Elektrisches Fliegen - eine Zukunftsperspektive

Electric Flight
Airbus-Testflieger
Foto: Messe-FN
Uber denkt an Luft-Taxis
 So stellen sich die amerikanischen Ingenieure einen elektrisch betriebenen 150-Sitzer vor
Geht es nach dem kalifornischen Flug- zeugbauer Wright Electric, dann könn- ten bereits 2030 mit einem ihrer „Wright One ECO 150R“ 150 Passagiere von London nach Paris fliegen. Dass die Idee nicht unrealistisch ist, beweisen ähnliche Pläne von Boeing und Airbus. Auch die NASA hat sich mit dieser Idee schon seit längerem beschäftigt. Die Prognosen des Weltluftverkehrs bis 2030 gehen nicht nur von einer Ver- dopplung des Weltluftverkehrs aus, sondern auch von den daraus entsteh- enden Emissionen. 30 Prozent der Flug- verbindungen sind genau die Flüge, die ein elektrisch betriebenes Kurzstrek- kenflugzeug bedienen könnte. Erste Ge- spräche führte Jeff Engler, Mitbegrün- der der Wright Electric bereits mit dem englischen Low-Cost Carrier Easy Jet, die sich durchaus vorstellen können, einen solchen Flugzeugtyp einzusetzen.
Tomas Brødreskift hatte auf der AERO gut Lachen. Rechzeitig zu Messebeginn konnte er seinen Prototypen des ersten Serienmotorflugzeugs der Welt mit Hy- bridantrieb fertigstellen. Acht Jahre ar- beitete der Norweger an der Realisie- rung seines einzigartigen Flugzeugent- wurfs, das mit viel deutscher Techno- logie und unzähligen Helfern fertigge- stellt werden konn-te. Der Zweisitzer wartet mit vielen technischen Neue- rungen auf. Dazu zählt auch eine Fy-by- wire Steuerung. Der 100 kW E-Motor soll das Amphibium auf 130 Knoten bringen.  Inzwischen laufen in der Nähe von Oslo die Vorbereitungen für die Land- und Seeerprobung des zweisitz- igen Amphibiums.
Foto: Messe-FN
Equator P2 Excusion fertig
Foto: H.Penner
Elektrischer 150-Sitzer
Bild: Wright Electric
 Das Herz des Antriebs ist ein 100 kW-Elektromotor in der Seitenleitwerksflosse
https://weflywright.com/
So könnte die nahe Zukunft aussehen: Auf dem Dach eines Parkhauses starten und in wenigen Minuten den Zielort erreichen
Uber ist ein amerikanisches Dienstlei- stungsunternehmen mit Sitz in San Francisco. Es bietet in vielen Städten der Welt Online-Vermittlungsdienste zur Personenbeförderung an. Uber wurde 2009 ursprünglich als Limousinenser- vice von Garrett Camp und Travis Ka- lanick (heute CEO) in San Francisco gegründet. Die Dienste UberX und Uber- Black vermitteln Fahrgäste an Mietwa- gen mit Fahrer, UberPop vermittelt sie an private Fahrer mit eigenem Auto. UberTaxi vermittelt reguläre Taxis. Die Vermittlung erfolgt über eine Smartpho- ne-App oder eine Website. Das Unter- nehmen erhebt dabei eine Provision von bis zu 20 Prozent des Fahrpreises. Die mobile Anwendung zählt zu den Taxi- Apps. Inzwischen ist auch Toyota an Uber beteiligt. Der geschätzte Börsen- wert liegt inzwischen bei über 50 Mil- liarden Dollar. Neu sind Ubers Absich- ten zur Verkehrsentlastung in Groß-
stadtzentren auch in die Luft zu gehen. Was teilweise noch als Utopie gesehen wird, könnte schon in wenigen Jahren Wirklichkeit werden. Im April hatte man einen Konvent einberufen. Neben fast 20 Mitbewerbern wie auch Airbus, Em- braer und Bell beteiligte sich auch der slowenische Flugzeughersteller Pipi- strel. Ivo Boscarol, CEO von Pipstrel und Mike Moore, Techn. Direktor für Luftfahrt bei Uber, unterzeichneten einen Kooperationsvertrag, der vor- sieht, dass Pipistrel einen VTOL für ein Air Taxi entwickelt, dessen erstes Muster bis 2020 fliegen soll.
Aurora Flight Scienves machte sich in der Vergangheit einen Namen durch verschie- dene Drohnenprogramme, insbesondere für die US-Streitkräfte. Im Oktober 2017 kaufte Boeing HorizonX das Unterneh- men. Nun will man auch zivile Anwen- dungen forcieren. Mit dem Kauf von US-Firma Aurora Flight Sciences durch Boeing HorizonX könnte die schon viel zitierte urbane Flexibilität bald Wirklichkeit werden. Das rund 600 Mann starke Entwicklungsunternehmen hat in der Vergangenheit bereits an über 30 Drohnen-.
Einfach über Wasser schweben
Ein Einfachstfluggerät mit Senkrecht- starttechnik und fliegbar in der 120 kg- Klasse. Das wär‘s doch! Genau das wurde im April in den USA präsentiert. Der Kitty Hawk Flyer ist ein copterähn- liches Fluggerät, dass wie ein Segway in sitzender Form geflogen werden kann. Bis zu 40 km/h schnell soll der Kitty Hawk Flyer werden. Nach den ersten Tests über einer Wasserfläche demonstrierte der Pilot Cimmeron Mor- rissey einen zum Teil sehr wendigen Schwebeflug. Ziel ist es noch bis Jah- resende das rund 100 kg leichte Flug- gerät in einer stark verbesserten Ver- sion auf den US-Markt zu bringen. Kitty Hakws Flyer wäre dann wie ein normal- es Sportgerät über amerikanischen Ge- wässer lizenzfrei fliegbar! Die Flugzeit dürfte jedoch vorerst auf nicht mehr
als 15 Minuten begrenzt sein - eine Sache der Batterien! Der Prototyp ist eine Rahmenkonstruktion mit den acht Motorenauslegern in dessen Mitte sich unter dem Sitz die Batterien und die Steuerungselektronik befinden. Statt eines Fahrwerks besitzt der Flyer zwei einfache Schwimmer. Die Lagerege- lung erfolgt automatisch. Das Flugge- rät kann nicht überzogen werden! Kitty Hawk ist ein Tochterunternehmen des von Google-Mitbegründers Larry Page mitbegründeten und finanzierten Firma Zee Aero, die nach zukünftigen Mobilitätslösungen unter dem Sammel- begriff von Personal Aircraft und Air Taxis sucht. Eine Zulassung in Deutschland unter der eingeführten  120 kg-Klasse dürfte bei den Behörden jedoch sehr schwierig sein.
Kitty Hawk läßt sich so ähnlich wie ein Segway steuern. Das System soll weiterentwickelt werden.
Bild: Uber
Ein vollkommen neues Fluggerät “Made in Germany”
Noch Vision aber technisch schon durchaus vorstellbar: Air-Taxis für Kurzflüge.
Fünfsitzige Version (Rendering) des noch in Entwicklung befindlichen Serien VTOL
Das VTOL Air-Taxy, hier noch die unbemannte Version während des Erstfluges am Flugplatz Mindelheim
Der Prototyp des noch unbemannten Luft- taxis „Lilium“ flog bereits. Doch in zwei Jahren soll der Fünfsitzer schon bemannt fliegen. Die Idee kam von Startup-Mitgrün- der Daniel Wiegand aus München, der zu- vor in der Industrie tätig war. Schon bei „Jugend forscht“ holte er sich den ersten Preis. Danach ging er an die Technische Universität München und machte seine Diplomarbeit im Fachbereich Flugantrie- be. „Als ich das erste Mal von meiner Idee mit dem senkrecht startenden Elektro-Jet erzählte, erntete ich Erstaunen aber auch wohlwollende Skepsis“, erzählte Firmeng- ründer Daniel Wiegand. Seine Vision erin- nerte sehr an Actionfilme, in denen Film- helden mit einem Jet durch Häuser- schluchten düsten. Projektziel des 31- jährigen Ingenieurs war vor zwei Jahren, ein elektrisches Flugobjekt zu entwickeln, das auf kleinstem Raum senkrecht starten und landen kann. In Sebastian Born, Pat- rick Nathen und Matthias Meiner fand er drei Mitstreiter, die das Zukunftsprojekt inzwischen mitgestalten. 2015 gründeten sie das Unternehmen Lilium Aviation. Was aber ist Lilium genau? Von oben oder un- ten gesehen ist Lilium ein Canardflügler mit 10 Meter Spannweite. Der Antrieb liegt im Haupt- und im Canardflügel. Dort be- finden sich im Hauptflügel 24 und im Ca- nardflügel 12 Fans. Beim Protoytypen hat der vordere Teil noch keinen echten Ca- nardflügel, der auch aerodynamischen Auftrieb liefern würde. Er besteht nur aus
einer am Rumpfvorderteil drehbaren Fan- Gondel, in der sich 12 Fans befinden. Das soll allerdings in der Serienversion an- ders werden. Die Motoren sind mit den Fans jeweils zu Gruppen zusammenge- fasst, die zwischen den Hub- und Marsch- phasen um je 90 Grad geschwenkt wer- den. Ähnlich wie Spielzeug-Drohnen er- folgt ihre elektrische Ansteuerung durch eine Lageregelung. Dadurch sind senk- rechte Starts und Landungen möglich. Insgesamt beträgt ihre Leistung 320 kW (Serienverion). Gegenüber den drohnen- ähnlichen Senkrechtstartern hat Lilium einen entscheidenden Vorteil: Mit der Fähigkeit des aerodynamischen Flugs im Reisebereich verbraucht er bis zu 90 % weniger Energie. Lilium’s Flight Envelope Protection Sy- stem (deutsch etwa: Schutz des Betriebs- zustandes) verhindert aber auch, dass der Pilot Manöver fliegt, die über die aero- dynamischen oder strukturellen Grenzen des Flugzeugs hinausgehen würden. Im Reiseflug, so sind die Berechnungen, soll Lilium bis zu 300 km/h schnell werden. Die Faneinheiten stehen dann oberhalb des Profils mit der Ansaugöffnung Rich- tung Flugrichtung. Durch das Ansaugen des Fahrtwindes entsteht in den vorderen zwei Dritteln des Flügels eine laminarere Strömung. Lilium besitzt keinerlei aero- dynamische Ruder! Lilium wird rein elektrisch betrieben. Die Energie soll aus Batterien kommen.
Foto: Lilium Aviation
Bild: Lilium Aviation
Bild: Lilium Aviation
Boeings vorsichtiger Einstieg über Tochtergesellschaften in die Zukunft alternativer Antriebssysteme zukünftiger Verkehrsflugzeuge.
Ein Canard-Flugzeugs mit Senkrechtstarteigenschaften eVTOL.
Der Realität ein Stückchen näher.
Mit dem Aurora eVTOL als Air-Taxy für Uber möchte Boeing Erfahrungen sammeln.
Das Antriebskonzept der Drohne könnte bald auch zivile Anwendung finden.
Zunum Aero sieht für die Zukunft eine ganze E-Flugzeug-Familie. Mit einem 12-Sitzer soll begonnen werden.
projekten mitgewirkt. Ausgangsbasis für einen bemannten Multicopter eVTOL, war ein militärisches Gerät für das Verteidi- gungsministerium, das unter anderem  nun auch für den Fahrdienstvermittler Uber entwickelt wird. Das bereits 1989 ge- gründet Unternehmen US-Firma Aurora Flight Sciences in Ma-nassas im US-Bun- desstaat Virginia ist nach Angaben von Boeing eines der füh-renden Firmen für elektrische Antriebe. Aurora Flight Scien- ces wird als selbstständige Tochter der Boeing Company fortgeführt. Zu den er- sten Entwürfen für größere Flächenflug- zeuge zählt auch XV-24A, einem zurzeit noch unbemannten Canard-Flugzeug, ebenfalls militärischer Auslegung, für das auch bemannte zivile Auslegungen denk- bar sind. Die Ähnlichkeit zu dem deutschen Projekt Lilium ist dabei frappierend. Die 24 elektrischen Antriebsmotoren sollen be- sonders geräuscharm arbeiten. Für Start und Landung werden sowohl der Haupt- als auch der Canarflügel in eine senkrech- te Position gebracht.
Zunum Aero, der noch immer große Unbekannte unter den Start-up-Unter- nehmen für zukünftige Verkehrsflug- zeuge hat große Pläne. Vorerst fliegt Zunum‘s Aero 12-Sitzer nur als Computeranimation. Das von Boeing HorizonX und JetBlue Technology Ventu- res unterstützte Start-up-Unternehmen möchte sein erstes Hybrid-Flugzeug be- reits 2022 in die Luft bringen. Doch der Zwölfsitzer von Zunum soll nur den Anfang einer ganzen Familie elektrisch angetrie- bener Regionalflugzeuge sein, die inner- halb der nächsten zehn Jahre marktreif
werden könnten. Zunum verspricht we- sentliche Leistungs- und Effizienzstei- gerungen für die Zukunft. Das Unterneh- men setzt dabei auf die bis dahin noch leistungsfähigeren Batterien, mit denen sich immer höhere Reichweiten erzielen ließen. Die elektrische Leistung kommt von in den Flügeln gelagerten Batterien, die direkt von einer Powertrain-Einheit im Heck des Flugzeugs gespeist werden. Als Antrieb dienen zwei elektrische Fans, deren Schaufeln wie bei den Turbofans verstellt werden können. Zudem soll das Flugzeug auf extrem kurzen Pisten von nur 670 Meter starten können. Das Geschäfts-
reiseflugzeug soll immerhin 340 mph (550km/h) erreichen und einen Aktionsr- adius von 700 Meilen haben. Das Unter- nehmen rechnet mit nur 8 Cent pro geflo- gene Meile und Sitzplatz. Zum Ende des kommenden Jahrzehnts sollen laut Zunum elektrisch angetriebene Flugzeuge für bis zu 50 Personen mit über 1.600 Kilometer Reichweite möglich sein. Dies deckt sich durchaus auch mit den Angaben von Sie- mens, die mit Airbus an ähnlichen Ideen arbeiten.
Dreier-Pakt: Airbus, Siemens und Rollce-Royce bereiten sich auf die Zukunft vor.
Nach einigen geförderten Projekten wie den e-Genius, den E-Star und den Fan 2.0 entsteht jetzt das Gemeinschafts- Projekt E-Fan X auf Basis des kleinen Vierstrahlers BAe 146. Das Testflugzeug soll schon 2020 in die Luft kommen!
Bild: Airbus
Auf Basis des britischen Kleinverkehrs- flugzeuges BAe-146 wollen Siemens, Rolls- Royce und Airbus gemeinsam bis zum Jahr 2020 die Machbarkeit eines fortschrittlichen Elektorantriebs prüfen. In der ersten Phase ist beabsichtigt nur ein Strahltriebwerk dieses erfolgreichen Ver- kehrsflugzeuges gegen einen Elektro- motor von Siemens auszutauschen. Die Triebwerksgondel für den 2 MW starken Motor bleibt ebenso erhalten, wie der Fan,
der dem Motor angepasst werden muss und die dazugehörige Verkleidung. In der zweiten Phase soll eine weitere Trieb- werkseinheit umgerüstet werden. Rolls- Royce übernimmt den Part für die Lei- stungselektronik und die Integration des Motors, während Airbus die Kontrollarchi- tektur des hybrid-elektrischen Antriebs- systems, der Batterien sowie für die Steu- erung des Flugzeug verantwortlich sein wird.
Foto: Wright Electric
E-Propulsion