu würde man Flugplätze mit einer mindestens 12 000m-Bahn benötigen. Entweder ist voraus noch genug Bahnlänge um wieder sicher zu landen oder man hat sicher die Höhe für eine Umkehrkurve.
    Ein Bruch von nur EINER Turbinenschaufel wäre ein EINZELNES Systemversagen...
    Über den Restschub dann muß man wohl nicht diskutieren.

    2. "enroute" müßten komplett IFR geeignete Flugplätze im Gleitwinkelbereich sein. Eine "Aussenlandug" irgendwo als Verfahrensteil der checkliste bei engintrouble, gefällt mir nicht.

    3. Simulatorprüfungswiederholungen für Segelfluglandungen als zu Bestehen im 1.Versuch wäre nötig, ohne vorheriges Üben, also unbekannte checktermine, "jetzt sofort"....

    4. Alternative, die betreibende airline lässt sich bei jeder Buchung und beim check-in bestätigen daß der Passagier zur Kenntniss nimmt, eine Triebwerksausfall endet höchswahrscheinlich tödlich. ( dafür etwa 5% billiger )
     
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  8. #7 klaus06, 31.08.2017
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    Ist doch sicher mit der Endlos-Landbahn möglich.

    Endless Runway
     
  9. #8 innwolf, 01.09.2017
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    Schlagwort "umweltfreundlich", kann das irgendwie realistisch sein aufgrund des Zauberwort "hybrid"?

    Den Energiespeicher mit konstanter Masse über die gesamte Strecke transportieren?

    Kerosin wird unterwegs verbraucht und der 2. Reaktionspartner ist Sauerstoff..., der muß nicht mitgeführt werden.

    Und bei allen elektrischen Träumen, der reale Wirkungsgrad von TL-Fan-Triebwerken ist recht hoch.

    Physikalisch (Schub x Strecke)/Energieinhalt des verbrauchten Treibstoff.

    Oder anders, forscht mal nett, aber solange noch ein Bus mit Diesel fährt statt EL-Straßenbahn oder Häusser mit Öl oder Gas geheizt werden ist EL-Antrieb für Flugzeuge völliger Unsinn.
     
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  10. bodo

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    "Hybrid" muss nicht zwangsläufig heißen, dass eine Batterie mitgeführt wird. Es kann auch heißen, dass ein Wasserstoffgenerator Strom für ein elektrisches Triebwerk (Fan oder Turbine) erzeugt. Die Forschungen der DLR mit der Antares H2 gehen jedenfalls in diese Richtung.
     
  11. #10 innwolf, 01.09.2017
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    Hallo,
    prinzipiell klar, aber ob eine luftatmende H2-Brennstoffzelle plus E-Motor für den Fan-Antrieb leichter wäre als eine Gasturbine oder nennenswert besseren Wirkungsgrad hätte? Auch die könnte man mit Flüssig-Wasserstoff betreiben.

    Für kommerzielle Fluglinien wäre die Flüssig-Wasserstoff-Logistik und auch in den Maschinen die Abdampfverluste nicht das große Problem.

    Ob z.B. ein 200m³-Tank weniger abdampft als z.B. am Boden die APU benötigt?

    200m³ = 14t, energetisch wie 40t Kerosin.

    Knallgas ist sehr explosiv, eine Wasserstoffverbrennung aber harmloser als von Benzin oder Kerosin, siehe Lakehurst oder entsprechende NASA-Versuche.
     
  12. bodo

    bodo Fluglehrer

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    Bei Flugzeugen wird die benötigte Triebwerksleistung durch die benötigte Startleistung definiert. Für den Reiseflug wird die Leistung deutlich zurückgenommen und die Triebwerke sind hierfür eigentlich überdimensioniert. Mit Nutzung der Hybridtechnologie könnte man (hier natürlich mit Hilfe von am Boden geladenen Akkus) beim Start mehr Leistung zuführen, als für den Reiseflug benötigt wird und im Reiseflug die benötigte Leistung mit dem größtmöglichen Wirkungsgrad erzeugen.
     
  13. #12 innwolf, 07.09.2017
    innwolf

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    Hallo,
    das spricht aber auch konventionell für die Airbus A340. Bei einem 4-Strahler sind die Summe der Schübe auf 133% des Mindestbedarfes im Anfangssteigflug auszulegen, bei einem 2-Strahler auf 200%.

    Das bedeutet eine A340 hat seine Triebwerke im Reiseflug relativ höher belastet und damit in einem Bereich besseren Wirkungsgrades.
     
  14. #13 Schorsch, 08.09.2017
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    Na, das ist nicht ganz korrekt.
    Eigentlich fliegen 4- und 2-Strahler stets bei gleicher Belastung, nur der 2-Strahler fliegt dann eben höher.
    Der Nachteil des Zweistrahlers ist zweierlei:
    - er hat mehr Schub installiert, und damit theoretisch ein höheres Gewicht für das Antriebssystem)
    - die Triebwerke werden beim Start meist stärker belastet, da er seltener "Flex Take-Off" machen kann
    Der Effekt des Mehrgewichts ist schwer nachzuweisen, da selten ein Flugzeug als Vier- und als Zweistrahler entwickelt wird. Beim A330/340 kommen viele Singularitäten dazu: der A340 Flügel hat teilweise Mehrgewicht dabei, um den A330 zu ermöglichen. Die Triebwerke sind nicht unbedingt optimal (bei beiden!). Der Vierstrahler schleppt komplexere Systeme mit.

    In der Praxis kommt der Zweistrahler besser weg. ABER! Das ist kein Naturgesetz wie manche Laien-Prediger zu erkennen glauben. Drehe ich an Anforderungen (Startbahnlänge, maximale Flughöhe, etc pp) könnte auch etwas anderes dabei herauskommen. Nun sind die Randbedingungen inzwischen halbwegs konstant, und Einschränkungen (ein Zweistrahler wird hot&high Performance-technisch zur Katastrophe, effektive Reichweite sinkt um 50%) können hingenommen werden.
     
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  15. #14 Intrepid, 08.09.2017
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    Mit ein bisschen Kreativität klappt das schon. Vielleicht den Piloten clonen, dann kann das Flugzeug ruhig durch eine Katastrophe verloren gehen.
     
  16. #15 innwolf, 22.10.2017
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    Hallo,
    machten das nicht die Briten und US-Amerikaner mit den Patrouilienmaschinen "Orion", bei Fug von langen Suchmustern 2 Triebwerke stillegen, Proppeller in Segelstellung, weil dann die beiden anderen mit deutlich besseren Wirkungsgrad arbeiten, für längere Ausdauer im Einsatzgebiet?
     
  17. #16 Sentinel R.1, 22.10.2017
    Sentinel R.1

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    Ja genau, weil zwei auf mehr N1 (Drehzahl) laufende Triebwerke effektiver sind für längere Flugdauer als vier auf niedriger Drehzahl laufende. Wurde übrigens auch bei der Hawker Siddeley Nimrod so praktiziert und ist in der englischen Wikipedia sehr schön erklärt:

    At the start of a patrol mission all four engines would normally be running, but, as the aircraft's weight was reduced by the consumption of onboard fuel, up to two engines could be intentionally shut down, allowing the remaining engines to be operated in a more efficient manner. Instead of relying on ram air to restart an inactive engine, compressor air could be crossfed from a live engine to a starter turbine; the crossfeed duct was later discovered to be a potential fire hazard. Similarly, the two hydraulic systems on board were designed to be powered by the two inner engines that would always be running. Electrical generation was designed to far exceed the consumption of existing equipment to accommodate additional systems installed over the Nimrod's operational service.
     
  18. cool

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    Jetzt muss man aber auch dazu sagen, dass es bei Verkehrsflugzeugen anders aussieht. Die laufen ziemlich regelmäßig aufgrund der Höhe mit ca. 80% des lokal verfügbaren Schubs, weil die Motoren in den Höhen natürlich deutlich weniger liefern, als am Boden. Bei den "hohen" Drehzahlen/Schüben da oben laufen die TW also vergleichsweise Effizient. Wirklich "Überdimensioniert" sind die TW, wobei der hohe installierte Schub eben für den Fehlerfall in Bodennähe gedacht ist.
    Beim Climb ist es (theoretisch) so, dass viel auch viel hilft um eben schnell an Höhe zu gewinnen, dennoch wird ja oft auch im Climb der Schub reduziert um die TW zu schonen.
    Wenn so ein TW "fehlt", dann halten die Flieger eigentlich nicht mehr ihre Höhe sondern müssen ein wenig runter. Damit geht dann auch ein höherer Widerstand einher und ob man dann die "Mission"/Strecke mit den verbleibenden Motoren fliegen kann, hängt dann von der mitgeführten Spritmenge ab. Wer knapp getankt hat, kanns wohl nicht.

    Dazu kommen dann noch operationale Gesichtspunkte, unter Umständen ist das Flugzeug nicht mehr fähig TCAS-Anweisungen Folge zu leisten, sprich kann nicht mit der erforderlichen V/S steigen, falls gefordert. Der Systemaufbau ist auch auf 4 laufende TW ausgelegt, ...

    Kommt also (wie so oft) auf den Einsatzzweck an. Aber wenn man neu konstruiert, dann kann man sowas ja mit einrechnen. Hybrid ist ja insofern interessant, als dass den E-Motor ja die Höhe wenig juckt und dieser in gewissen Grenzen auch deutlich Überlastfähig ist. Zumindest deutlich mehr als Turbinen- oder Kolbentriebwerke.

    Das ist etwas polemisch, weil das eine (noch) nicht umgesetzt ist, muss das andere ja nicht unmöglich sein. Grundsätzlich bin ich aber bei dir, dort wo eine solche Technik (oder auch andere, Thema Blockheizkraftwerk, Speichertechnik, ...) zumindest in Sachen Gewicht und Speichermöglichkeiten eigentlich deutlich leichter umgesetzt werden könnte, da gibt es noch viel Nachholbedarf.
     
  19. pok

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    Doch, das sehe ich genauso, die 3-5 % Erdoelverbrauch ( bezogen auf die jaehrliche Foerdermenge) fuer die Luftfahrt sind im Gegensatz zu allen anderen Anwendungen im Strassenverkehr, der Schiffahrt und dem Hausbrand nur sehr schwer und mit erheblichem Aufwand zu ersetzen. Langstrecke und Transatlantisch wird man elektrisch sehr sehr lang enicht fliegen koennen.
    Insofern sind solche Projekte ziemlich am Bedarf vorbei geplant.
     
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  21. arneh

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    Zustimmung!
    Ich gehe auch davon aus, dass die letzten Tropfen Öl, die auf der Erde im Verkehrswesen verbraucht werden durch ein Flugzeugtriebwerk gepustet werden. Das Flugzeug ist von allen Orten der Verbrennung fossiler Rohstoffe der (mit Abstand) ungeeignetste für die Ersetzung durch Elektrischen Antrieb.
    Und wenn man das Erdöl ersetzen muss, bieten sich zunächst mal andere Energiequellen (Thermische Verbrennung von Gas, Wasserstoff, Methanol, Rapsöl, etc.) an, bevor man bei Akkus oder Brennstoffzellen landet. Die haben zwar alle auch nicht die Energiedichte von Erdöl und sind z.T. schwerer zu speichern, liegen im Energiedichte/Massenverhältnis aber nur um vielleicht 30% schlechter als Kerosin/Erdölprodukte und nicht wie derzeitige Elektroantriebe um Faktor 3 - 5+/-.

    Fun fact: Die derzeit bekannten Ölvorräte halten bei dem derzeitigen Verbrauchsniveau noch fast 100 Jahre. Wenn man mal Hausbrand und Straßenverkehr auf andere Träger verlagert bekäme würde er Rest zum Fliegen noch die nächsten 1000 Jahre reichen.
     
  22. cool

    cool Testpilot

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    Wir leben aber nicht in einer Planwirtschaft oder dergleichen, wir können ja nicht einfach Forschungsgelder der einen Firma an die andere geben. Davon abgesehen, wenn sowas machbar sein sollte, dann hätte ich da auch einen "Masterplan", aber der würde hier ganz vielen sicherlich auch nicht gefallen. Dann gibt es keine dicken Schlitten (SUV) mehr, keine Diesel für PKW, Heizöl ohnehin nicht mehr, keine "dicken" Motoren, keine Fahrten die dem "Hobby" dienen, dann wird auch nicht mehr zum Spaß geflogen, nur ein Auto pro Familie, ....

    Momentan ist ja bisher wenig Geld in hybride Antriebstechniken im Bereich der Luftfahrt geflossen, da geht es mehr um Machbarkeitsstudien. Dennoch hat der E-Antrieb deutliche Vorteile in ganz vielen Bereich gegenüber den Verbrennungsmotoren und sich dem verschließen, nur weil es die Autoindustrie nicht hin bekommt, das halte ich für Quatsch. Insofern halte ich die Forschung in dem Bereich nicht (mehr) für sinnlos, zumal der Anwendungsbereich und die Auslegung ein anderer ist. Jetzt alles in KFZ zu Pumpen und dann feststellen, dass man in der Luftfahrt etwas ganz anderes braucht -> auch doof.

    Ich bin bekennender Fan hybrider Antriebe und sehe hier mittelfristig das größte Potential. Nachdem VW irgendwas um 25 Milliarden für ihren Dieselskandal aufbringen musste und doch ein Rekordjahr 2017 hinlegen wollen, mangelt es hier sicherlich nicht an potentieller Forschungsgelder im VAG-Konzern. Warum fahren dann immer noch Diesel durch die Gegend? Weil sie so toll "Effizient" sind? Jeder Hybrid kann das besser und sauberer ohnehin. Mit dem Geld könnte man ne SR71-Hybrid wahrscheinlich zur Serienreife bringen :love:
    Warum haben wir dann noch keine Hybrid-Dichte von >90 % aber dafür >50% Diesel? Weil das System anders funktioniert. Weil ich nicht jedem vorschreiben kann, was er toll zu finden hat und was nicht. Wenn Hybride Antriebe nicht "sexy" sind, dann kauft sie keiner und noch haben wir in dem Bereich absolut Nachholbedarf obwohl die Technik ja schon auf dem Markt ist. In der kommerziellen Luftfahrt ist es da weniger emotional: Was funktioniert und was Sprit spart wird geordert. Hybride an den "Mann" zu bringen sehe ich hier als deutlich einfacher.
     
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