Startvorbereitung für integriertes Luftverkehrssystem
Zunehmender Wettbewerbsdruck und strengere gesetzliche Vorgaben für umweltfreundlicheren und effizienteren Flugbetrieb befördern Technologien, die Design, Prozesse und Betrieb stärker integrieren. Ein integriertes Luftfahrzeugsystem wird jedoch immer ein Teilbereich innerhalb eines größeren globalen "Systems der Systeme" im Luftverkehr bleiben. Da weder Komponenten noch ganze Fahrzeuge unabhängig vom jeweiligen System entwickelt werden können, müssen sich Entwickler und Konstrukteure stärker an einer globalen Vision und einer Strategie für ein integriertes Gesamtsystem ausrichten. Das Projekt INNOVATE sollte die erforderlichen Schulungen für eine Nachwuchsgeneration an Ingenieuren und Wissenschaftlern organisieren und den virtuellen Demonstrator für das integrierte System bauen. Hochstart bei der Integration von Flugzeugsystemen Professor Herve Morvan, Koordinator von INNOVATE, erklärt: "Integration ist bereits jetzt der entscheidende Aspekt im Flugzeugbau, da aber immer mehr Leistung und umweltfreundlicherer Betrieb gefordert werden, sind auch zunehmend neue Materialien, Verfahren und Technologien für die Umsetzung neuer Flugzeugkonzepte gefragt. Diese Möglichkeiten können aber nur mit einem umfassenden Ansatz voll ausgeschöpft werden." Künftige Flugzeuge müssen eine ganze Reihe von Technologien kombinieren, statt nur einzelne Komponenten zu konzipieren und zu verbauen. Dabei muss die seit Entwicklung der Boeing 707 in den 1950er Jahren dominierende Strategie, Flugzeugflügel auf die röhrenförmige Konstruktion und Gondel auszurichten, für den Flugzeugbau neu überdacht werden. Mit dem neuen Ansatz könnten zum Beispiel Flugzeugventilatoren in das Flugwerkdesign eingebaut werden, um durch "Grenzschichtaufnahme" die Antriebseffizienz zu erhöhen. INNOVATE setzte den Schwerpunkt durch mehrere Schulungsmaßnahmen für Nachwuchsforscher (ESR) parallel auf Bereiche wie Konstruktionsverfahren, Elektrifizierungstechnologien, Leistungsoptimierung und auch menschenzentrierte Gestaltung (human centred Design, HCD). Das Team arbeitete mit professionellen virtuellen Umgebungen wie APD von Pace Lab, die bereits von Airbus und Rolls-Royce verwendet werden, um die Vorteile ihrer Technologien für Flugzeuge und deren Platz im umgebenden integrierten System aufzuzeigen und auch Demonstratoren für mehrere künftige Projekte zu bauen. Professor Morvan betont: "Da die Integration von Systemen und neuen Technologien eine der größten Herausforderungen in der Luft- und Raumfahrt ist, wollten wir den Wissenschaftlern angewandte Forschung über ihre jeweilige Spezialisierung hinaus nahe bringen und ihnen effektives Arbeiten im interdisziplinären Umfeld ermöglichen. Das Projekt förderte Fortbildung und Weiterqualifizierung in neuen und auch fachübergreifenden Bereichen." Hierfür entwickelten die Forscher gemeinsam ein unbemanntes Raumfahrzeug (Unmanned Air Vehicle, UAV) um Aufgaben zu planen und auszuführen. So wurden Kompetenzen erweitert, um die Herausforderungen bei der Zusammenarbeit von Ingenieuren aus den Bereichen Elektrotechnik, Mechanik und Informatik zu meistern. Beispielhaft für eine ausgesprochen praktische Anwendung von INNOVATE war der "grüne Taximotor", der sowohl axiale als auch Rotationsbewegungen ausführt und damit Flugzeuge über das Rollfeld ziehen kann. Damit kann auf Abschleppwagen oder Hauptmotoren verzichtet werden. Startrampe für modernste Ausbildung und Technologien in der Luft- und Raumfahrt Die Projektergebnisse von INNOVATE wurden bereits von komplementären Projekten und der gesamten Flugzeugindustrie aufgenommen. Im Rahmen der EU-Initiative Clean Sky 2 wurde eine Kernpartnerschaft gegründet, die auf die Entwicklung modernster Technologien zur Verringerung von CO2, Treibhausgasen und Geräuschbelastung durch Flugzeuge abzielt. Auf dieser Basis wurde zusammen mit Rolls-Royce eine 3,5-Mio. EUR-Plattform für CFD-Methoden (Computational Fluid Dynamics) für das Design von Motorkerngetrieben entwickelt. Das Nachfolgerprogramm für Doktoranden INNOVATIVE baut nun auf einigen Forschungsergebnissen zu Elektrifizierung, Antrieb und modernsten Fertigungsmethoden wie Additiver Fertigung auf. Professor Morvan fasst zusammen: "INNOVATE war von Anfang an nicht als einmaliges Projekt konzipiert, sondern als Sprungbrett, das neue Impulse für die Schulung von Luft- und Raumfahrttechnikern in den Bereichen Antrieb, Elektrifizierung und neuen Fertigungsmethoden gibt. Diese Kombination wird künftige Bemühungen im Bereich der Hybridelektrik unterstützen, wie sie kürzlich von der Partnerschaft Airbus, Rolls-Royce und Siemens angekündigt wurden."
Schlüsselbegriffe
INNOVATE, integriertes Luftverkehrssystem, hybrider Elektroantrieb, Elektrifizierung, Luft- und Raumfahrttechnik, Flugzeugindustrie, Emissionen, Leistung
