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BauhausLuftfahrt

Inhalt

Contents

Die drei Säulen des Bauhaus Luftfahrt

The three focus areas of Bauhaus Luftfahrt

1 Neue Wege durch die Treiber der Luftfahrt

1 New ways through the drivers of aviation ............16

2 Neue Wege für innovative Lösungsansätze

2 New ways for innovative solutions ..................32

3 Neue Wege in Methoden und Prozessen

3 New ways in methods and processes . ...............52

2

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Willkommen im Bauhaus Luftfahrt

Welcome to Bauhaus Luftfahrt

Vorwort des Beiratsvorsitzenden

Foreword of the Chairman of the Advisory Board ............7

Über das Bauhaus Luftfahrt

About Bauhaus Luftfahrt ...............................9

Vorworte der Vorstände

Forewords of the Executive Board .......................10

Impulse von den Leitern der Forschungsbereiche

Impulses of the Research Group Heads ........19 / 20 / 35 / 55

Munich Aerospace: Kooperation auf „neuen Wegen“

Munich Aerospace: Cooperation on ”New Ways“ ...........80

Zahlen und Fakten

Facts and figures

Finanzen

Financial figures .....................................84

Personal

Personnel . ..........................................85

Wissenschaftliche Veröffentlichungen / Patente

Scientific publications / Patents .........................86

Medien / Vorträge

Media / Lectures . ....................................90

Impressum

Imprint . ............................................94

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 3


Inhalt

Contents

1 Neue Wege durch die Treiber der Luftfahrt

1 New ways through the drivers of aviation

Umweltbewusstsein

Environmental awareness . ............................ 22

Passagierbedürfnisse

Passenger needs .................................... 23

Marktvolatilität

Market volatility .................................... 24

Zukunftstechnologien

Future technologies ................................. 25

Alternative Kraftstoffe

Alternative fuels .................................... 26

Bioenergie in der Luftfahrt

Bioenergy in aviation ................................ 28

Solare Kraftstoffe

Solar fuels ......................................... 29

E-Mobilität in der Luftfahrt

E-Mobility in aviation ................................ 30

Strategische Materialien

Strategic materials .................................. 31

4

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

2 Neue Wege für innovative Lösungsansätze

2 New ways for innovative solutions

3 Neue Wege in Methoden und Prozessen

3 New ways in methods and processes

Bewertung der Vorteile „morphender“ Flugzeuge

Benefit assessment of “morphing“ aircraft ............... 36

Multidisziplinärer Entwurf eines UAVs mit Kippflügeln

Multidisciplinary design of a tilt-wing UAV ............... 40

Vergleich von Flugzeugen mit

aktiven Hochauftriebssystemen

Comparison of solutions for transport aircraft

with active high-lift systems . .......................... 43

Fortschritte und Perspektiven

alternativer Luftfahrt-Kraftstoffe

Progress and perspectives of alternative

fuels in aviation . .................................... 46

Elektrisches Fliegen: Perspektiven für Lösungen

in der kommerziellen Luftfahrt

Electric flight: Perspectives of solutions

for commercial aviation .............................. 49

Informationsmärkte und Ideenbörsen

Information aggregation markets ....................... 56

CREATE – Förderung innovativer Ideen für die Luftfahrt

CREATE – Facilitating innovative ideas for aeronautics . ..... 58

Modellintegration im Flugzeugentwurf

Model integration in aircraft design . .................... 60

CDT – Open-Source-Werkzeug für den Flugzeugentwurf

CDT – An open-source tool for conceptual aircraft design ... 62

Szenariomethodik und komplexe Systeme

Scenario methodology and complex systems ............. 64

Analyse zur Wettbewerbsfähigkeit der europäischen

Luftfahrtindustrie

Study on the competitiveness of the European

aviation industry .................................... 66

Vergleich von fortschrittlichen Antriebssystemkonzepten

Comparison of advanced propulsion system concepts ....... 68

Vergleich von revolutionären Antriebstechnologien

auf Flugzeugsystemebene

Comparison of revolutionary propulsion concepts

at the aircraft system level ............................ 70

Schnelle Berechnung der Flugzeugaerodynamik in

der Konzeptphase

Rapid calculation of aircraft aerodynamics during

the basic design phase ............................... 72

Ducted-Fan-Modellierung für elektrische Flugzeugkonzepte

Ducted fan modelling for electro-mobility applications ...... 74

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 5


6

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Vorwort des Beiratsvorsitzenden

Foreword of the Chairman of the Advisory Board

Dr. Detlef Müller-Wiesner

Sehr geehrte Damen und Herren,

die Jahre 2009 und 2010, über die Sie mit diesem Jahrbuch einen

Überblick erhalten, waren für das Bauhaus Luftfahrt geprägt von

einigen weitreichenden Veränderungen. Dabei konnte es sich in

seiner wesentlichen Aufgabe, der Suche nach „neuen Wegen“

und visionären Lösungskonzepten für die Luftfahrt, weiter stärken.

Neben dem Umzug aus den Räumen der Technischen Universität

München nach Schwabing hat das Bauhaus Luftfahrt unter der

zwischenzeitlichen Führung von Prof. Dr. Dieter Schmitt eine neue

Strategie erarbeitet und eine erste wissenschaftliche Evaluierung

positiv gemeistert. Die weitere Fokussierung der Forschungsthemen

war dabei ein Kernpunkt.

Der neue Vorstand, bestehend aus Prof. Dr. Mirko Hornung für

den wissenschaftlichen und Dr. Anita Linseisen für den kaufmännischen

Bereich, hat die Konsolidierung im Jahr 2010 erfolgreich

fortgeführt und das Bauhaus Luftfahrt noch stärker als visionäres

Systemhaus der Luftfahrt von morgen positioniert.

Die gestärkte Position der interdisziplinären Ideenschmiede

ermöglichte die erfolgreiche Akquisition exzellenter Wissenschaftler

aus allen relevanten Fachbereichen. In den vergangenen zwei

Jahren hat die so gewonnene Expertise das Bauhaus Luftfahrt

stetig wachsen lassen, sowohl in seinem Umfang als auch in seiner

Reputation innerhalb der internationalen Luftfahrtindustrie

und -forschung. So wurde das Bauhaus Luftfahrt unter anderem

Partner verschiedener Forschungsinitiativen wie beispielsweise

„Munich Aerospace“.

Einen Einblick in die damit ebenfalls deutlich gewachsene

Vielfalt an Forschungsthemen der Jahre 2009 und 2010 bietet Ihnen

dieses Jahrbuch, bei dessen Lektüre ich Ihnen viel Freude und

viele interessante Einblicke wünsche.

Dear Sir or Madam,

Within 2009 and 2010, of which this yearbook provides an overview,

Bauhaus Luftfahrt has seen some major changes. Despite

the busy times the institution managed to focus even more strongly

on its most important task: the search for “New Ways” and

visionary concepts for future aviation.

Besides its relocation from the Technische Universität

München to Schwabing, Bauhaus Luftfahrt under the interim management

of Prof. Dr. Dieter Schmitt has developed a new strategy

and moreover has successfully undergone its first scientific evaluation.

The new strategy aimed for a stronger focus of the different

research topics.

The new management, consisting of Prof. Dr. Mirko Hornung

on the scientific and Dr. Anita Linseisen on the commercial side,

successfully continued the consolidation process and added to

the strong reputation of Bauhaus Luftfahrt as a visionary systems

house for the future of aviation.

The strengthened position allowed the interdisciplinary think

tank to successfully acquire excellent scientists from a multitude

of disciplines. Thanks to the added expertise, Bauhaus Luftfahrt

has grown continuously in the past two years, both in its workforce

and in its reputation within the international scientific community

and aviation industry. In doing so, Bauhaus Luftfahrt has become

a partner of numerous research institutions, for instance “Munich

Aerospace”.

This yearbook will provide you with an overview of the manifold

research topics of Bauhaus Luftfahrt, which also strongly increased

in diversity during the years 2009 and 2010. I hope you will

enjoy reading and gain many interesting insights.

Ihr / Your

Dr. Detlef Müller-Wiesner

Beiratsvorsitzender / Chairman of the Advisory Board

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 7


8

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Über das Bauhaus Luftfahrt

About Bauhaus Luftfahrt

Das Bauhaus Luftfahrt wurde im November 2005 von den drei

Luft- und Raumfahrtunternehmen EADS, Liebherr-Aerospace und

MTU Aero Engines sowie dem Bayerischen Ministerium für Wirtschaft,

Infrastruktur, Verkehr und Technologie ins Leben gerufen.

Der gemeinnützige Verein ist eine international ausgerichtete

Ideenschmiede. Das Team aus rund 30 Wissenschaftlern befasst

sich mit der Zukunft der Mobilität im Allgemeinen und mit der Zukunft

des Luftverkehrs im Besonderen. Ziel der Forschungsarbeit

ist es, das komplexe System der Luftfahrt aus vielerlei Blickwinkeln

zu betrachten: Bei allen Projekten werden technische, wirtschaftliche,

gesellschaftliche und ökologische Aspekte ganzheitlich

berücksichtigt.

In Anlehnung an die Tradition des „Bauhaus“, Deutschlands

historischer Hochschule für Gestaltung, will auch das Bauhaus

Luftfahrt ein fachübergreifender „Think Tank“ sein. Im Dessau der

1920er-Jahre wirkten unter der Leitung von Walter Gropius Architekten,

Maler und Bildhauer eng zusammen. Auf diese Weise entstand

ein breit gefächertes Kompetenzspektrum. Genau das realisiert

das Bauhaus Luftfahrt für die europäische Luftfahrtbranche,

und zwar nicht nur im interdisziplinären Dialog von Ingenieuren,

Ökonomen, Informatikern, Physikern, Chemikern, Geographen,

Kultur- und Sozialwissenschaftlern, sondern auch in enger Kooperation

von Industrie, Wissenschaft und Politik.

Der eingetragene Verein arbeitet unabhängig und im öffentlichen

Interesse. Innovative Ideen müssen dort nicht per se marktorientiert

reifen. Vielmehr gibt das Bauhaus Luftfahrt Antworten

auf die Frage, welche Alternativen für die Anforderungen der Zukunft

denkbar sind. Dabei bestehen für die Wissenschaftler des

Kreativzentrums kaum gedankliche Tabus. Allerdings wird streng

darauf geachtet, dass visionäre Konzepte und Strategien stets

auch anwendungsorientiert und technisch machbar sind. Grundlage

zur Entwicklung tragfähiger Lösungen bilden somit immer die

klassischen Disziplinen der Physik und der Ingenieurwissenschaft.

Bauhaus Luftfahrt was created in November 2005 by the three

aerospace companies EADS, Liebherr-Aerospace and MTU Aero

Engines as well as the Bavarian Ministry for Economic Affairs, Infrastructure,

Transport and Technology. The non-profit association

is an internationally-oriented think tank. The team of around 30

scientists deals with the future of mobility in general and with the

future of air travel in particular. The goal of the research work is

to consider the complex system of aviation from different points of

view. In every project, the technical, economic, social and ecological

aspects are considered holistically.

In keeping with the ”Bauhaus“ tradition, Germany’s once

renowned School of Design, Bauhaus Luftfahrt has set out to be

a multidisciplinary think tank. In Dessau in the 1920s, architects,

painters and sculptors worked closely together under the direction

of Walter Gropius, leading to the emergence of a widely diversified

spectrum of expertise. This is exactly what Bauhaus Luftfahrt

is achieving within the European aviation industry – not only in

the interdisciplinary dialogue between engineers, economists,

computer scientists, physicists, chemists, geographers, cultural

experts and social scientists, but also in close cooperation with

industry, science and politics.

The registered association works independently and in the interest

of the public. Here, innovative ideas do not need to be developed

to commercial maturity. Rather, Bauhaus Luftfahrt provides

answers to the question of which alternatives could conceivably

meet tomorrow’s requirements. Scientists at the creative centre

are virtually unconstrained by notional taboos. However, strict

attention is paid to the fact that visionary concepts and strategies

are also always application-oriented and technically feasible.

Thus, the traditional disciplines of physics and engineering science

inevitably create the foundation for the development of sustainable

solutions.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 9


Vorwort des Vorstands Wissenschaft und Technik

Foreword by the Chief Technical Officer

Prof. Dr. Mirko Hornung

Sehr geehrte Damen und Herren,

der Titel dieses Jahrbuchs verrät es bereits: In der Suche nach

„neuen Wegen“ sieht das Bauhaus Luftfahrt seine wesentliche

Aufgabe. Doch warum benötigt die Luftfahrt neue Wege?

Der Luftverkehr der Zukunft hat seine feste Rolle in der wirtschaftlichen,

aber auch der sozialen Entwicklung einer immer

stärker globalisierenden Welt. Um diese auch nachhaltig sichern

oder gar ausbauen zu können, gilt es sowohl ökonomisch als auch

ökologisch den Forderungen der Gesellschaft nachzukommen. In

einem stetig wachsenden, sich ständig verändernden Markt mit

knappen Ressourcen einen spürbar reduzierten ökologischen Fußabdruck

zu hinterlassen, ist eine Forderung, welche die Luftfahrt

vor große Herausforderungen stellt.

In seinem interdisziplinären Antritt hat sich das Bauhaus Luftfahrt

dieser Fragestellung intensiv gewidmet und entlang der im

Jahr 2009 verfeinerten Strategie wesentliche Ergebnisse und Impulse

für mögliche Lösungsansätze geliefert. Diesen liegt ein Verständnis

der wesentlichen sozioökonomischen Treiber zugrunde,

ebenso wie der sich entwickelnden Technologien und potenzieller

neuer Ansätze ihrer Realisierung. Die drei Säulen „Treiber der Luftfahrt“,

„Innovative Lösungsansätze“ und „Methoden und Prozesse“

liefern somit auch die Grundstruktur für die wissenschaftliche

Arbeit im Bauhaus Luftfahrt.

Die wesentlichen Elemente dieser Arbeit möchten wir Ihnen

auf diesen knapp 100 Seiten vermitteln und damit zu Diskussionen,

aber auch zu ersten Schritten in Richtung der Realisierung

dieser Konzepte ermutigen.

Im Namen des Bauhaus Luftfahrt wünsche ich Ihnen eine interessante

Zeit mit diesem Jahrbuch und viele positive Anregungen

zu möglichen „neuen Wegen“ in der Luftfahrt.

Dear Sir or Madam,

As already indicated in the title of our yearbook, Bauhaus Luftfahrt

aims to go “New Ways” in shaping the future of air travel. But why

does the aviation sector need such new ways?

The air transport of the future has assumed an irrevocable position

in the economic but also in the social development of a continuously

globalising world. In order to maintain this role, meeting

the demands of society, both in terms of economy and ecology, will

be crucial. To significantly reduce the aviation industry’s carbon

footprint in a continuously growing and always changing market

with scarce resources will hence be a great challenge for the aviation

sector.

Through its interdisciplinary approach Bauhaus Luftfahrt has

strongly dedicated its research to this question and delivered

e ssential results and impulses for potential solutions along its

refined strategy from 2009. These solutions are based on a profound

understanding of the underlying socio-economic drivers as

well as emerging technologies and potential new pathways to

their realisation. So the three focus areas “drivers of aviation”, “innovative

solutions”, as well as “methods and processes” provide

the basic framework for research at Bauhaus Luftfahrt.

On the following pages we would like to introduce to you

the essential elements of our work. Moreover, we would like to

encourage an intense dialogue as well as first steps towards the

realisation of the numerous concepts.

In the name of Bauhaus Luftfahrt I hope you will enjoy reading

our yearbook and that it will provide you with many positive

suggestions towards potential “New Ways” in the aviation sector.

Ihr / Your

Prof. Dr. Mirko Hornung

Vorstand Wissenschaft und Technik / Chief Technical Officer

10

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Vorwort des Vorstands Finanzen und Organisation

Foreword by the Chief Financial Officer

Dr. Anita Linseisen

Sehr geehrte Damen und Herren,

beim Beschreiten „neuer Wege“ konnte und kann sich das Bauhaus

Luftfahrt auf solidem Fundament bewegen. Sowohl wirtschaftlich

und personell als auch bei wissenschaftlichen Kooperationen

und Projektbeteiligungen waren die Jahre 2009 und 2010

von stetigem Wachstum und Erfolg geprägt.

So gelang es zusammen mit unseren Industriepartnern, ein

umfangreiches Portfolio an Kooperationsprojekten aufzusetzen.

Zudem konnte sich das Bauhaus Luftfahrt zu einem zunehmend

geschätzten Partner im Rahmen von öffentlich geförderten Forschungsprogrammen

entwickeln.

Einhergehend mit dieser guten Projektentwicklung hat sich

die wirtschaftliche Situation des Bauhaus Luftfahrt weiter verbessert.

Dies ermöglichte es uns nicht nur, in den vergangenen beiden

Jahren gezielt in hochqualifiziertes wissenschaftliches Personal zu

investieren und damit die fachlichen Kompetenzen zu verstärken,

sondern auch die technische und materielle Infrastruktur für zukünftige

erfolgreiche Wissenschaft zu sichern.

Diese Erfolge sind allem voran den starken Partnern sowie

dem hohen Engagement der Mitarbeiter des Bauhaus Luftfahrt

zu verdanken. Ihre Kompetenz und Motivation sind entscheidende

Faktoren im Wettbewerb um Ideen und Innovationen. Das Bauhaus

Luftfahrt hat damit die besten Voraussetzungen, sich auch

in den nächsten Jahren positiv zu entwickeln und einen wichtigen

Beitrag zur Gestaltung der Zukunft der Luftfahrt zu leisten.

Mit diesem Jahrbuch erhalten Sie einen Einblick in diesen gemeinsamen

Beitrag der Mitarbeiter sowie der Partner des Bauhaus

Luftfahrt in den vergangenen zwei Jahren. Ich würde mich freuen,

wenn wir Sie neugierig machen können, und wünsche Ihnen viel

Freude beim Lesen.

Dear Sir or Madam,

In going ”New Ways“, Bauhaus Luftfahrt could and can further

rely on a solid foundation. Financially and also in regard to human

resources, scientific cooperation and project participations, 2009

and 2010 have seen continuous growth and success.

A substantial portfolio of cooperation projects could be set up

together with our industry partners. In addition, Bauhaus Luftfahrt

became an increasingly appreciated participant in publicly funded

research programmes.

In line with the positive development on the project side, the

financial situation of Bauhaus Luftfahrt improved further. During

the past two years, this situation not only enabled us to invest

systematically in highly qualified academic employees to broaden

our scientific expertise, but it also helped to ensure the technical

and material base for future successful science.

The recent success is driven first of all by our strong partners

and also by the outstanding dedication of all employees of Bauhaus

Luftfahrt. Their competence and motivation are essential

factors in the competition for ideas and innovations. Therefore,

Bauhaus Luftfahrt is in a strong position to continue its positive

development and to generate further important contributions to

the creation of the future of aviation.

This yearbook will provide you with an overview of these joint

efforts of our employees and partners during the past two years. I

would be delighted if we are able to catch your interest and I wish

you a fascinating read.

Ihre / Your

Dr. Anita Linseisen

Vorstand Finanzen und Organisationsentwicklung /

Chief Financial Officer

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 11


12

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 13


Neue Wege in der

Luftfahrt – drei

Forschungsschwerpunkte

New ways in aviation –

Three focus areas

1 Treiber der Luftfahrt

1 Drivers of aviation

Die Arbeiten am Bauhaus Luftfahrt

orientieren sich an den drei

wesentlichen Forschungsschwerpunkten:

Treiber der Luftfahrt,

innovative Lösungsansätze sowie

neue Methoden und Prozesse.

The research at Bauhaus Luftfahrt

is oriented along three main focus

areas: drivers of aviation, innovative

solutions, and new methods and

processes.

Unter den Treibern der Luftfahrt werden äußere Einflüsse wie die

sozialen und ökonomischen Randbedingungen des Luftverkehrs

verstanden, aber auch singuläre Technologien, die das Potenzial

eines radikalen Entwicklungsschritts in der Luftfahrt versprechen.

Dies sind zum Beispiel alternative Kraftstoffe, aber auch technologische

Fortschritte bei elektrischen Speichern.

Drivers of aviation represent movements in the external influences,

such as the social and economic developments affecting air transport,

as well as singular technologies indicating the potential for

radical development steps in aviation. For the latter, alternative

fuel solutions as well as technological developments in electrical

storage are only two examples.

14

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

2 Innovative Lösungsansätze

2 Innovative solutions

3 Methoden und Prozesse

3 Methods and processes

Die konzeptionelle Umsetzung und die Bewertung solch potenzialträchtiger

Technologien und Ansätze werden vom Bauhaus

Luftfahrt in integrierten Referenzkonzepten, zum Beispiel auf

Flugzeugebene oder in gesamten Lufttransportsystemen, durchgeführt.

Ein Beispiel für diese innovativen Lösungsansätze ist die

integrierte Bewertung neuer Antriebstechnologien in neuen Luftfahrzeugkonfigurationen.

Die Erkenntnisse in diesem Bereich bilden

die Basis für entsprechende Systembewertungen und Handlungsempfehlungen.

The transfer to system concepts and the evaluation of technologies

indicating such potential are carried out by Bauhaus Luftfahrt

through integrated reference concepts, for instance on the aircraft

or air transport system level. One example of such innovative solutions

is the integrated evaluation of novel propulsion concepts in

new aircraft designs. These innovative solutions provide the basis

for system performance evaluations and recommendations for further

actions.

Alternative Herangehensweisen an Fragestellungen der zukünftigen

Luftfahrt stehen im Fokus des Schwerpunktes „Neue Methoden

und Prozesse“. Neben neuartigen Ansätzen im Bereich des

Wissensmanagements stehen hier auch alternative Softwarekonzepte,

beispielsweise die Erstellung von Entwicklungswerkzeugen

auf Open-Source-Plattformen, im Mittelpunkt. Da neue technische

Konzepte neben fortschrittlichen Technologien zum Teil auch andere

Vorgehens- und Denkweisen in der Umsetzung erfordern,

erprobt das Bauhaus Luftfahrt zudem alternative Aufstellungen

seiner Teams, beispielsweise im Bereich der visionären Flugzeugkonzepte.

Novel approaches to the questions of future aviation are assessed

in the focus area “methods and processes”. Alongside new developments

in knowledge management, alternative software

concepts such as the implementation of new development tools

through the application of an open-source platform are also investigated.

As new technical concepts often also require, besides

new technologies, different methods of implementation, Bauhaus

Luftfahrt further develops novel team setups, for example in the

visionary aircraft concepts division.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 15


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

Neue Wege durch die Treiber der Luftfahrt

New ways through the drivers of aviation

16

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 17


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

18

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Treiber analysieren, Strategien ableiten

From drivers to strategies

Dr. Andreas Kuhlmann

„Neue Wege“ in Ökonomie und Verkehr

"New Ways” in Economics and Transportation

Sehr geehrte Damen und Herren,

der Luftverkehr der Zukunft ist ein komplexes Spannungsfeld

mit einer Vielzahl von Faktoren und Treibern. Das Team

„Ökonomie und Verkehr“ analysiert und beschreibt mögliche

„Neue Wege“ der zukünftigen Luftfahrt durch die frühzeitige

Identifizierung dieser sozioökonomischen und politischen

Zukunftstreiber.

In diesem Spektrum analysieren wir einerseits wahrscheinliche

Entwicklungen, deren Auswirkungen sich relativ

gut beschreiben oder prognostizieren lassen. Die weltweite

Alterung der Gesellschaft ist ein Beispiel dafür. Andererseits

gibt es eine Reihe von Entwicklungen, die mit hoher Unsicherheit

behaftet sind und daher Prognosen und Handlungsempfehlungen

nicht sinnvoll oder möglich machen. Für solche

Fälle nutzen wir die Denk- und Analysemethode der Szenariotechnik,

in der plausible Entwicklungspfade in die Zukunft

erarbeitet werden. Dies erlaubt es, gegenüber einem breiten

Spektrum an möglichen Entwicklungen jeweils passende

Handlungsstrategien zu entwickeln.

Neben den wichtigen Faktoren aus den Bereichen Klimawandel,

Ressourcenverknappung und sich wandelnder

Passagierbedürfnisse, die auch in diesem Jahrbuch behandelt

werden, beinhaltet die Treiberlandschaft auch Themen

wie Bevölkerungswachstum, Urbanisierung, den asiatischen

Boom oder eine wachsende Gesundheitsorientierung.

Durch die Analyse dieser Treiber hilft das Team „Ökonomie

und Verkehr“ dem Bauhaus Luftfahrt, Zukunftsbilder zu erstellen

und letztendlich Anforderungen an die unterschiedlichen

Bereiche abzuleiten und damit „Neue Wege“ für beispielsweise

die Flugzeugentwicklung, den Flughafen der Zukunft,

aber auch für nachhaltige Energiesysteme aufzuzeigen.

Dear Sir or Madam,

The future of aviation is highly influenced by a complex

system of factors and drivers. Through the early identification

of such socio-economic and political developments

Bauhaus Luftfahrt’s “Economics and Transportation” group

is highlighting possible “New Ways” for future air travel.

In doing so, we analyse, on the one hand, likely developments

within the socio-economic and political spectrum that

can be described and forecasted relatively easily, for example

the ageing society. On the other hand there are a number

of developments with a high degree of uncertainty attached,

making recommendations rarely useful or even impossible.

For such cases, we utilise the method of scenario techniques,

wherein plausible future development pathways are worked

out. This allows us to generate appropriate recommendations

for a broad spectrum of possible future developments.

Besides factors like climate change, resource scarcity

and changing passenger demand depicted in this yearbook,

the spectrum of drivers contains many more possibly gamechanging

issues like population growth, urbanisation, the

economic boom in Asia or increasing awareness of personal

health.

Through the analysis of such drivers, the Economics and

Transportation group helps Bauhaus Luftfahrt to draw plausible

pictures of the future and hence assists in deriving requirements

that enable numerous fields to also break “New

Ways”, for instance in aircraft design, future airports or sustainable

energy systems.

Ihr / Your

Dr. Andreas Kuhlmann

Leiter Ökonomie und Verkehr /

Head of Economics and Transportation

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 19


Innovationen auf dem Radar

Step-change innovation on the radar

Dr. Andreas Sizmann

,,Neue Wege“ in Zukunftstechnologien und Ökologie der Luftfahrt

“New Ways” in Future Technologies and Ecology of Aviation

Sehr geehrte Damen und Herren,

da Innovation und Zukunftsmanagement in der Luftfahrt komplexe

Aufgaben darstellen, gehen wir mit der Gruppe „Zukunftstechnologien

und Ökologie der Luftfahrt“ neue Wege, zum

Beispiel in der Früherkennung von Technologien, die einen wesentlichen

Einfluss auf die zukünftige globale Luftfahrt ausüben

können.

Unser Team von Physikern, Chemikern, Ingenieuren und

Geographen arbeitet mit einem „Zukunftstechnologie-Radar“.

Diese Vorgehensweise soll Möglichkeiten und Mehrwert von

potenziell umwälzenden Entwicklungen und Innovationen für

die Luftfahrt der Welt von übermorgen aufzeigen, mit einem

Fokus auf Energien, Technologien und Ökologie. Letztere ist von

besonderem Interesse bei der Bio-Energie. Deren globales Potenzial

wird untersucht und eine Bewertung alternativer Kraftstoffe

vorgenommen.

Die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in Kraftstoff ist

ein ,,Radarsignal”, das eine perfekte ,,drop-in”-Lösung für derzeit

existierende Kraftstoffsysteme und Infrastrukturen darstellt.

Zusätzlich zum solaren Kerosin forschen wir auf dem Gebiet der

elektrischen Antriebsenergiesysteme, um damit Perspektiven

für andere Energiealternativen zu eröffnen. Der elektrische Flug

beispielsweise ermöglicht es, die größte Flexibilität in der Wahl

erneuerbarer Primärenergie für die Luftfahrt zu erreichen, einer

erheblichen Neuerung für den visionären Flugzeugentwurf und

für die Zukunft der gesamten Luftfahrt.

Ständig warten neue Innovationspotenziale, die die Zukunft

der Luftfahrt grundlegend verändern könnten, auf Ihre Entdeckung.

Mit dem „Technologie-Radar“ ist das Bauhaus Luftfahrt

auf einem guten Weg, auch weiterhin bahnbrechende Zukunftstechnologien

frühzeitig zu erkennen.

Dear Sir or Madam,

As true innovation and the management of the future of aviation

are complex tasks, the “Future Technology and Ecology

of Aviation” group is going “New Ways” for example in the

early analysis of technologies possibly changing tomorrow’s

world of air travel.

Our diverse team of scientists in physics, chemistry, engineering

and geography uses the “future technology radar”

methodology. This process provides a clear understanding

of possibilities and benefits of deploying potentially gamechanging

developments and innovations for all aspects of aviation

in the distant future. The primary focus lies on energy,

technology and ecology. Of particular interest is the ecology

of bioenergy. The evaluation of the global bioenergy potential

and the comprehensive assessment of alternative fuels, including

biofuels, is in progress.

One example of a promising technology on the radar

is the thermochemical “sunlight-to-fuel” process, a perfect

“drop-in” solution that is compatible with current aircraft fuel

technologies and distribution infrastructures. In addition to

solar kerosene, we break new ground for renewable energy

systems with research on electric power systems. Electric

flight provides the ultimate flexibility in the choice of renewable

primary energy for aviation and is a radical approach

to be implemented in visionary aircraft concepts and future

aviation as a whole.

Beyond the contents of this yearbook, more technological

innovation is possibly just waiting to be identified to change

the game of future aviation. With the “technology radar” of

our team, Bauhaus Luftfahrt is well prepared for future breakthroughs

to come.

Ihr / Your

Dr. Andreas Sizmann

Leiter Zukunftstechnologien und Ökologie der Luftfahrt /

Head of Future Technology and Ecology of Aviation

20

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 21


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

Umweltbewusstsein:

Einfluss auf den Stellenwert

von Flugreisen

Environmental

awareness: influencing

the value of air travel

Das gesamte System Luftfahrt sieht sich mit stetig zunehmenden

ökologischen Herausforderungen konfrontiert. Dabei konzentriert

sich die Industrie überwiegend auf Flugzeugtechnologien, alternative

Kraftstoffe und die Flugführung. Das Bauhaus Luftfahrt hat,

gemeinsam mit Airbus und der Technischen Universität München,

einen Szenarioprozess durchgeführt, der sich mit wandelnden ökologischen

Rahmenbedingungen und deren Auswirkungen auf den

gesellschaftlichen Stellenwert von Flugreisen beschäftigt. Das Ergebnis

waren sowohl szenariospezifische als auch -übergreifende

Handlungsempfehlungen für verschiedene Airline-Geschäftsmodelle

und für die Hersteller von Flugzeugen und Kabinen.

The overall air transport system has to face ever-increasing ecological

challenges. Nevertheless, the industry’s focus rests mostly on

aircraft technologies, alternative fuels and air-traffic management.

Bauhaus Luftfahrt, Airbus as well as the Technische Universität

München conducted a joint scenario process dealing with the

question of how the value of air travel could change due to evolving

ecological awareness in society. Relevant factors in the context of

ecological air transport were identified during the development of

different scenarios. Based on these findings, implications for stakeholders

such as airlines and manufacturers were derived.

Ökologische Herausforderung:

Das Bauhaus Luftfahrt beschäftigt sich mit ökologischen Rahmenbedingungen

und deren Auswirkungen auf den gesellschaftlichen Stellenwert von

Flugreisen.

Ecologic challenge:

Bauhaus Luftfahrt is assessing how the value of air travel could change in line

with evolving ecological awareness.

22

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

Passagierbedürfnisse:

Nachhaltige Wertschöpfung

durch Kundenorientierung

Passenger needs:

Sustainable value creation

by customer orientation

Im allgegenwärtigen Preiswettbewerb der Airlines, zusätzlich

getrieben durch Konkurrenten wie den Schienen- und Straßentransport

sowie durch aggressive Low-Cost-Carrier, kann sich eine

Fluggesellschaft nur noch durch eine stärkere Orientierung an den

zukünftigen Kundenbedürfnissen von der Konkurrenz abgrenzen.

Vom Bauhaus Luftfahrt durchgeführte Konsumentenanalysen zeigen

daher für Industrie, Airlines und Flughäfen wichtige Anforderungen

der künftig relevanten Passagiergruppen auf.

Beispielsweise mit Blick auf die gesellschaftliche Alterung

untersuchen die interdisziplinären Wissenschaftler die Anforderungen

dieser zunehmend wichtiger werdenden Zielgruppe sowie

Verbesserungspotenziale und mögliche Lösungsansätze. Diese reichen

von der Flugzeugkabine und den Sitzen bis hin zum Flughafen

und zu persönlichen Assistenzsystemen.

Richtet eine Fluggesellschaft ihr Angebot der Luftreise stärker

an den vom Bauhaus Luftfahrt ermittelten Bedürfnissen aus, kann

sie ihre Attraktivität für die Kunden und damit deren Zahlungsbereitschaft

erhöhen.

In the airline business’s ubiquitous price competition, which is

additionally driven by rail and road transport as well as low-cost

carriers, a significant differentiation from the competition can

only be achieved by a stronger focus on future customer needs.

Hence, Bauhaus Luftfahrt has performed multidisciplinary consumer

analyses that revealed important characteristics and help

in identifying the customer groups that are becoming increasingly

relevant for industry, airlines and airports.

Taking the ageing society as one example, the interdisciplinary

team at Bauhaus Luftfahrt derived necessary needs for this

increasingly important customer group and possible solutions. The

latter encompass the areas of aircraft cabin, seats and airport as

well as personal assistance devices.

If an airline’s array of products is more custom-designed according

to the passengers’ needs identified in the analysis by

Bauhaus Luftfahrt, the attractiveness to customers and their willingness

to pay for airline offerings can be significantly increased.

Treiber Passagierbedürfnisse:

Kunde und Anbieter werden immer stärker

elektronisch vernetzt.

Key driver passenger needs:

Customer and provider are becoming more and

more electronically linked.

37 minutes

route guidance

€ 3,70 charged

table 4 reserved

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 23


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

Marktvolatilität:

Stärkere Schwankungen im

globalen Maßstab

Market volatility:

Stronger fluctuations on

a global scale

Unerwartete Ereignisse wie Finanzkrisen, Naturkatastrophen oder

Terroranschläge wirken im globalen Maßstab und können das komplexe

System Luftfahrt immens beeinflussen. Auf diese Schwankungen

der Marktbedingungen kann die Wertschöpfungskette des

kommerziellen Lufttransports mit ihren langen Zyklen nur dann adäquat

reagieren, wenn sie ihre Handlungsoptionen besser kennt

und bewerten kann. Daher hat das Bauhaus Luftfahrt aktuelle

Trendentwicklungen in einem gemeinsamen Szenarioprozess mit

Airbus und der Technischen Universität München detailliert analysiert:

Daraus wurden szenariospezifische Risiken für Airlines und

Flughäfen abgeleitet. Zudem wurden Handlungsempfehlungen erstellt,

die diesen Akteuren dabei helfen können, der zunehmenden

Marktvolatilität zu begegnen.

Unexpected events like financial crises, natural disasters or terrorist

attacks can negatively affect the complex system of commercial

aviation on a global scale. In the aviation value chain with its

long cycles, coping with increasing variance of market conditions

can only succeed if the relevant courses of action are better known

and assessable. Hence, Bauhaus Luftfahrt has analysed current

trends in a joint scenario process with Airbus and the Technische

Universität München. Based on the findings therein, scenario-specific

risks for airlines and airports have been derived. Furthermore,

strategic recommendations helping these stakeholders to successfully

face the increasing market volatility were developed.

% Load factor

90%

85%

80%

75%

70%

65%

% YoY

50%

40%

30%

20%

10%

0%

-10%

-20%

Volatiler Luftverkehrsmarkt (Daten: IATA):

Das Bauhaus Luftfahrt analysiert Trendentwicklungen

und konzipiert Maßnahmen.

Volatile air transport market (Data: IATA):

Bauhaus Luftfahrt analyses trends and develops

measures.

60%

Mar-01

Sep-01

Mar-02

Sep-02

Mar-03

Sep-03

Mar-04

Sep-04

Mar-05

Sep-05

Mar-06

Sep-06

Mar-07

Sep-07

Mar-08

Sep-08

Mar-09

Sep-09

Mar-10

Sep-10

-30%

Load factor (seasonally adjusted)

Revenue passenger kilometers

Available seat kilometers

24

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

Zukunftstechnologien:

Früherkennung

wegweisender Entwicklungen

Future technologies:

Early identification of

game-changing developments

Zukunftsweisende Luftfahrtkonzepte müssen auf der Basis kommender

Anforderungen und Technologien entwickelt werden.

Es ist daher essenziell für das Bauhaus Luftfahrt, frühzeitig zukunftssicheres

Wissen über langfristige technologische Innovationspotenziale

für die Luftfahrt zu erwerben. Die Einführung eines

Technologie-Radars dient dazu, potenzielle design-treibende und

zukünftige Entwicklungen zu identifizieren, die einen signifi-kanten

Technologiesprung ermöglichen können. Die kritische Analyse

führt zur Früherkennung von derartigen Indikatoren, beispielsweise

für das rein elektrische Fliegen oder ertragreiche solare Kraftstoffe.

Weitere Innovationspotenziale der zukünftigen Luftfahrt

werden mit Hilfe des Technologie-Radars aus wissenschaftlichem

Fortschritt und technologischen Neuentwicklungen hervorgehen.

Tomorrow’s concepts of aviation need to be developed on the

basis of requirements and technologies of the future. It is therefore

essential for Bauhaus Luftfahrt to gain early and future-proof

knowledge about long-term technological innovation potentials

for aviation, for instance through the establishing of a technology

radar for potentially design-driving or disruptive future developments.

The critical technology analysis led to the early detection

of key developments for electric flying and high-yield solar fuels,

among others. More innovative potential for tomorrow’s aviation

is expected to emerge from scientific progress and technological

developments using the Bauhaus Luftfahrt technology radar.

Künstlerische Darstellung einer Graphen-Nanoröhre:

Diese Technologie, die beispielsweise zur Verbesserung der Festigkeit von

Verbundwerkstoffen zum Einsatz kommen könnte, ist nur eine von vielen

Entwicklungen, die das Bauhaus Luftfahrt mit seinem Technologie-Radar

beobachtet.

Artist’s impression of a graphene nanotube:

This technology possibly improving the stability of future composite materials

is only one example for a development under investigation through Bauhaus

Luftfahrt’s technology radar.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 25


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

Alternative Kraftstoffe:

Bewertung und Priorisierung

Alternative fuels:

Assessment and prioritisation

Alternative Kraftstoffe als Ersatz für konventionelles Kerosin sind

notwendig, um die zukünftige Versorgungssicherheit und eine

Verringerung der Treibhausgasemissionen der Luftfahrtindustrie

sicherzustellen. Aus einer Reihe verschiedener Rohstoffe, von Kohle

und Erdgas bis zu erneuerbaren Rohstoffen wie Pflanzenölen

und organischen Abfällen, kann alternatives Kerosin produziert

werden. Die technische Eignung für die Luftfahrt, die Nachhaltigkeit

und die Verfügbarkeit in industriellem Maßstab sind dabei die

wichtigsten Kriterien zur Bewertung und Priorisierung dieser Alternativen.

Entsprechend dieser Anforderungen hat das Bauhaus

Luftfahrt eine Methode entwickelt, die eine Szenarien-basierte

und ganzheitliche Bewertung alternativer Kraftstoffe erlaubt.

The substitution of conventional kerosene by alternative fuels is

considered a necessary step to achieve fuel supply security and a

carbon footprint reduction for aviation. A large number of different

feedstocks, ranging from non-renewable fossil coal and natural

gas to renewable energy crops and agricultural waste, as well as

different processes are potential candidates for the production of

alternative fuels. Their suitability for aviation, their sustainability

and their production scalability are the main criteria for an in-depth

assessment and prioritisation. The interdisciplinary team has developed

a method which allows a scenario-dependent, traceable

and holistic assessment of all alternative fuel options.

Chinaschilf (rechts unten), Jatropha (rechts Mitte), Kurzumtriebe (rechts

oben), Algen (links):

Die Bilder zeigen nur eine kleine Auswahl an Rohstoffen für Biokraftstoffe der

zweiten Generation, die vom Bauhaus Luftfahrt untersucht werden.

Miscanthus (bottom right), Jatropha (centre right), short rotation

coppices (top right), algae (left):

The images illustrate only a small selection of resources for the production of

second-generation biofuels under assessment at Bauhaus Luftfahrt.

26

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 27


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

Bioenergie in der Luftfahrt: Das

globale Substitutionspotenzial

Bioenergy in aviation: The

global substitution potential

Vor dem Hintergrund eines wachsenden Mobilitäts- und Energiebedarfs

ist die Nutzung von Energie auf Basis von Biomasse

eine wichtige Option, um Klimaschutzziele erreichen zu können.

Die Frage nach der globalen Verfügbarkeit von Biomasse ist daher

von essenzieller Bedeutung. Das Bauhaus Luftfahrt befasst sich

intensiv damit, diese Verfügbarkeit unter Berücksichtigung von

allgemein anerkannten Nachhaltigkeitskriterien wie zum Beispiel

der Nahrungssicherheit oder dem Schutz der Biodiversität zu ermitteln.

Hierzu werden Techniken wie beispielsweise die Flächenanalyse

auf Basis von geographischen Informationen angewandt,

um Regionen für einen nachhaltigen Anbau von Biomasse identifizieren

zu können. Dieser Ansatz bildet die Grundlage für eine

spätere Priorisierung von alternativen Kraftstoffoptionen für die

Luftfahrtindustrie.

In view of a growing mobility and energy demand, climate protection

goals can only be met if the fuels of the future are based on

renewable feedstocks. An in-depth assessment of the global bioenergy

availability is essential for understanding the perspectives

of alternative fuels derived from biomass. Bauhaus Luftfahrt has

developed a method to derive this availability in an accurate way

considering generally accepted sustainability criteria such as food

security, societal aspects and the conservation of biodiversity. The

applied tools comprise, among others, computer-based analyses

of geographic information to identify areas with a high potential

for sustainably cultivated biomass. This approach provides the basis

for a prioritisation of high-yield alternative fuel options for the

aviation industry.

Geographisches Informationssystem:

Das Bauhaus Luftfahrt berechnet die verfügbare Fläche für einen nachhaltigen

Anbau von Biomasse zur Treibstoffproduktion für die Luftfahrt.

Geographic information system:

Bauhaus Luftfahrt calculates the area suitable and accessible for sustainably

cultivated biomass for alternative fuels in aviation.

28

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

Solare Kraftstoffe:

Kerosin aus Sonnenlicht

Solar fuels:

Kerosene from sunlight

Die begrenzte Verfügbarkeit von Anbauflächen zur Biomasseproduktion

und der steigende Nahrungsmittelbedarf der Weltbevölkerung

bilden wichtige Treiber zur Entwicklung mittelfristig

verfügbarer Kraftstoffalternativen, die kohlenstoffneutral sind,

aber dennoch nicht auf Biomasse basieren. Ein vielversprechender

Weg ist die direkte Speicherung von Sonnenenergie in Form

von Kraftstoffen, ohne den Umweg über den Biomasseanbau zu

gehen. In diesem Zusammenhang erforscht das Bauhaus Luftfahrt

im EU-Projekt SOLAR-JET gemeinsam mit internationalen Partnern

neue thermochemische Reaktionsverfahren, um mit Hilfe der

Sonneneinstrahlung aus atmosphärischem Kohlendioxid und Wasser

synthetisches Kerosin herzustellen.

The limited availability of arable land as well as the rising world

population’s food-versus-fuel conflict form a strong driving force

for the medium-term development of alternative aviation fuels that

are carbon-neutral, but not based on biomass. The direct storage of

solar energy in the form of fuels, avoiding the detour via biomass,

represents a promising way towards such solar fuels. In the course

of the European Union-funded project SOLAR-JET with international

partners, Bauhaus Luftfahrt explores new thermochemical

reaction pathways in order to generate synthetic kerosene from

atmospheric carbon dioxide and water by utilising solar energy at

elevated temperatures.

CO 2

H 2

CO

Fischer-

Tropsch

C X

H Y

O 2

H 2

O

Erneuerbares „solares Kerosin“:

Das Bauhaus Luftfahrt untersucht thermochemische Reaktionen für die

Herstellung synthetischer Kraftstoffe aus Kohlendioxid und Wasser.

Renewable “solar kerosene”:

Bauhaus Luftfahrt studies thermochemical reactions for the generation of

synthetic fuels from carbon dioxide and water.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 29


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

E-Mobilität in der Luftfahrt:

Die Machbarkeit des

elektrischen Fliegens

E-mobility in aviation:

The feasibility

of all-electric aircraft

Neben dem globalen Fortschritt der elektrischen Mobilität verspricht

auch elektrisches Fliegen wesentliche ökologische und

operative Vorteile und eröffnet neue Freiheiten bezogen auf den

Flugzeugentwurf. Als entscheidende Kriterien, um die Machbarkeit

des elektrischen Fliegens zu bewerten, untersucht das Bauhaus

Luftfahrt die Exergie- und Leistungsdichten im Vergleich zu

konventionellen Antriebssystemen, wobei Exergie den maximal

arbeitsfähigen Anteil der Energie darstellt. Das Bauhaus Luftfahrt

erfasst und analysiert dabei aktuelle wissenschaftliche Entwicklungen

und technologische Innovationen, die einen sprunghaften

Fortschritt der Technologien erlauben, beispielsweise bei Batterien,

elektrischen Generatoren und Motoren. In diesem Bereich

identifizieren die Wissenschaftler jene zukünftigen Technologien,

die das elektrische Fliegen weitaus realistischer erscheinen lassen,

als allgemein vermutet wird.

Along with the global progress in electric mobility, all-electric

flying promises substantial environmental and operational benefits

and opens up new degrees of freedom in aircraft design. Important

criteria for the assessment of the feasibility of electric flight

at Bauhaus Luftfahrt include exergy and power densities in the

comparison of alternative power sources, where exergy is the part

of the energy that can be entirely transformed into useful work.

Bauhaus Luftfahrt also analyses current scientific breakthroughs

and technological innovations that promise step-change progress,

for instance in battery technology as well as electric generators

and motors. In doing so, the researchers identify future technologies

that might bring electric flying much closer to realisation than

generally assumed.

Relative power density

10

C1 C2 D

to enable

sufficient range

to enable flight

Battery

1

Fuel cell

0.1

Diagramm der relativen Leistungs- und

Exergiedichte, bezogen auf ein Referenzflugzeug:

Elektrisches Fliegen wäre sowohl mit Systemen

der Quadranten C2 und D möglich als auch mit

Hybriden aus Subsystemen der Quadranten C1

und B.

A

0.01 0.1

Single-seated fuel cell

powered motor glider

1

B

Light man-carrying

electric aircraft

10

Typical short and medium

range narrowbody airliner

Relative exergy density

Representation of the relative power

density and exergy density with respect to

a reference aircraft:

The feasibility of electric flying is given for

systems in quadrants C2 and D, as well as for

hybrids composed of subsystems of quadrants

C1 and B.

30

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


1

Treiber der Luftfahrt

Drivers of aviation

Strategische Materialien:

Rohstoff-Engpässe im

zivilen Flugzeugbau?

Strategic materials:

Resource shortfalls in civil

aircraft construction?

Strategische Materialien, beispielsweise begrenzt verfügbare

Metalle oder auch die sogenannten „seltenen Erden“, nehmen

wegen ihrer besonderen Eigenschaften eine wichtige Rolle in der

Produktion von wichtigen Bauteilen für Luftfahrzeuge ein. Für viele

Anwendungen ist die Nutzung dieser strategischen Materialien

unumgänglich, beispielsweise für Turbinen und Elektromotoren.

Trotz weltweiter Verfügbarkeit werden viele strategische Materialien

hauptsächlich in politisch weniger stabilen Ländern gefördert,

was zu einem schwierigen Abhängigkeitsverhältnis der Luftfahrt-

Industrieländer führen kann.

Aufgrund ihrer hohen Relevanz für Zukunftstechnologien im Luftfahrtsektor

ist die problematische Verfügbarkeit mancher strategischen

Materialien auch Forschungsgegenstand der ökonomischen

und technologischen Analyse sowie der Bewertung neuer Ansätze

am Bauhaus Luftfahrt.

Due to their particular properties, strategic materials like metals

with a limited availability and ”rare earth elements“ hold a key role

in the manufacturing of certain aircraft components as they are

required for a broad spectrum of applications, like electric motors

and generators or turbines. Despite their global availability these

materials are mined mainly in politically less stable countries,

which may lead to a difficult dependency for aircraft producers.

The combination of a high relevance for future technologies on

the one hand and problematic availability on the other hand make

strategic materials a critical issue for the global aviation industry

and hence a relevant object of the economic and technological

analysis and evaluation of new approaches at Bauhaus Luftfahrt.

Index (Jan. 2002 = 100)

deutsch

Impact of Supply Restriction

high

4

3

2

1

low

Manganese

Idium

Niobium

Copper

1

Tantalum

Gallium

Titarium

Lithium

2 3

Rhodium

Platinum

Rare Earths

Palladium

4

high

2002

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

1,200

1,000

800

600

400

200

100

0

Beschaffungsrisiko / Supply Risk

Treiber Rohstoffpreise:

Am Beispiel der „seltenen Erden“ untersuchte das Bauhaus Luftfahrt

Einflüsse von Materialverfügbarkeit auf den Luftfahrtsektor.

Key driver raw material prices:

Bauhaus Luftfahrt is looking into the aviation industry’s dependency of

important commodities, for example “rare earth oxides”.

Seltenheitswert:

Seltene-Erden-Preisindex (Zusammenfassung von zehn Metallen)

Daten: Kaiser Bottom-Fish.

Rarity value:

Rare earth price index (composite of ten metals).

Data: Kaiser Bottom-Fish.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 31


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Neue Wege für Innovative Lösungsansätze

New ways for innovative solutions

32

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 33


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

34

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Eine neue Team-Definition für den Entwurf

Rethinking the design team

Dr. Askin T. Isikveren

„Neue Wege“ bei Visionären Flugzeugkonzepten

“New Ways“ for Visionary Aircraft Concepts

Sehr geehrte Damen und Herren,

Aufgabe des Bereiches „Visionäre Flugzeugkonzepte“ ist die Bewertung

des Potenzials von innovativen Luftfahrzeugkonfigurationen,

welche die aktuellen Verpflichtungen der Luftfahrtindustrie

zur zukünftigen Verringerung der Umweltbelastung erfüllen.

Der Entwurf eines Flugtransportsystems ist eine extrem schwierige

Aufgabe, die der gleichzeitigen Berücksichtigung von stark

vernetzten Systemen und Funktionen bedarf.

Die erfolgreiche Synthese eines komplexen mechanischen

Lufttransportsystems kann durch eine Aufspaltung des Systems

in mehrere schwach gekoppelte Einheiten erreicht werden. Die,

wenn auch bis jetzt erfolgreiche, Herangehensweise, multidisziplinäre

Arbeitsgruppen zu bilden, verhindert eine wesentliche

Weiterentwicklung, da sie keinen Ausbruch aus dem beschränkten

Entwurfsraum zulässt. Fortgeschrittene Flugzeugkonzepte

benötigen jedoch eine ganzheitliche Behandlung des Entwurfsproblems,

wobei ein zentraler Aspekt die Maximierung der

Synergien im übergeordneten System darstellt. Die Synergie bezeichnet

dabei die Ausprägung eines Systems in einer Weise, so

dass andere Systeme dadurch disziplinübergreifend profitieren.

Getreu dem Motto des Bauhaus Luftfahrt, tiefgreifend neue

Lösungswege zu gehen, löst sich das Team der „Visionären

Flugzeugkonzepte“ von der traditionellen Herangehensweise

und geht „neue Wege“, indem es Aufgaben in Übereinstimmung

mit sechs technischen Domänen definiert: Virtual Mockup

und Prototyping, Antriebstechnologien, Integrierte Systeme,

Adaptive Systeme, Aero-Thermo-Elastik sowie Flugleistung und

-eigenschaften. Diese Domänen beschreiben nicht nur den

mehrschichtigen Fokus der einzelnen Mitarbeiter, sondern dienen

auch als Grundlage für die Formulierung aller zukünftigen

Forschungsrichtungen.

Dear Sir or Madam,

The aim of the Bauhaus Luftfahrt Visionary Aircraft Concepts

(VAC) group is to design and assess the potential of innovative

aerospace vehicle concepts that meet the upcoming

requirements of air traffic. The design of any airborne transportation

system is an extremely difficult exercise involving

simultaneous consideration of tightly coupled systems and

functions.

The synthesis of a complex airborne transportation system

typified by multiple interactions and often conflicting

requirements can be successfully approached by breaking

the system up into disparate, weakly coupled entities. Although

the creation of multidisciplinary design sub-groups

has proven beneficial, further significant optimisation is not

possible within the still restrictive design space. More radical

concepts require the treatment of the design problem in a

holistic sense, with emphasis placed upon maximising synergies

in the global system, based upon its overarching operational

mission.

In keeping with the spirit of implementing radical new

solutions, the VAC group breaks with tradition, and is going

“New Ways” by defining roles in accordance with six technical

domains: Aero-Thermal Elastics; Motive Power; Integrated

Utilities; Adaptive Systems; Performance and Handling; and

Virtual Mock-up and Prototyping. These technical domains

not only define the multi-faceted focus of the design team

individual, but also serve as a basis for devising all future

research work topics.

Ihr / Your

Dr. Askin T. Isikveren

Leiter Visionäre Flugzeugkonzepte /

Head of Visionary Aircraft Concepts

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 35


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Bewertung der Vorteile

„morphender“ Flugzeuge

Benefit assessment

of ”morphing“ aircraft

Im Flugzeugbau hat sich in den letzten Jahren ein neuer Entwicklungstrend

etabliert, der sich mit einer noch stärkeren Veränderung

der Außengestalt befasst als bisher angewandt. Bei heutigen

Verkehrsflugzeugen beschränkt sich die Änderung der aerodynamischen

Formgebung während des Fluges größtenteils auf lokale

Systeme, beispielsweise auf ein- und ausfahrende Klappen oder

Steuerflächen. Dadurch werden eine Steigerung des Auftriebs,

Flugsteuerungsfunktionen, beispielsweise Lageänderungen wie

Rollen, Gieren oder Nicken, oder eine Reduktion des aerodynamischen

Widerstands erzielt.

Das Bauhaus Luftfahrt beschäftigt sich darüber hinaus mit

radikaler ausgeprägten Formen dieser Gestaltänderung, dem sogenannten

„Morphing“. Dabei werden vollständige Komponenten

der Flugzeugstruktur, wie Tragflügel, Leitwerke oder Rumpf,

mit einer veränderlichen Außengeometrie ausstattet. Derartige

Strukturen verleihen dem Luftfahrzeug eine optimale Anpassung

von Aerodynamik und Strukturverhalten an den jeweiligen Flugzustand.

Dies ermöglicht signifikante Steigerungen der Flugleistung,

eine Ausweitung der Flugbereichsgrenzen oder eine Verbesserung

der Manövrierfähigkeit.

Künftige Flugzeuge bieten das Potenzial, effektiver und effizienter

betrieben zu werden, auch bei sich ändernden Einsatzszenarien,

beispielsweise bei einer Steigerung der Nutzlast und

Reichweite oder durch den mit der Zunahme des Luftverkehrs einhergehenden

Betrieb auf suboptimalen Flugrouten.

Einige Flugzeughersteller und Luftfahrtforschungseinrichtungen

haben bereits veränderbare Flugzeugstrukturen mit unterschiedlichen

geometrischen Freiheitsgraden entwickelt und

getestet, beispielsweise durch eine adaptive Wölbung, Pfeilung

oder Spannweite der Flügel. Jedoch machen Nachteile von Morphing-Systemen,

wie zusätzliches Gewicht, eine erhöhte Komplexität

und der erforderliche Leistungsbedarf für Aktuatoren, bei der

Integration in die Flugzeugstruktur viele der theoretischen Vorteile

unter Umständen zunichte. Zusätzlicher Forschungsbedarf besteht

daher in der Identifikation von Entwurfsanforderungen von

Morphing-Systemen sowie in der optimalen Kombination von geometrischen

In recent years, a new development trend in aircraft design has

been established which makes use of aerospace vehicles with a

much higher variability in their outer shape than those used to

date. External shape changes of today’s aircraft during flight have

been restricted to local devices, for instance deflecting flap systems

or control surfaces. Thus, a reduction of aerodynamic drag,

high lift and flight control functionalities, such as a change in orientation

by means of aircraft roll, pitch and yaw control, can be

achieved.

Bauhaus Luftfahrt researches a more distinct form of aircraft

shape change. The so-called “morphing” covers complete

assemblies of the airframe such as a wing, tail or fuselage.

This can result in significant increases in aircraft performance,

capabilities such as expansion of the flight envelope or an

improvement in the handling characteristics. Future aircraft

thus have the potential to be operated more effectively and efficiently

according to changing operating scenarios such as

increases in payload and range, or improving aircraft operation

at sub-optimal flight profiles due to air traffic congestion.

Morphing aircraft wing structures with different geometrical

degrees of freedom such as adaptive airfoils, variable sweep or

span have already been successfully developed and tested by various

aircraft manufacturers and research institutes. However, disadvantages

of morphing systems include extra weight, increased

complexity and the greater power demands for actuators. This

can lead to an increasing compensation of the theoretical advantages

when system integration aspects come into play. Additional

research is therefore needed for the identification of design requirements

of morphing systems and optimal combinations of

geometric degrees of freedom to best improve flight performance.

At the same time, the optimisation objectives such as minimum

fuel consumption, maximum agility or the flight speed should be

exchangeable.

In order to support aviation with the development of morphing

structures, Bauhaus Luftfahrt came up with a methodology and

simulation framework suitable for simulations of a complete mor-

Freiheitsgraden zur bestmöglichen Steigerung der > phing aircraft including mission scenarios and requisite geo-

>

36

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Die Morphing-Software des Bauhaus

Luftfahrt:

Die Wissenschaftler verglichen damit verschiedenste

Konfigurationen “morphender“ Flugzeuge

und identifizierten die vielversprechendsten

Konzepte.

The morphing tool of Bauhaus Luftfahrt:

With the easy-to-use software, the scientists

compared numerous “morphing” aircraft

concepts and identified the most promising

configurations.

a 3

α 3

3 L

1 L

x 2L

U

12

a 2

Φ 2

Φ 3

α 2

x 1L

11

2 L

„Morphende“ Flügelspitze:

Nur ein Beispiel für ein Konzept, das mit dem

Morphing Tool des Bauhaus Luftfahrt untersucht

werden kann.

“Morphing” wing-tip:

Only one example of a concept that can be assessed

with Bauhaus Luftfahrt’s morphing tool.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 37


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Flugleistungen. Dabei sollen die Optimierungsziele, beispielsweise

ein minimaler Kraftstoffverbrauch, eine maximale Agilität oder die

Fluggeschwindigkeit, variiert werden.

Zur Unterstützung der Luftfahrt bei der Entwicklung von Morphing-Strukturen

hat das Bauhaus Luftfahrt eine Methodik entwickelt

und in eine Simulationsumgebung überführt. Darin kann

ein vollständiges Flugzeug, inklusive Missionsszenarien und erforderlicher

geometrischer Freiheitsgrade am Tragflügel, simuliert

werden. In der Folge ist es möglich, sich kontinuierlich ändernde

Morphing-Strukturen während beliebiger Flugmissionen zu untersuchen

und deren direkte Auswirkung auf die Flugleistungen und

Flugbahn festzustellen. Somit ist das Bauhaus Luftfahrt bereits vor

der Entwicklung eines Morphing-Systems in der Lage, Randbedingungen

wie das maximal zulässige Systemgewicht, erforderliche

geometrische Auslenkungen und deren Häufigkeiten zu analysieren

und zu bewerten. Neben einer Primärfunktion wie der Senkung

des Kraftstoffverbrauchs können darüber hinaus auch sekundäre

Anwendungsmöglichkeiten des Morphing-Prinzips, wie beispielsweise

eine Reduktion von Manöverlasten, ermittelt werden.

Erste Untersuchungen hat das Bauhaus Luftfahrt an einem

herkömmlichen Regionalflugzeug mit 50 Sitzplätzen und einer typischen

Flugmission mit einer Reisefluggeschwindigkeit von Mach

0.78 durchgeführt. Durch eine kontinuierliche Optimierung der

Geometrie eines Morphing-Tragflügels wurden hierbei bis zu fünf

Prozent Kraftstoff gespart. Als besonders einflussreicher Freiheitsgrad

konnte dabei die Wölbung des Flügels identifiziert werden,

gefolgt von einer Variation der Flügeltiefe und der Zuspitzung. Eine

Kombination der drei Freiheitsgrade Flügelpfeilung, -spannweite

und -tiefe erzielte sogar eine Einsparung von acht Prozent. Durch

Synergieeffekte wird hier weitaus mehr Kraftstoff eingespart als

bei einer Addition der Einsparungen bei Anpassung der jeweiligen

Einzelfreiheitsgrade.

Künftig wird sich das Bauhaus Luftfahrt weiter mit der Detailanalyse

vielversprechender Morphing-Konzepte und verstärkt

mit den Auswirkungen von Mehrgewicht, Komplexität und unerwünschtem

Systemverhalten beschäftigen.

metrical wing degrees of freedom. This allows the simulation of

continuously changing morphing structures during any flight mission

and their direct impact on the flight performance and flight

path. Thus, Bauhaus Luftfahrt is able to analyse and assess the

design constraints such as weight limitations, required geometric

deflections and bandwidth in advance of the development of

a morphing system. In addition, secondary benefits of morphing,

such as reductions in manoeuvre loads that lead to improved fuel

efficiency, can be investigated.

Initial studies were conducted on a generic regional aircraft

with 50 passengers and a typical flight mission with a cruise speed

of Mach 0.78. Here, fuel savings of up to five percent could be

achieved by continuously optimising a morphing wing, for example

a wing degree of freedom through airfoil camber alone. Subsequently

a further combination of the single degrees of freedom

wing sweep, span and chord achieved a fuel saving of eight

percent. By exploiting the synergy effects, these savings exceed

the superposition of the respective single degrees of freedom.

In future, Bauhaus Luftfahrt will continue to analyse in

greater detail a variety of promising morphing concepts including

the impact of additional weight, complexity and abnormal mode

operations.

38

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 39


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Multidisziplinärer Entwurf

eines UAVs mit Kippflügeln

Multidisciplinary design

of a tilt-wing UAV

In der aktuellen Luftfahrtforschung ist ein eindeutiger Trend hin

zur Entwicklung von unbemannten Fluggeräten oder Unmanned

Aerial Vehicles (UAVs) zu erkennen. Eine vielversprechende, bisher

nur wenig untersuchte Variante stellen senkrechtstartfähige UAVs

dar, welche das Potenzial besitzen, die Vorteile von Hubschraubern

mit denen von Starrflüglern zu vereinen. Denkbare Einsatzgebiete

sind beispielsweise maritime Anwendungen, bei welchen UAVs

auch von Schiffen ohne große Landedecks aus operieren können.

Aufgrund eingeschränkter Forschungsergebnisse und Erfahrungen

im Bereich der senkrechtstartfähigen UAVs besteht ein hoher Bedarf

an entsprechenden Versuchsträgern und Demonstratoren, um

vor allem neue Technologien im Bereich der Flugregelung, insbesondere

der Transition, dem Übergang zwischen Schwebeflug und

Vorwärtsflug, sowie der Navigation, Autonomie und Flugführung

zu untersuchen.

Das Bauhaus Luftfahrt untersuchte hierfür im Jahr 2009 zusammen

mit der EADS die Entwicklung eines unbemannten senkrechtstartfähigen

Technologieträgers. Als Ausgangsbasis für den

weiteren Entwurf wurde eine Tandem-Kippflügel-Konfiguration mit

vier elektrisch angetriebenen Propellern ausgewählt. Vorgabe für

den Entwurf war dabei ein Flugdemonstrator, welcher in der Lage

sein soll, vertikal zu starten und zu landen sowie nach dem Durchführen

einer Transition in den rein aerodynamisch getragenen

Horizontalflug eines Starrflüglers überzugehen. Als Mindestanforderung

wurde eine Gesamtflugzeit von 20 Minuten inklusive einer

Schwebeflugdauer von fünf Minuten gefordert. Die Abflugmasse

des Flugmodells sollte dabei im Bereich von fünf bis 25 Kilogramm

liegen. Das primäre Entwurfsziel war die Realisierung einer möglichst

großen Nutzlast, welche für zusätzliche Avionik- oder sonstige

Einbaukomponenten beziehungsweise für zusätzliche Akkus zur

Flugzeitverlängerung dienen kann.

Im Zuge des Flugzeugentwurfs wurde vom Bauhaus Luftfahrt

ein mathematisches Parametermodell der Konfiguration erstellt,

auf dessen Basis die notwendigen Analysen zur Bestimmung einer

möglichst optimalen Lösung für die gegebenen Zielvorgaben

und Randbedingungen durchgeführt werden konnten. Das Modell

In aviation more and more research is undertaken concerning the

development of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). A promising,

but rarely investigated sort of UAV are those capable of vertical

take-off and landing (VTOL), therefore utilising the advantages of

rotary-wing and fixed-wing aircraft simultaneously. Possible scenarios

for this type of aircraft could be maritime missions, where

UAVs operate from ships with smaller landing decks. Due to the

limited research results and missing experience in the field of VTOL

UAVs, there is a growing demand for experimental vehicles and

technology demonstrators in order to investigate new technologies

in the field of flight control, especially during transition, which

constitutes the phase between hover and cruise, as well as navigation,

autonomy and flight guidance.

In 2009, Bauhaus Luftfahrt together with EADS investigated

the development of an unmanned technology demonstrator capable

of VTOL. The preferred aircraft design was based on a tandem

tilt-wing configuration with four electrically driven propellers. The

overall aim was to build a flight demonstrator able to perform

VTOL, and convert to the pure aerodynamic flight of a fixed wing

aircraft after performing a transition phase. As a minimum requirement,

a total mission time of 20 minutes including a hover period

of five minutes was demanded. The take-off mass of the vehicle

was required to range between five and 25 kilograms. One goal

of the aircraft design was the maximum payload, which could be

used either for additional avionics or equipment, or for additional

batteries allowing for an extension of mission time.

As a means of performing the aircraft design process, Bauhaus

Luftfahrt implemented a mathematical parametric model of

the tilt-wing configuration. The model was created to perform the

analysis necessary for finding the optimum solution with respect to

the specified design goal and the existing constraints. The model

therefore integrated a calculation of aerodynamics including propeller-wing

interactions, the electrical propulsion system consisting

of batteries, electrical drive and control units, aircraft mass as

well as structural properties or resulting stresses. The generated

comprehensive mathematical model of the aircraft was then used

integrierte hierzu Berechnungen der Aerodynamik inklusive > in a subsequent optimisation process in order to predict the >

40

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

CAD-Modell eines Kippflüglers:

Das Bauhaus Luftfahrt hat ein Modell entwickelt, mit dem die optimale Auslegung

für solche neuartigen Flugzeugkonfigurationen ermittelt werden kann.

CAD visualisation of a tilt-wing aircraft:

Bauhaus Luftfahrt created a model for finding the optimum solution with

respect to the specified design goal and the existing constraints of this novel

configuration.

Nutzlast-Missionsdauer-Diagramm:

Die Standard-Nutzlast von 1,8 Kilogramm erlaubt fünf Minuten Schwebeflug

und 15 Minuten Streckenflug.

Payload-mission-time diagram:

The standard payload of 1.8 Kilograms allows for a hover of five minutes and

15 minutes of cruise flight.

Flight duration (min)

45

40

35

30

25

Design point

20

15

10

5

0

1 2 3 4

Payload (kg)

5

Cruise flight

Hover

Continuous hover

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 41


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

der Interaktion zwischen Propeller und Flügel, des elektrischen

Antriebssystems aus Akkus, Elektromotoren und Motorreglern,

der Flugzeugmasse sowie der strukturellen Flugzeugeigenschaften,

beispielsweise der auftretenden Biegespannungen. Das resultierende

mathematische Modell des Flugzeugs diente bei der

anschließenden Anwendung eines Optimierungsverfahrens der

Berechnung der Zielgröße „maximale Nutzlast“ sowie der zahlreichen

geometrischen und physikalischen Randbedingungen wie

zum Beispiel Trimmung, Stabilität, maximale Belastungen und

Transitionsverhalten in Abhängigkeit der gewählten Flugzeugparameter

wie Position und Geometrie der Flügel und Propeller.

Das Ergebnis der Optimierung ist ein UAV mit einer Abflugmasse

von 13,2 Kilogramm, wovon 1,8 Kilogramm als Nutzlast für

zusätzliche Avionikausrüstung zur Verfügung stehen können. Als

Standardausrüstung ist bereits ein Flugsteuerungssystem inklusive

eines integrierten Navigationssystems (INS) an Bord. Einen

Großteil der Flugzeugmasse, circa 40 Prozent, nimmt das Antriebssystem

ein, was aus der für den Schwebeflug notwendigen

Dimensionierung resultiert. Die Auslegungsgeschwindigkeit im

Horizontalflug beträgt 90 Stundenkilometer. Wird die Nutzlast für

zusätzliche Akkus verwendet, kann die Flugzeit von 20 Minuten auf

43 Minuten gesteigert werden, jeweils unter Einberechnung eines

fünfminütigen Schwebeflugs.

available payload to be maximised. Additional calculations included

the value of several geometric and physical constraints,

for instance trim, stability, maximum stress levels and transition

characteristics as a function of the chosen free aircraft parameters

position, geometry of lifting surfaces and propellers.

The result of the optimisation was a UAV with a take-off mass

of 13.2 kilograms and a payload of 1.8 kilograms, which can be

used for additional avionic equipment. An embedded flight control

system including an Integrated Navigation System (INS) was

already contained as standard equipment. The propulsion system

constitutes approximately 40 percent of the total weight. This high

ratio is a direct result of the dimensioning for hover. The design

cruise speed was selected to be 90 kilometers per hour. By using

the available payload for additional batteries, the total mission

time could be extended from 20 to 43 minutes, including five minutes

of hover.

42

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Vergleich von Lösungen

für Flugzeuge mit aktiven

Hochauftriebssystemen

Comparison of solutions for

transport aircraft with

active high-lift systems

Eine Herausforderung für den Luftverkehr, sowohl in den USA als

auch in Europa, sind Kapazitätsengpässe an den wichtigsten Drehkreuzflughäfen

(Hubs). Gleichzeitig ist die Erweiterung ihrer Startbahnen

aufgrund des Widerstands von Anwohnern und limitierter

Flächenverfügbarkeit oft schwierig. Eine Lösung dieses Problems

sind kurzstartfähige (Short Take-Off and Landing, kurz: STOL) Verkehrsflugzeuge

mit aktiven Hochauftriebssystemen, die vorhandene

Flughafeninfrastruktur nutzen, um die Kapazität zu erhöhen. Aktive

Hochauftriebssysteme blasen Triebwerksluft auf, über oder aus den

Hochauftriebsklappen, um den Auftrieb zu erhöhen. Allerdings wird

ein höherer Treibstoffverbrauch für solche Flugzeuge im Vergleich

zu konventionell startenden Flugzeugen (Conventional Take-Off and

Landing, CTOL) erwartet. Die Hauptgründe dafür sind der höhere

Triebwerksschub sowie die größeren Flügel und Leitwerke. Dadurch

steigen Flugzeuggewicht und Widerstand, was die erhofften Vorteile

neutralisieren oder sogar in einen Nachteil umkehren kann. Um

den Treibstoffmehrverbrauch solcher Flugzeuge zu quantifizieren,

hat das Bauhaus Luftfahrt eine Methode für den Konzeptentwurf

und Vergleich von STOL-Transportflugzeugen mit aktiven Hochauftriebssystemen

entwickelt.

Ein Kernaspekt bei entsprechenden Luftfahrzeugkonfigurationen

ist die Abhängigkeit zwischen Auftrieb, Geschwindigkeit und

Schub während Start und Landung. Schwerpunkte der Arbeit am

Bauhaus Luftfahrt waren somit die Modellierung der Triebwerkseigenschaften

und die Bestimmung der aerodynamischen Beiwerte

im Langsamflug. Für die Modellierung der Triebwerkseigenschaften

wurden skalierbare Tabellen mit der Simulationssoftware GasTurb

generiert. Die Basis für die Berechnung der aerodynamischen Beiwerte

lieferten Windkanaldaten der NASA. Des Weiteren wurden

Methoden für die Berechnung der Start- und Landebahnlänge sowie

der Langsamflugeigenschaften entwickelt, die in ein parametrisches

Modell für konventionelle Flugzeuge eingeflossen sind.

Mit diesem adaptierten Modell untersuchte das Bauhaus Luftfahrt

den Einfluss der Kurzstartfähigkeit auf die Dimension und die

Missionsleistungen eines Regionaljets mit Hochdeckeranordnung,

vier Triebwerken und einer Entwurfsnutzlast von 110 Passagieren

A predominant problem in the USA as well as in Europe is the

imminent capacity shortage of major hub airports. Further runway

extensions of airports are often difficult because of the stress acceptance

level of local residents and limited real estate availability.

One solution to this problem are Short Take-Off and Landing

(STOL) transport aircraft with blown flaps that use existing airport

infrastructure for take-off and landing to increase airport capacity.

Blown flaps systems use engine bleed/exhaust to blow on, over

or out of the flaps to increase the lift during low-speed aircraft

operation. Unfortunately, a higher fuel burn is expected for STOL

aircraft compared to Conventional Take-Off and Landing (CTOL) aircraft.

The main reasons for the fuel burn penalties are the engines’

higher thrust requirements and the larger wings and tails, which

increase the aircraft’s weight and drag, outweighing the achieved

benefits. In order to quantify the fuel burn penalty of such aircraft,

Bauhaus Luftfahrt developed a method for the conceptual design

and comparison of STOL transport aircraft with blown flaps.

A key aspect for such aircraft is the interdependence of thrust,

forward speed and aerodynamic forces during take-off and landing.

Consequently, the focus of this work was the modelling of lowspeed

engine characteristics and the determination of low-speed

aerodynamic coefficients. For the former, scalable engine performance

tables were generated with the engine simulation software

GasTurb. The low-speed aerodynamic coefficients were calculated

based on available NASA wind-tunnel data. Furthermore,

methods for the calculation of take-off and landing field lengths as

well as low-speed control characteristics were developed. A parametric

model for conventional aircraft was adopted according to

the above methods.

With this adapted model, the impact of the STOL capability

on the aircraft design and its overall mission performance was determined

for a high-wing, four-engine regional jet with a design

payload of 110 passengers and a design range of 1200 nautical

miles. The field requirement for the CTOL reference aircraft was

1900 metres for take-off and 1450 metres for landing.

To assess the fuel burn penalties of aircraft with blown flaps,

sowie einer Entwurfsreichweite von 1200 nautischen Meilen. > Bauhaus Luftfahrt modelled STOL aircraft with Upper Surface >

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 43


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

200 %

180 %

Mission Fuel Burn vs. Field Length

Treibstoffverbrauch und benötigte

Startstrecke (rechts):

Die Analyse des Bauhaus Luftfahrt hat den

Mehrverbrauch verschiedener kurzstartfähiger

Flugzeugkonzepte verglichen.

Fuel burn and field length (right):

An analysis carried out at Bauhaus Luftfahrt

compared the fuel burn penalties of different

concepts utilizing blown flap systems.

Fuel Burn Penalty (%)

160 %

140 %

120 %

100 %

80 %

60 %

40 %

20 %

0 %

Externally Blown Flaps

Advanced Internally Blown Flaps

Internally Blown Flaps (air extraction from exhaust)

Internally Blown Flaps (air extraction from bypass)

Upper Surface Blown Flaps

600 700 800 900 1000 1100

Field Length (m)

44

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Upper Surface Blown Flap

Externally Blown Flap

2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Advanced Internally Blown Flap

Boundary Layer Control Slot

Boundary Layer Control Slot

Control Flap

Jet Flap Exit

Variable Cavity Flap Duct

Darstellung aktiver Hochauftriebssysteme

mit angeblasenen Klappen:

Verkürzung der benötigten Startbahnlänge,

aber auch ein bis zu 106 Prozent höherer

Verbrauch.

Drawings of active high-lift systems with

blown flaps:

Reduction of the required take-off length, but

fuel burn increases of up to 106 percent.

Die Bahnlängenanforderungen für die konventionelle Version betrugen

1900 Meter für den Start und 1450 Meter für die Landung.

Um demgegenüber die Eigenschaften von Flugzeugen mit Kurzstarthilfen

zu ermitteln, hat das Bauhaus Luftfahrt STOL-Flugzeuge

mit den aktiven Hochauftriebssystemen Upper Surface Blown Flaps

(USB), Externally Blown Flaps (EBF), Advanced Internally Blown

Flaps (AIBF) und Internally Blown Flaps (IBF) modelliert und dabei

die spezifischen Triebwerksmodelle und aerodynamischen Daten

verwendet. Für das IBF-System wurden zwei unterschiedliche

Entnahmeoptionen der Triebwerksluft berücksichtigt, zum einen

aus dem Mantelstrom, zum anderen aus dem Abgasstrahl des

Triebwerks. Jedes der genannten Flugzeuge wurde für Start- und

Landebahnlängenanforderungen zwischen 700 und 1000 Metern

dimensioniert. Dabei wurden die Steigratenanforderungen für den

Start und den Anflug, mit allen vier Triebwerken sowie bei Ausfall

eines Triebwerks, berücksichtigt.

Für eine Bahnlängenanforderung von 1000 Metern liegt der

Treibstoffmehrverbrauch im Vergleich zum konventionellen Referenzflugzeug

bei 19 Prozent für das Flugzeug mit AIBF und 106 Prozent

für das Flugzeug mit USB (siehe Abbildung). Das IBF-Flugzeug

mit Abgasluftentnahme hat einen Treibstoffmehrverbrauch von 27

Prozent, mit der Mantelstromentnahme sind es 31 Prozent. Mit EBF

verbraucht das Flugzeug 35 Prozent mehr Kerosin. Der sehr hohe

Mehrverbrauch für das USB-Flugzeug ist durch den hohen Widerstand

im Reiseflug aufgrund der Triebwerksinstallation auf der Flügeloberseite

begründet. Der Zusammenhang zwischen Bahnlänge

und Treibstoffverbrauch zeigt, dass mit sinkender Bahnlänge der

Treibstoffverbrauch ansteigt.

Die am Bauhaus Luftfahrt entwickelte Methode bietet Flugzeugdesignern

eine Möglichkeit, kurzstartfähige Luftfahrzeuge

auszulegen und zu bewerten, und leistet somit einen wertvollen

Beitrag bei der Kompromissfindung zwischen Kapazitätserhöhung

und Umweltverträglichkeit.

Blown Flaps (USB), Externally Blown Flaps (EBF), Advanced Internally

Blown Flaps (AIBF) and Internally Blown Flaps (IBF) using

the unique low-speed engine models and low-speed aerodynamic

data. Moreover, two different engine air off-take options were

studied for the IBF: air extraction both from the bypass of the engine

and from the exhaust. Each of the above aircraft was sized for

different take-off and landing field length requirements, namely

between 700 and 1000 metres with required climb gradients assuming

all engines operative as well as one engine inoperative.

For a take-off and landing field length requirement of 1000

metres, the overall mission performance comparison (see figure)

shows fuel burn penalties of 19 percent for the AIBF aircraft and

106 percent for the USB aircraft compared to a conventional reference

aircraft. The IBF aircraft with exhaust extraction has a fuel

burn penalty of 27 percent while the same aircraft with bypass

extraction consumes 31 percent more fuel than the CTOL reference

aircraft. The EBF aircraft has a fuel burn penalty of 35 percent. The

very high fuel burn penalty of the USB aircraft results from an additional

cruise drag penalty due to the engine installation over the

wings. The tradeoff between field length and fuel burn shows that

with decreasing field length the fuel burn penalty increases.

The method developed by Bauhaus Luftfahrt provides a possibility

to size and assess STOL aircraft and makes a valuable contribution

to the efforts to find the best compromise between capacity

increase and environmental friendliness.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 45


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Fortschritte und Perspektiven

alternativer Luftfahrt-Kraftstoffe

Progress and perspectives

of alternative fuels in aviation

Vor dem Hintergrund des Wandels von Gesellschaft und Industrie

hin zur Nutzung erneuerbarer Energien wird auf lange Sicht

auch die Luftfahrt nicht wie bislang ausschließlich auf fossile

Kraftstoffe zurückgreifen können. Der Umstieg von fossilen auf erneuerbare

Energieträger wird von drei Faktoren getrieben. Neben

der endlichen Verfügbarkeit fossiler Rohstoffe und dem weltweit

steigenden Mobilitätsbedarf ist der wichtigste Treiber die dringende

Notwendigkeit, den globalen Klimawandel zu begrenzen.

Kraftstoffeinsparungen alleine durch technische Lösungen, wie

weiter optimierte Triebwerkskonfigurationen oder ein verbessertes

Management der Flugbewegungen, werden die prognostizierten

Zuwächse im Luftverkehrsaufkommen nicht dauerhaft kompensieren

können. Die einzige Möglichkeit zur effektiven Reduktion der

Emissionen liegt in der Verwendung erneuerbarer Kraftstoffe. Auf

diese Weise würde der Kohlenstoffkreislauf geschlossen und die

Atmosphäre nicht mit zusätzlichem Kohlenstoff aus fossilen Quellen

belastet.

Die alternativen Kraftstoffoptionen für die Luftfahrt können

in drei Kategorien unterteilt werden: „drop-in“-fähige Kraftstoffe,

nicht „drop-in“-fähige Kraftstoffe und elektrische Energiespeicher

[siehe Seite 49]. Als „drop-in“-fähige Alternativen werden Kraftstoffe

bezeichnet, die ohne Änderungen an der bestehenden

Infrastruktur und den Flugzeugen eingesetzt werden können. So

können beispielsweise Tanksysteme, Leitungen und Triebwerke

beibehalten und es kann auf bestehende Technologien für den

Transport, die Lagerung und die Betankung zurückgegriffen werden.

In die Kategorie der nicht „drop-in“-fähigen Kraftstoffalternativen

fallen beispielsweise Wasserstoff, Flüssiggas und Alkohole.

„Drop-in“-fähige alternative Kraftstoffe stellen zumindest

kurz- bis mittelfristig die vielversprechendsten Optionen dar, da

keine technischen Hindernisse bei ihrer Implementierung bestehen

und die Synthese aus einer großen Vielfalt regenerativer

Rohstoffe auf etablierten Verfahrenswegen möglich ist. Mit der

In the present context of transition within our society, industry and

economy from fossil fuels to the implementation of renewable energy,

commercial aviation will have to contribute its share to this

development. The substitution of fossil fuels by renewable energy

carriers is driven by three factors: the limited availability of fossil

resources, the worldwide increasing demand for mobility and, most

importantly, the necessity to mitigate global climate change. As

the emission reduction through increased fuel efficiency from optimised

engine configurations or improved air traffic management

will be insufficient to permanently compensate for the predicted

growth of the aviation sector, the only possible way to substantially

and sustainably reduce aviation’s greenhouse gas emissions is the

use of renewable fuels. This approach establishes a closed carbon

cycle that prevents the further release of fossil carbon into the atmosphere.

Alternative fuels for aviation can be divided into three basic

categories: fuels with “drop-in” capability, fuels without “drop-in”

capability, and electric energy carriers [see page 49]. The denotation

“drop-in” means that such fuels can be applied without adaptation

of the aircraft and its systems or the fuel distribution network. The

fuel can be used “as is” in current aircraft and can furthermore be

stored and distributed with the existing infrastructure. In contrast,

fuels without drop-in capability, such as hydrogen, liquid natural

gas and alcohols, require changes to infrastructure and aircraft.

On a short- and medium-term time scale, drop-in fuels represent

the most promising option as the technical threshold for implementation

is particularly low. In addition, a wide variety of biomass

can be used as a feedstock for well-established drop-in fuel production

pathways.

Closely connected with the usage of biomass for fuel production

are several critical aspects, mostly of an ecological and social

nature, commonly summarised under the term “sustainability”. Additionally,

the economic competitiveness of biofuels and the global

Nutzung von Biomasse zur Kraftstoffproduktion sind jedoch auch availability of sustainable biomass are in the focus of research at

eine Reihe kritischer Fragen verbunden, vor allem im Hinblick > Bauhaus Luftfahrt.

>

46

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Drei Kategorien erneuerbarer Energiesysteme, die am Bauhaus Luftfahrt

erforscht werden:

„Drop-in“-fähige Kraftstoffe (oben) können in bestehenden Flugzeugen und

mit existierender Infrastruktur verwendet werden während „non drop-in“-

fähige Alternativen (Mitte) Änderungen am technischen System voraussetzen,

genauso wie vollelektrische Systeme (unten), die ebenfalls untersucht

werden.

Three major categories of renewable energy systems for aviation undergoing

research at Bauhaus Luftfahrt:

Drop-in capable fuels (top) can be used in existing aircraft and with existing

infrastructure while non-drop-in fuels (middle) require modifications to the

technical system, as do all-electrical power systems (bottom) which are also

studied.

Sunlight

Biomass

Solar reactor

Photovoltaic

panel

Fuel cell

Battery

Combustion engine/

state-of-the-art turbofan

Electric engine

Radiation energy

CO 2

H 2 Fischer-

C X

H Y

CO

Tropsch

Chemical energy

O 2

H 2

O

Radiation energy

H 2

Electrical energy

Chemical energy

H 2

O

“Drop-in“ fuel

(Example: Biofuels)

“Non-drop-in“ fuel

(Example: Hydrogen)

Radiation energy

Electrical energy

Electrical energy

Electrical energy carrier

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 47


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

auf ökologische und soziale Aspekte, die allgemein unter dem

Begriff Nachhaltigkeit zusammengefasst werden können. Aber

auch Fragen zur Wirtschaftlichkeit von Biokraftstoffen und deren

Verfügbarkeit sind Gegenstand von Untersuchungen am Bauhaus

Luftfahrt.

Diese Diskussionen werden auch auf politischer Ebene intensiv

geführt. Um eine wissenschaftliche Grundlage für zukunftweisende

politische Entscheidungen im Zusammenhang mit der

Einführung von Biokraftstoffen in der Luftfahrt zu schaffen, hat die

Europäische Kommission die Studie „Sustainable Way for Alternative

Fuels and Energy for Aviation“ (SWAFEA) initiiert, die nach

zweijähriger Laufzeit im Frühjahr 2011 endete. Die Studie wurde

unter Beteiligung von Vertretern sämtlicher Bereiche des Luftfahrtsektors

durchgeführt, darunter Fluglinien, Flugzeugbauer, Kraftstoffproduzenten,

Nichtregierungsorganisationen, Forschungseinrichtungen

und Universitäten. Das Bauhaus Luftfahrt gehörte

dem Kernteam der Studie an, leitete in dieser Funktion mehrere

Arbeitspakete und organisierte zwei internationale Konferenzen.

Während die technische Machbarkeit bei der kommerziellen

Implementierung alternativer Kraftstoffe kein prinzipielles Problem

darstellt, wurden im Rahmen von SWAFEA die Verfügbarkeit von

Biomasse und der Aufbau ausreichender Prozesskapazitäten in

Raffinerien als kritische Faktoren identifiziert. Unabhängig davon

hat das Bauhaus Luftfahrt es sich bereits zur Aufgabe gemacht,

diesbezüglich das globale Bio-Energiepotenzial sowie kurz- und

langfristige Kraftstoffalternativen zu bewerten und vielversprechende

Forschungs- und Entwicklungspfade aufzuzeigen.

The impact of a widespread utilisation of biofuels gives rise to

intense political discussions. In order to support scientifically informed

political decisions regarding the implementation of biofuels

in aviation, the European Commission initiated a study entitled

“Sustainable Way for Alternative Fuels and Energy for Aviation”

(SWAFEA), a two-year project which was completed in spring

2011. The study was performed by stakeholders from all areas of

aviation such as airlines, airframers, fuel producers, non-governmental

organisations, research institutes and universities. Bauhaus

Luftfahrt contributed as a member of the core team as well as

a leader in several work packages, and organised two international

stakeholder conferences.

It transpired that the technical feasibility of the commercial

deployment of alternative fuels is proven. The SWAFEA study

singled out the availability of biomass and the scaling of process

capacity of refineries as the critical factors. At this time, Bauhaus

Luftfahrt has already made progress in independent research to

assess the global bioenergy potential as well as short- and longterm

alternative fuels, and to identify promising paths for research

and development.

48

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Elektrisches Fliegen:

Perspektiven für Lösungen in

der kommerziellen Luftfahrt

Electric flight:

Perspectives of solutions for

commercial aviation

Das vollelektrische Flugzeug ist der radikalste Ansatz bei der Entwicklung

einer neuen und langfristigen Energieperspektive für

die Luftfahrt. Batteriebetriebene Flugzeuge bieten die größtmögliche

Flexibilität in der Wahl der Primärenergie und besitzen somit

das Potenzial, die Auswirkungen der Luftfahrt auf die Umwelt zu

minimieren.

Das Bauhaus Luftfahrt untersucht grundlegend die Realisierbarkeit

und das Innovationspotenzial des elektrischen Fliegens

durch eine Bewertung von Schlüsseltechnologien elektrischer

Energiesysteme und Architekturen von Hybridsystemen, die auch

Brennstoffzellen oder turboelektrische Generatoren beinhalten.

Obwohl es noch ein langer Weg sein wird, bevor elektrisch

angetriebene Verkehrsflugzeuge in Betrieb gehen, wurde das Prinzip

des batteriebetriebenen Flugzeugs bereits am 21. Oktober 1973

erfolgreich demonstriert. Damals absolvierte ein Motorsegler vom

Typ HB-3 seinen neun Minuten dauernden Erstflug mit einem elektrischen

10-Kilowatt-Motor und 125 Kilogramm Nickel-Cadmium-

Batterien.

Die erhebliche Weiterentwicklung der Batteriekapazitäten erlaubt

heutigen Kleinflugzeugen bereits Flugzeiten von bis zu zwei

Stunden. Getrieben durch die Frage nach einer möglichen Nutzung

dieser Technologien im kommerziellen Luftverkehr, erforscht das

Bauhaus Luftfahrt in einem interdisziplinären Antritt Systemarchitekturen

und die möglichen Vorteile jener Technologien. Diese

Aufgabe erfordert ein fundiertes physikalisches Verständnis der

Wissenschaft sowie der Technologien der Energiespeicherung und

-wandlung und ihrer zukünftigen Materialien.

Die Realisierbarkeit des elektrischen Fliegens ist im Wesentlichen

bestimmt durch das Verhältnis der Leistung zum Gewicht des

Energiesystems. Die Metriken der Realisierbarkeit und die möglichen

Vorteile werden bestimmt durch die Exergie und Leistungsdichte

des elektrischen Energie- und Antriebssystems (siehe Seite

30). Die Exergie ist der Teil der Energie, der vollständig in Nutzarbeit

umgewandelt werden kann, und bestimmt die Zeitdauer, über

die das elektrische System eine gewisse Leistung abgeben kann.

The all-electric aircraft is the most radical approach in developing

a new long-term energy perspective for aviation. Battery-powered

flight provides the ultimate flexibility in the choice of the primary

energy and potentially minimises the environmental footprint of

aviation through in-flight emissions.

Bauhaus Luftfahrt investigates the feasibility and innovation

potential of electric flying through the evaluation of key electric

power technologies as well as hybrid system architectures, where

electricity is provided by fuel cells or turbo-electric engines.

Though it might be a long way before commercial airliners silently

grace the skies powered solely by electricity, the basic principles

of battery-powered aircraft were successfully demonstrated

decades ago when on October 21, 1973 an HB-3 motorglider performed

a nine-minute flight with a ten-kilowatt electric motor and

125 kilograms of nickel-cadmium batteries.

Since then, the substantial enhancement in specific battery

capacity has today led to demonstrated flight times of light aircraft

of about two hours. Bauhaus Luftfahrt is conducting interdisciplinary

research in order to explore the long-term feasibility, technical

potential, system architectures and the possible advantages of this

technology to power larger transport aircraft. This task requires a

profound physical understanding of the science and technology of

energy storage and conversion, and of future materials.

The feasibility of electric flight is mainly determined by the

performance-to-weight ratio of its energy system. The metrics

for the feasibility and potential benefits are in essence the exergy

and power densities of electric power and propulsion systems

(see page 30). Exergy is the part of the energy that can be entirely

transformed into useful work and determines how long a certain

level of electrical power can be sustained. In contrast to automotive

systems which can run even with a low power demand, aviation

systems need to achieve a threshold power level in order to

become airborne. In addition, for a transport aircraft to travel over

a distance of 1000 kilometres, an exergy storage density of approximately

800 watt-hours per kilogram, that is four times the current

Im Gegensatz zum Automobil, welches auch mit geringem Leistungsaufwand

fahren kann, müssen Systeme in der Luftfahrt > Batteries, motors and fuel cells are therefore at the core

commercial battery capacity, is required.

>

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 49


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

Erstflug der MB-E1 (rechts):

Das erste rein elektrisch betriebene Flächenflugzeug

hob bereits am 21. Oktober 1973 ab.

Maiden flight of the MB-E1 (right)

The first electrically powered fixed-wing

aeroplane already took to the air on

October 21, 1973.

Power

generation

Power

consumption

Architektur des Energiesystems eines

Flugzeugs:

Elektrische Komponenten könnten Flugzeugbauern

zahlreiche kombinatorische Möglichkeiten

eröffnen.

Storage

Generator

Motor

Prop

Architecture of an aircraft’s energy system:

Electric components could open up a variety of

combinatorial possibilities to aircraft designers.

Battery

Capacitor

Fuel cell

Power management and distribution

Motor

Motor

Motor

Actuators

Avionics

Environmental

control unit

Ducted

prop

Counterrotating

prop

Distributed

props

Energy collector

Cabin

Anti-ice

Fuel flow Mechanical power Electrical power

100

10

Specific exergy in KWh/kg

liquid H 2

Density of water

Hydrogen

Kerosene

Lithium battery (experimental)

Lithium battery (commercial)

Energy

Exergy

Energy

Exergy

Energy

Exergy

Energy

Exergy

Vergleich des Energie- und Exergieinhalts

verschiedener Energieträger:

Neueste technologische Entwicklungen legen

nahe, dass die Technologielücke zwischen Batterien

und Kerosin vom Faktor 56 (basierend auf

der Energie) auf den Faktor 25 oder sogar den

Faktor acht (basierend auf der Exergie) reduziert

werden könnte, wodurch elektrisches Fliegen

auch für Transportmissionen realisierbar würde.

1

0.1

0.001

gas. H 2

10

0.01

0.1

1

8x 25x 56x

100

Energy density in KWh/l

Comparison of energy and exergy content of

various energy carriers:

Latest technological developments suggest that

the gap between battery- and kerosene-powered

systems might be reduced from 56 (based

on energy) to a factor of 25 or even 8 (based

on exergy), which brings electric flight into the

realm of realisation for transport missions.

50

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


2

Innovative Lösungsansätze

Innovative solutions

eine Mindestleistung zur Verfügung stellen, damit das Flugzeug

abheben kann. Des Weiteren werden für ein Transportflugzeug,

das 1.000 Kilometer weit fliegen soll, circa 800 Wattstunden pro

Kilogramm an Exergiedichte der Batterien benötigt. Das ist circa

das Vierfache heutiger kommerzieller Batterien.

Batterien, Motoren und Brennstoffzellen sind daher im Fokus

der Untersuchungen zum elektrischen Fliegen im Bauhaus Luftfahrt.

Die Leistungs-„Lücke“ zwischen heutigen Batterie-Technologien

und mit Kerosin betriebenen Antriebssystemen könnte durch

kürzlich vorgestellte nanostrukturierte Elektrodenmaterialien für

Lithiumbatterien wesentlich verringert werden. Dieser sprunghafte

Fortschritt in der Nanotechnologie und der Materialwissenschaft

bringt elektrisches Fliegen bereits näher an die Realität als

allgemein angenommen wird.

Die physikalische Möglichkeit von Hochtemperatur-supraleitenden

elektrischen Motoren und Generatoren, spezifische Leistungen

deutlich über 15 Kilowatt pro Kilogramm zu erreichen,

zeigt, dass supraleitende Maschinen theoretisch das Potenzial

haben, Turbinentriebwerke zu übertreffen.

Komponenten und Systemarchitekturen für das vollelektrische

Flugzeug eröffnen dazu neue Möglichkeiten im Flugzeugentwurf,

wie zum Beispiel die Integration verteilter Antriebssysteme. Im

Wesentlichen bietet elektrisches Fliegen neue Perspektiven der

Effizienzsteigerung sowie der Agilität und zudem Vorteile bei

der Wartung und Lärmreduzierung von zukünftigen Flugzeugkonzepten.

of Bauhaus Luftfahrt’s electric flight research. The “gap” in performance

between today’s battery technologies and kerosene-fuelled

propulsion systems is significantly reduced by recent nanostructured

electrode material developments for lithium batteries. These

step-change advancements in nanotechnology and material science

bring electric flight closer to realization than generally assumed.

Likewise, developments in fuel cells, electric motors and generators

are observed by the Bauhaus Luftfahrt future technology

radar. The physical possibility of high-temperature superconducting

electric motors and generators to achieve specific powers well

above 15 kilowatts per kilogram shows that superconducting devices

have the theoretical potential to outperform turbo-engines.

Research in components and system architectures for the allelectric

aircraft also provides new degrees of freedom in system

design such as distributed propulsion. In essence, electric flight

unravels new perspectives in efficiency gains, agility, maintenance

benefits and noise reduction for a variety of future aircraft

concepts.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 51


Resources

3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Neue Wege in Methoden und Prozessen

New Ways in methods and processes

Economic developments

GDP growth

Available income

Global middle class

Currency exchange rates

Ways of living and orientation

towards leisure time

Supply

Ecological awareness

52

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Air Travel

3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Means of transportation

Climate change

Regional Development

Costs

Population development

and structures

Technology

Population growth

Ageing society

Urbanization

Emerging Megacities

Prices

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 53


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Politics

Regulation

Liberalisation

Funding

World Trade

Means of communication

Demand

54

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Die Ideen der Menschen effektiv nutzen

Effectively using people’s ideas

Dr. Gernot Stenz

„Neue Wege“ im Wissensmanagement

“New Ways” in Knowledge Management

Sehr geehrte Damen und Herren,

die Verbreitung und Nutzung von Wissen ist von besonderer

Bedeutung in der Luftfahrtindustrie. Die langen Entwicklungsund

Betriebsphasen des Produktes „Flugzeug“ erfordern besondere

Anstrengungen, um Wissen zu sammeln und dauerhaft

nutzbar zu machen.

Auf dem Gebiet des Wissensmanagements beschreitet

das Bauhaus Luftfahrt „neue Wege“ im Bezug auf die sozialen

Randbedingungen und die Implikationen von Methoden, Prozessen

und Technologien. Im Mittelpunkt stehen dabei neue

Konzepte, die eine Zusammenarbeit von Menschen ermöglichen

oder erleichtern. Dabei kann es sich um aktuelle Trends

der Informationstechnik wie Web-2.0-Anwendungen oder

„Crowd Sourcing“ handeln, aber auch um Fragestellungen

aus dem Luftfahrtsektor, wie der konsistenten Integration von

an verschiedenen Orten erstellten Flugzeugentwürfen.

Einer unserer „neuen Wege“ ist die Anwendung von

„Open Source“, um Softwareprojekte in der Luftfahrtbranche

dezentral und kollaborativ durchzuführen. Die freie Verfügbarkeit

aller Bestandteile eines Programms ermöglicht

es Entwicklern wie Anwendern, ihre Unabhängigkeit zu bewahren,

ein effektives Qualitäts- und Änderungsmanagement

zu betreiben, die Kosten zu senken und die Software an ihre

Bedürfnisse anzupassen. Das Wissensmanagement bedient

sich dieses Konzepts, um eine freie Kommunikations- und

Austauschplattform für den Flugzeugentwurf zu entwickeln.

Das Ziel des Bauhaus Luftfahrt ist es, Antworten auf die

Fragen zu finden, die sich dem Luftverkehr in den kommenden

Jahrzehnten stellen werden. Über das Wissensmanagement

ebnet die Informatik dabei „neue Wege“ zur effektiven Nutzung

der dabei gesammelten Informationen.

Dear Sir or Madam,

The dissemination and use of knowledge is of particular

importance to the aeronautics industry. The long periods of

development and operation of an aircraft product require special

efforts in order to collect knowledge and make it usable

on a sustained basis.

In knowledge management, Bauhaus Luftfahrt is breaking

new ground regarding the social context and the implications

of new methods, processes and technologies. New

concepts that enable and foster human collaboration are

taking the centre stage here. These may be new trends in

information technology such as Web 2.0 applications or

“crowdsourcing”, or they may also arise from questions of

the aeronautics sector such as the consistent integration of

distributed aircraft developments.

One of our “New Ways” is the application of “opensource”

to the aeronautics sector in order to implement software

projects in a decentralised and cooperative manner.

The free accessibility of all elements of a software product

enables programmers and users to maintain their autonomy,

enforce an effective quality and change management, lower

costs and adapt software to their specific needs. Bauhaus

Luftfahrt utilises this concept in order to develop a free communication

and exchange platform for conceptual aircraft

design.

It is the aim of Bauhaus Luftfahrt to find answers for

questions regarding aeronautics that will arise in the coming

decades. Through knowledge management, informatics pave

“New Ways” for the effective use of information gathered in

this process.

Ihr / Your

Dr. Gernot Stenz

Leiter Wissensmanagement /

Head of Knowledge Management

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 55


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Informationsmärkte

und Ideenbörsen

Information

aggregation markets

Zu den Aufgaben des Bauhaus Luftfahrt gehören die kontinuierliche

Erfassung, Bewertung und Klassifizierung von neuen Konzepten

und Technologien für die Luftfahrt. Heutzutage werden solche

Aufgaben meist von einzelnen Experten oder kleinen Gremien

wahrgenommen. Mit den kollaborativen Möglichkeiten, welche

die Web-2.0-Technologien auch für Unternehmen bieten, rückt jedoch

auch eine größere Teilnehmerschaft in den Fokus.

Bisher wurden für solche kollaborativen Arbeiten hauptsächlich

Wikis, Blogs oder soziale Netzwerke herangezogen. In letzter

Zeit gewinnen sogenannte „Information Aggregation Markets“

zur kollaborativen Bewertung und Klassifizierung von Themen an

Bedeutung. Bei diesen virtuellen Börsen handeln die Teilnehmer

Aktien zu bestimmten, teils selbst definierten Themen oder Ideen.

Die aus dem Handel resultierenden hohen Preise werden dabei als

Zustimmung oder Einigkeit in Bezug auf die jeweiligen Vorschläge

interpretiert und entsprechend niedrige Preise als fehlende Zustimmung

oder Uneinigkeit.

Das Bauhaus Luftfahrt untersucht diesen Ansatz hinsichtlich

der Bewertung von neuen Ideen und zukünftigen Konzepten. Bei

einer ersten Studie innerhalb des EU-Projekts CREATE haben die

Workshop-Teilnehmer ihre Konzeptideen bereits durch einen solchen

Aktienhandel bewertet.

Der Einsatz von Marktmechanismen bietet einige Vorteile.

Meinungen können intuitiv gesammelt werden, das Ergebnis wird

durch einen einzelnen Wert repräsentiert und verschiedene Perspektiven

erfahren eine gleichberechtigte Berücksichtigung. Die

Sammlung von Informationen erfolgt zudem kontinuierlich, zeitnah

und in einem breiten Spektrum. Somit schafft der Marktmechanismus

einen hohen Teilnahmeanreiz und zeigt eine gute Skalierbarkeit

und Effizienz.

The continuous evaluation, assessment and ranking of new concepts

and technologies for aeronautics are among the core tasks

of Bauhaus Luftfahrt. Nowadays these are typically performed by

single experts or small committees. With the advent of collaborative

technologies of the Web 2.0 era and their corporate adoption,

greater participation in these tasks has become possible.

Typically wikis, blogs or social networks are associated with

such approaches as they allow for the collaborative creating and

sharing of information. Among Web 2.0 technologies, information

aggregation markets have recently gained interest for their ability

to collaboratively assess and rank topics or ideas. Basically these

virtual stock markets allow participants to trade shares in various,

often user-generated topics. High stock prices are interpreted as a

strong consent for the respective topic or idea whereas low prices

indicate rejection or dissent.

Bauhaus Luftfahrt investigates this approach for its potential

of assessing new ideas and concepts for the future of mobility. In

a first study conducted within the European Union-funded project

CREATE, workshop participants have already ranked their ideas for

the future of air transport by trading shares of the individual ideas.

Such a market approach provides several benefits. Subjective

opinions can be aggregated by an intuitive mechanism, whose

result is represented by a single value. Multiple perspectives are

equally incorporated through the “market” approach. Moreover,

the aggregation of information is carried out continuously and in

real-time as well as in a broad spectrum. Consequently, the market

mechanism provides incentives for information contribution in line

with good scalability and efficiency.

56

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Nutzeroberfläche des Ideenmarktes (links):

Fortschrittliche Entwicklungen der Luftfahrt

werden wie Aktien gehandelt und somit von

den Teilnehmern bewertet.

Graphical interface of an idea market (left):

Participants trade novel aviation concepts and

technologies like shares and hence evaluate the

most promising ones.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 57


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

CREATE – Förderung

innovativer Ideen für

die Luftfahrt Europas

CREATE – Facilitating

innovative ideas for

European aeronautics

Die Realisierung von systemübergreifenden Innovationen in der

Luftfahrt gestaltet sich zunehmend schwieriger. Hierzu tragen

Faktoren wie hohe Entwicklungs- und Zertifizierungskosten sowie

jahrzehntelange Produktlebenszyklen bei. Um den Herausforderungen

an die europäische Luftfahrt jenseits des Jahres 2040 begegnen

zu können, hat sich das Bauhaus Luftfahrt seit Ende 2008

am zweijährigen Projekt CREATE (CREating innovative Air transport

Technologies for Europe) beteiligt.

In diesem von der Europäischen Kommission in Auftrag gegebenen

Projekt haben die Wissenschaftler einen Prozess entworfen

und getestet, der dazu dienen soll, die Entwicklung und Erfassung

von innovativen Ideen, Know-how und Technologien anzuregen

sowie grundlegende Fortschritte in der Luftfahrt in der zweiten

Hälfte dieses Jahrhunderts zu ermöglichen. Die Abschätzung des

zukünftigen Nutzens von Ideen für neue und umfassende Luftfahrtsysteme

ist speziell mit dem anvisierten langen Zeithorizont sehr

schwierig. Gleichzeitig ist klar, dass es nur ein sehr kleiner Teil dieser

Ideen von der Konzept- zur Realisierungsphase schaffen wird.

Deshalb entwickelte das Bauhaus Luftfahrt für den mehrstufigen

CREATE-Prozess verschiedene Elemente, um neue Ideen zu

generieren, sie in einem weiteren Schritt nach einer Reihe von

Kriterien zu bewerten und zu selektieren und schließlich die erfolgversprechendsten

davon in einer sogenannten Inkubationsphase

ohne kommerziellen Druck auf ihre Realisierbarkeit hin zu überprüfen.

Die Empfehlung zur Einführung von entsprechenden Fördermechanismen

wird voraussichtlich im Rahmen der kommenden

EU-Forschungsprogramme umgesetzt.

The realisation of multi-system innovation in the aeronautics sector

is becoming increasingly difficult. This is caused by a number

of factors such as high development and certification costs or

product life cycles spanning several decades. In order to be able

to meet the challenges within European aviation beyond the year

2040, Bauhaus Luftfahrt has actively participated in the twoyear

CREATE (CREating innovative Air transport Technologies for

Europe) project.

Within this project, launched by the European Commission

at the end of 2008, the scientists designed and demonstrated a

process to stimulate the development and the capture of innovative

ideas, know-how and technologies to enable step changes in

air transport in the second half of this century. The assessment

of the potential benefit of new ideas for comprehensive air transport

systems is very difficult, in particular with the long time frame

envisaged in mind. At the same time it is clear that only a small

fraction of these ideas will make it beyond concept phase and into

the realisation phase.

Bauhaus Luftfahrt has therefore developed different elements

for the multi-stage CREATE process. First, one for generating new

ideas, followed by another one for assessing and down-selecting

the ideas in a further step according to a given set of criteria. And

finally, for testing the most promising ideas in a so-called incubation

phase, protected from commercial pressures, with respect

to their realisation potential. The recommendation to introduce

respective aid mechanisms is expected to be implemented in

upcoming research programmes of the European Union.

58

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Individuals

Submissions that

comply with the

assessment criteria

Submissions that are accepted

as suitable for incubation on a

ranked list

Structured phase

Creative phase

Enterprises

Creative

workshop

Idea

portal

Expand

Combine

Develop

Review

Assessment

panels

Independent

experts

Incubation

Incubation

contractor

The originators

Independent

experts associated

with the portal

Enterprises

Mehrstufiger CREATE-Prozess:

Das Bauhaus Luftfahrt hat mehrere Elemente zur Gewinnung neuer Ideen, beispielsweise für zukünftige

Flugzeugkonzepte, beigetragen.

The multi-staged CREATE process:

Bauhaus Luftfahrt contributed several elements to the generation of ideas, for instance of novel

aircraft concepts.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 59


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Modellintegration

im Flugzeugentwurf

Model integration

in aircraft design

Der Entwurfsprozess von Flugzeugen wird frühzeitig in verschiedene

Disziplinen wie beispielsweise Aerodynamik oder Strukturmechanik

aufgeteilt. Dabei wird auch ein zunächst einheitliches

Modell in mehrere Modelle aufgespalten.

Für den Erfolg dieses Entwicklungsprozesses ist es entscheidend,

dass diese Modelle nicht erst am Ende zu einem konsistenten

Ergebnis zusammengeführt werden. Auch während des Prozesses

besteht die Notwendigkeit, die unterschiedlichen Modelle

konsistent zu halten und eine gegenseitige Interaktion der Disziplinen

zu ermöglichen.

Im Forschungsbereich Modellintegration sucht das Bauhaus

Luftfahrt nach Möglichkeiten, diesen Anforderungen zu begegnen

und dabei den Automatisierungsgrad zu erhöhen. In einem ersten

Schritt soll dabei die Entwicklung eines Metamodells die Transformation

von verschiedenartigen Flugzeugmodellen in eine einheitliche

Repräsentation und dadurch einen effizienten Abgleich

ermöglichen.

Ein erster Vorschlag des Bauhaus Luftfahrt für ein solches

Metamodell wurde beim International Council of the Aeronautical

Sciences (ICAS) 2010 einem luftfahrtorientierten Fachpublikum

präsentiert.

Im nächsten Schritt entwickelt das Bauhaus Luftfahrt nun

eine Methodik, um Modelltransformationen effizienter generieren

zu können. Diese sollen vorhandene Daten in eine durch das Metamodell

vorgegebene Struktur übersetzen. Eine große Herausforderung

stellt dabei die automatische Erfassung von Bedeutung und

Kontext der einzelnen Modelldaten dar.

Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Entwicklung des

Conceptual Design Tool (CDT) ein und werden dort auch an realen

Daten aus dem Konzeptentwurf von Flugzeugen erprobt. CDT dient

damit in diesem Forschungsbereich auch als Plattform, um Technologien

evaluieren und Demonstratoren realisieren zu können.

Early in the process, the design of aircraft is split into different

groups representing numerous disciplines, for example aerodynamics

or structural mechanics. Thereby, an initially all-comprising

model is subdivided into several models specific to the respective

disciplines.

It is critical for the success of such a development process to

synchronise these different models frequently before the end of

the project to keep the models consistent and to allow for interaction

between disciplines. The goal of Bauhaus Luftfahrt’s model

integration project is to investigate methods and tools which have

the potential to meet these challenges and at the same time increase

the automation of model integration.

A first step was the development of a metamodel which enables

the integration of different conceptual aircraft models into a

unified representation in order to match them efficiently. A proposal

by Bauhaus Luftfahrt for such a metamodel was presented

to an aviation expert audience at the International Council of the

Aeronautical Sciences (ICAS) 2010 conference.

Model transformations translating existing aircraft models

into the aforementioned structure will be the focus of upcoming

research at Bauhaus Luftfahrt. Currently, a methodology is developed

which should eventually make the generation of such model

transformations more efficient. The automated inference of semantics

and context of model data is seen as a big challenge here.

The knowledge obtained during this research is incorporated into

the development of the Conceptual Design Tool (CDT). On the one

hand, CDT allows the testing of Bauhaus Luftfahrt’s approach using

real data, while on the other hand it serves as a platform to

evaluate specific technologies and realise demonstrators.

60

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Im Bauhaus Luftfahrt entwickeltes Metamodell:

Die Transformation von verschiedenartigen Flugzeugmodellen in eine einheitliche

Repräsentation ermöglicht einen effizienten Abgleich.

Meta-model developed at Bauhaus Luftfahrt:

The transformation of different aircraft models allows for an efficient comparison.

Meta-model

Parameter

Value

Coupling

Assignment

General architecture

Excel

C23

Draft.xls

MTOW

25000kg

Overall aircraft model

MTOW

25000kg

Mission performance

Matlab

Structure

CATIA

Aerodynamics

AVL


wing.avl

Chord angle

3.2 °

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 61


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

CDT – Open-Source-Werkzeug

für den Flugzeugentwurf

CDT – An open-source tool

for conceptual aircraft design

Open Source, die freie Zugänglichkeit einer Software in all ihren

Aspekten, ist ein alternatives Konzept für die Entwicklung von

Softwarewerkzeugen. Die Anwendung dieses für den Luftfahrtbereich

neuartigen Prinzips erprobt das Bauhaus Luftfahrt mit

dem Conceptual Design Tool (CDT), einem selbst entworfenen und

entwickelten Werkzeug für die grundsätzliche Auslegung von Luftfahrzeugen.

CDT soll vielen Gruppen von Anwendern eine Basis für den

konzeptionellen Flugzeugentwurf bieten. Es wird für alle Interessenten

frei verfügbar sein und sich für den Austausch von Informationen

zwischen verschiedenen Anwendergruppen wie industriellen

und akademischen Nutzern anbieten, da es eine Trennung

von frei verfügbarem und wettbewerbsrelevantem Wissen erlaubt.

Ziel dieses Werkzeugs ist deswegen nicht nur eine bessere

Qualität, einfachere Wartung und größere Anpassungsfähigkeit,

sondern auch eine weitere Verbreitung auf Grund der Open-

Source -Natur von CDT. Zu diesem Zweck verfolgt das Bauhaus

Luftfahrt den Ansatz einer aktiven Nutzergemeinschaft, um nicht

nur Anwender, sondern auch aktive Teilhaber an dem Werkzeug zu

gewinnen. Denn ein Open-Source-Projekt kann nur funktionieren,

wenn es gelingt, über die eigentlichen Entwickler hinaus Menschen

zu gewinnen, die in der Software für sich einen deutlichen

Nutzen erkennen und sie deswegen nicht nur anwenden, sondern

auch aktiv verbessern, erweitern und ihre Änderungen mit der

Anwendergemeinschaft teilen.

Um eine möglichst reibungslose Zusammenarbeit aller Nutzer

zu ermöglichen, befasst sich das Bauhaus Luftfahrt nicht nur mit

den technischen Fragen, sondern auch mit den Aspekten von Lizenzen,

Nutzungsrechten und Haftung. Die Veröffentlichung von

CDT unter einer Open-Source-Lizenz ist für Ende 2011 geplant.

Open source, the free availability of software in all its different

aspects, is an alternative concept for the development of software.

The application of this principle, which is novel to the aeronautics

domain, is studied at Bauhaus Luftfahrt by means of designing and

developing the CDT (Conceptual Design Tool) software.

CDT is intended to provide a basis for the conceptual design

of aircraft to a variety of users. It will be freely available to all potential

users and will lend itself to the exchange of information

between different user groups such as industry and academia as it

will allow for the separation between public domain and competitive

knowledge.

This tool is not merely aimed at achieving better quality, maintainability

and adaptability; due to its open-source nature it should

also facilitate its widespread dissemination. In order to achieve

this goal Bauhaus Luftfahrt is pursuing a community approach

that is aimed at attracting not only simple users but also active

participators in the tool evolution. An open-source project can only

succeed if it manages to attract people beyond the initial circle of

developers, who do see a significant benefit in the software and

therefore not only apply it but also improve and extend it and share

their changes with the rest of the user community.

In order to facilitate a smooth cooperation in such a user community,

Bauhaus Luftfahrt will not only deal with technical questions

but also with aspects of licensing, usage rights and liability.

The publication of CDT under an open-source license is planned for

the end of 2011.

62

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Passive users

Active users

Co-developer

Initiator

Release coordinator

Core developer

Open-Source-Ansatz:

Ziel des Bauhaus Luftfahrt ist es, eine möglichst

große Anwendergemeinschaft für die CDT-

Software zu gewinnen.

Open-source approach:

The goal of Bauhaus Luftfahrt is the establishment

of a sizable user community for the CDT

software.

Benutzeroberfläche des CDT-Systems:

Das leicht zu bedienende Werkzeug erleichtert

die konzeptionelle Auslegung von zukünftigen

Luftfahrzeugen.

Graphical user interface of the CDT software:

The easy-to-use tool simplifies the conceptual

design of future aircraft concepts.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 63


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Szenariomethodik

und komplexe Systeme

Scenario methodology

and complex systems

Die zukünftige Luftfahrt wird von einer enormen Zahl an Einflussfaktoren

bestimmt. Um alle relevanten Wirkungen auf zukünftige

Entwicklungen treffend analysieren zu können, entwickelt das

Bauhaus Luftfahrt Prozesse, welche die Zusammenhänge in einem

komplexen System beschreibbar machen. Dazu gehören sogenannte

Szenarioprozesse.

Darin werden in der Regel zehn bis 20 verschiedene Einflussfaktoren

zu Szenarien gebündelt, die mögliche Wege in der Zukunft

aufzeigen. Die Prozesse haben meist einen globalen Fokus

und dienen dem Zweck, mögliche Ausprägungen der Zukunft detailliert

zu beschreiben und aussagekräftig zu bewerten.

Um dies zu erreichen, wurde am Bauhaus Luftfahrt ein Ansatz

entwickelt, der die grundlegenden Elemente eines Szenarioprozesses

mit Methoden des matrixbasierten Komplexitätsmanagements

kombiniert (siehe Grafik). Für komplexere Systeme mit mehr als 20

relevanten Variablen kann die Standard-Szenariotechnik zudem

auch erweitert werden, beispielsweise durch das Einfügen einer

Zwischenstufe zur Reduktion auf logisch notwendige Verbindungen.

Dies wiederum kann die darauf folgende Wechselwirkungsanalyse

zwischen einzelnen Variablen erleichtern.

Die Anwendbarkeit dieses Ansatzes konnte vom Bauhaus

Luftfahrt im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und

Forschung geförderten Projekts „Verbesserung der Sicherheit von

Verkehrsinfrastrukturen“ (SiVe) bereits demonstriert werden. Hier

wurden 145 Elemente möglicher Bedrohungen an Flughäfen so

miteinander verknüpft, dass plausible Bedrohungsszenarien systematisch

gebildet werden können. Da die Elemente zusätzlich mit

68 Schutzaktivitäten und -technologien des Flughafens vernetzt

sind, können potenziell wirksame Mechanismen für jedes gebildete

Bedrohungsszenario bestimmt werden. Die Methodik trägt

somit dazu bei, die Flughafensicherheit besser auf mögliche zukünftige

Bedrohungslagen ausrichten zu können.

The future of aviation is strongly influenced by an enormous number

of factors. To accurately analyse the impact of all relevant factors

on future developments in air transport, Bauhaus Luftfahrt is

developing advanced processes that despite the enormous system

complexity make important interrelations describable. One of

these is known as scenario processes.

In a standard scenario process ten to twenty variables are bundled

to form different scenarios. The latter often have a rather global

focus and help to better describe possible future developments

which can be analysed according to particular fields of interest.

To be able to benefit from insights based on future scenarios

also when dealing with complex systems, Bauhaus Luftfahrt has

developed an approach combining basic scenario techniques with

methods from matrix-based complexity management (see graphic).

To allow for the assessment of complex systems with a larger

set of relevant variables, the standard scenario process can be

enhanced. For example, an intermediate step can be introduced

to reduce the number of connections to be specified in the crossimpact

analysis to logically necessary direct relations, allowing for

an easier interaction analysis.

The general applicability of the approach has already been

demonstrated by Bauhaus Luftfahrt in the context of the research

project for the improvement of transport infrastructure security

(“Verbesserung der Sicherheit von Verkehrsinfrastrukturen”, abbreviated

to SiVe), funded by the German Federal Ministry of Education

and Research. In this project 145 elements of airport threat

scenarios were interlinked in a way that plausible scenarios could

be derived systematically. These threat elements were furthermore

connected with 68 airport security activities and technologies,

thus allowing specific security measures to be derived for each

assembled threat. Consequently, the developed methodology contributes

to a proactive planning of airport security measures as

possible future threats can be anticipated.

64

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Standard scenario process

1 2

3

4

5

Environmental

scanning

Selection of

elements

Cross-impact

analysis

Exploring

possible

futures

Strategic

choice

Enhanced scenario process

Scenario

builder

Analysis of

data set

Element level

Domain level

Reduction of

connections

Szenarioprozess:

Durch seine Expertise im Komplexitätsmanagement

kann das Bauhaus Luftfahrt auch sehr

umfangreiche Luftfahrtszenarien beschreibbar

machen.

Scenario process:

Based on its expertise in complexity management,

Bauhaus Luftfahrt makes even comprehensive

aviation scenarios describable.

Sicherheitskontrolle am Flughafen:

Die vom Bauhaus Luftfahrt entwickelte

Szenariomethodik wurde bereits im Projekt

„Verbesserung der Sicherheit von Verkehrsinfrastrukturen“

(SiVe) demonstriert.

Airport security check:

Bauhaus Luftfahrt’s scenario methods have

already been demonstrated in a project for the

improvement of transport infrastructure

security (SiVe).

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 65


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Analyse zur Wettbewerbsfähigkeit

der europäischen

Luftfahrtindustrie

Study on the competitiveness

of the European aviation

industry

Im Auftrag der Europäischen Kommission hat das Bauhaus Luftfahrt

im Jahr 2009 in Zusammenarbeit mit vier internationalen

Forschungsinstituten eine Studie zur Wettbewerbsfähigkeit der

europäischen Luftfahrtindustrie erstellt. Diese für die Generaldirektion

„Unternehmen und Industrie“ verfasste Studie liefert einen

umfassenden Überblick über die zivile Luftfahrtindustrie mit ihren

wichtigsten Teilsektoren aus europäischer Sicht.

Quantitative und qualitative Analysen beleuchteten darin die

Stärken und Schwächen der Luftfahrtindustrie ausgewählter europäischer

Länder, wobei neben den geltenden Rahmenbedingungen

auch die Kompetenzfelder der einzelnen Staaten dargestellt

wurden. Weiterhin wurden wichtige Geschäfts- und Technologiefelder

beschrieben – sowohl was den aktuellen Stand der Technik

als auch die internationalen Wettbewerbs- und Marktverhältnisse

im jeweiligen Bereich betrifft. Trotz des europäischen Fokus bestand

somit auch ein wichtiger Teil der Studie aus einem internationalen

Vergleich der wichtigsten Luftfahrtnationen.

Darüber hinaus wurden die in Europa geltenden Rahmenbedingungen

kritisch untersucht, beispielsweise nationale und

europäische Forschungsförderprogramme sowie Erfolge und Hindernisse

im Bereich der innereuropäischen Koordination und Spezialisierung.

Methodisch wurde neben der quantitativen Auswertung internationaler

Datenbanken (Eurostat, Verbandsdaten, UN Comtrade,

Amadeus) verstärkt mit strukturierten Experteninterviews gearbeitet,

die viele der qualitativen Informationen zu Tage gebracht

haben.

Together with four international research institutes, Bauhaus Luftfahrt

in 2009 carried out a study on the competitiveness of the

European aviation industry on behalf of the European Commission.

The study, which was produced for the Directorate-General for Enterprise

and Industry, provides a comprehensive overview of the

civil aviation industry and its key sectors from a European perspective.

Quantitative and qualitative analyses highlighted the

strengths and weaknesses of the aviation industry of selected

European countries. The analysis included the country’s current

framework conditions as well as its respective fields of competence.

Furthermore, important business and technology areas

were described in terms of the current state of the technology and

of the international competitive situation in this field. Therefore, an

important part of the study comprised, despite the European focus,

an international comparison of the dominating aviation countries.

In addition, the current framework conditions that apply in Europe

were critically assessed, for example national and European

research funding programmes as well as success and failure in

intra-European coordination and specialisation.

From a methodical perspective quantitative analyses were

pursued on the basis of international databases (Eurostat, data

from industry associations, UN Comtrade, Amadeus), whereas the

qualitative assessment strongly relied on structured expert interviews.

Weiterführende Informationen zur Studie finden sich im Internet unter:

http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/aerospace/documents/index_de.htm

Further information regarding the competitiveness study is available online:

http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/aerospace/documents/index_en.htm

66

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Stärken und Schwächen:

Die Analysen des Bauhaus Luftfahrt umfassten eine Vielzahl unterschiedlicher Marktsegmente der Europäischen

Luftfahrtindustrie, vom Flugzeug- und Triebwerksbau bis hin zu technischen Dienstleistungen.

Strengths and weaknesses:

The analyses of Bauhaus Luftfahrt comprised numerous different sectors of the European aviation industry, from

aircraft and engine manufacturing to technical services.

Indicator / Subsector Large civil aircraft Regional aircraft Business / General

aviation

Market Situation Duopoly Two dominant players

plus smaller ones

Numerous manufacturers

Helicopters Engines Maintenance, repair

and overhaul

Dominant European

and US players

Three dominant

OEMs and two

dominant alliances

for large civil aircraft

engines

Many independent

and dependent

players

Development

Regional suppliers

enter the market,

China/Russia build

A320/737 competitors

Japan, Russia and

China enter the

market

Current decline

offers potential for

consolidation

Ongoing trend

growth due to lower

dependency on civil

market

Strong cooperation as

potential problem for

antitrust authorities,

counter-movement:

dissent about future

technology inside IAE

Tougher environmental

schemes

may foster the fleet

renewal which harms

the MRO business

European

aviation industry

Gained market shares,

balance to USA,

common challenges

Small player, conventional

technology

Few small players

Civil market leader,

technology leader

Two large OEMs

are in both relevant

alliances

Strong European

position

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 67


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Vergleich von fortschrittlichen

Antriebssystemkonzepten

Comparison of advanced

propulsion system concepts

Bei der Erfüllung der Selbstverpflichtung der Luftfahrt, die Emissionen

von zukünftigen Verkehrsflugzeugen sowie den Lärmpegel

in der Umgebung von Flughäfen signifikant zu reduzieren, werden

fortschrittliche Antriebssysteme eine entscheidende Rolle spielen.

Die Bandbreite vielversprechender Triebwerksarchitekturen

reicht von ummantelten bis hin zu offenen Bauweisen, wobei die

Schuberzeuger sowohl einfach als auch gegenläufig rotieren und

entweder direkt oder durch ein Getriebe untersetzt angetrieben

werden. Zur ganzheitlichen, konzeptionellen Auslegung solcher zukünftigen

Flugzeugantriebssysteme wurde am Bauhaus Luftfahrt

eine neue, vollintegrierte Software entwickelt. Eng abgestimmt mit

der Auslegung des gesamten Luftfahrzeugs erlauben die hierin eingebundenen

parametrischen Modelle extrem schnelle, integrierte

Leistungsanalysen auf Flugzeugebene. Hierdurch können die Forscher

am Bauhaus Luftfahrt umgehend wesentliche Trends erkennen

und wichtige Aussagen ableiten.

Für typische Anforderungen an Kurz- bis Mittelstreckenflugzeuge

unter der Annahme einer Auslegungsreichweite von

2.000 nautischen Meilen (3.704 Kilometer) sowie von Reisefluggeschwindigkeiten

zwischen Mach 0,70 und 0,80 bei 35.000 Fuß

(10.700 Meter) Flughöhe zeigen erste Untersuchungen, dass die

CO 2

-Emissionen von Flugzeugen mit Propeller-Antrieb („Open Rotor“)

etwa sechs bis zehn Prozent niedriger liegen als bei konventionellen

Turbofan-Triebwerken auf identischem technologischen

Niveau. Die Ergebnisse aus der ganzheitlichen Optimierung der

untersuchten, von einem Turbofan angetriebenen Flugzeuge haben

ergeben, dass das optimale Nebenstromverhältnis für die

Machzahlen 0.7 und 0.8 bei 13 beziehungsweise 10 liegt. Zukünftige

Arbeiten des Bereichs Visionäre Flugzeugkonzepte auf diesem

Gebiet zielen auf die weitere Verfeinerung der Modelle zur Systemabbildung

ab. Damit können zukünftig weitere, detailliertere

Luftfahrtsystemuntersuchungen durchgeführt werden.

In an effort to significantly reduce both the emissions footprint of

future aircraft and the noise level around airports, advanced propulsion

systems will play a crucial role. Potential technical solutions

for efficient engine architectures can be based upon ducted

or unducted, single or contra-rotating, and geared or directly-driven

propulsor concepts or any combination of those. To optimise the

design of future propulsion systems, novel, fully integrated computer-aided

engineering software has been developed within the

Bauhaus Luftfahrt Visionary Aircraft Concepts (VAC) group. Unique

features of this tool are parametric design and performance models

specifically targeted for the analysis of advanced propulsion

system concepts. These expert propulsion models were merged

with a comprehensive aircraft design and integrated vehicle performance

model, thus enabling the researchers at Bauhaus Luftfahrt

VAC to make rapid trend statements through an extremely

fast-responding simulation capability.

For typical short- to medium-range aircraft requirements, assuming

a design range of up to 2,000 nautical miles and a speed

range of Mach number 0.7 to 0.8 at 35,000 feet, first simulations

determined the CO 2

emissions of open rotor powered aircraft designs

to be approximately six to ten percent below those of technologically

corresponding direct-drive turbofan designs. When

observing optimisation results for the turbofan powered aircraft

designs, constrained optimum bypass ratios were found to be 13

and 10 for design Mach numbers 0.7 and 0.8, respectively. Future

work of the VAC group aims to address further sophistication in

system mapping quality, yielding more detailed multidisciplinary

air transport system designs.

68

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Turbofan reference aircraft configuration

Aerodynamic Turbofan reference design aircraft point conditions: configuration

Mach = 0.8

Altitude Aerodynamic = 35,000 design ft point conditions:

Bypass Mach = ratio 0.8 = 10

Fan Altitude stage = loading 35,000 ft = 0.8

Bypass ratio = 10

Landing Fan stage and loading take-off = 0.8 conditions:

Take-off field length = 2,000 m

Landing field and take-off length = conditions: 1,900 m

Airport Take-off altitude field length = Sea = level 2,000 m

Landing field length = 1,900 m

Airport altitude = Sea level

Open rotor reference aircraft configuration

Aerodynamic Open rotor reference design point aircraft conditions: configuration

Mach = 0.8

Altitude Aerodynamic = 35,000 design ft point conditions:

Propeller Mach = 0.8 tip speed = 244 m/s

Propeller Altitude = power 35,000 loading ft = 400 kW/m²

Propeller tip speed = 244 m/s

Landing Propeller and power take-off loading conditions: = 400 kW/m²

Take-off field length = 2,000 m

Landing field and take-off length = conditions: 1,900 m

Airport Take-off altitude field length = Sea = level 2,000 m

Landing field length = 1,900 m

Airport altitude = Sea level

Grafik der untersuchten Flugzeugauslegungen:

Durch schnelle Simulationen kann das Bauhaus

Luftfahrt in kürzester Zeit Aussagen zu Trends

ableiten.

Visualisation of the investigated aircraft

configuration types:

The fast-responding simulation capability enables

Bauhaus Luftfahrt to quickly derive trend

statements.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 69


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Vergleich von revolutionären

Antriebstechnologien

auf Flugzeugsystemebene

Comparison of revolutionary

propulsion concepts

at the aircraft system level

Die Effizienzsteigerung von Verkehrsflugzeugen über die letzten

Jahrzehnte resultierte zu einem großen Teil aus Fortschritten in

der Antriebstechnologie. Ein aktuelles Beispiel ist die Entwicklung

des Airbus A320neo (New Engine Option), dessen angekündigte

Kraftstoffeinsparung von 15 Prozent maßgeblich durch die Antriebstechnologie

ermöglicht wird.

In den letzten Jahren wurden die Potenziale der eingesetzten

Triebwerkstechniken aber so weit ausgereizt, dass zum Erzielen

weiterer signifikanter Verbesserungen zunehmend die Integration

unkonventioneller technologischer Ansätze in das Antriebssystem

berücksichtigt werden muss. Vielversprechende, teils radikale Einzeltechnologien

zur Steigerung des thermischen Wirkungsgrades

wurden bereits erforscht, beispielsweise die Konstant-Volumen-

Verbrennung, die Detonations-Verbrennung oder das Hinzufügen

weiterer Zykluskomponenten wie „Wave-Rotoren“ und Wärmetauscher.

Bei den bisher publizierten Untersuchungsergebnissen handelt

es sich jedoch fast ausschließlich um reine Technologiestudien

ohne gesamtsystematische Betrachtungen. Eine Technologie

kann separat betrachtet großes Potenzial zur Effizienzsteigerung

bieten, jedoch im Rahmen einer ganzheitlichen Betrachtung als

Teil des Flugzeugsystems diese Vorteile wieder zunichtemachen,

beispielsweise durch hohes Gewicht.

Aus diesem Grund arbeitet das Bauhaus Luftfahrt an einer

Analysemethodik, um die erreichbaren Verbesserungen der verschiedenen

unkonventionellen Technologien auf der Ebene der

Flugzeugsysteme zu ermitteln. Teil dieses Prozesses ist zum einen

die exakte Beschreibung und Abbildung der physikalischen Leistungsmerkmale,

zum anderen die Entwicklung von Simulationsfähigkeiten

der untersuchten Technologien. Damit gewinnt das

Bauhaus Luftfahrt multidisziplinäre systemanalytische Studienergebnisse

auf Flugzeugebene.

The overall efficiency enhancement of the aircraft system during

the recent decades mainly resulted from technical advances in the

propulsion system. A recent example is the Airbus A320neo (New

Engine Option) development, whose 15 percent improvement in

fuel consumption announced by Airbus will be achieved through

the propulsion system for the most part.

Over the past years, the potential of deployed technologies

was pushed to the limits of physics. In order to achieve further

significant improvements, the incorporation of unconventional

technologies into the propulsive system is generating much interest.

Up to now, promising and sometimes radical single technologies

were investigated to augment the thermal efficiency, for

example by using constant-volume combustion and pulsed detonation

as well as the integration of additional cycle components

such as heat exchangers, “Wave-Rotors” and discontinuous flow

machinery. However, the published investigation results almost exclusively

deal with isolated technology studies without considering

the overall aircraft system level. Separately investigated technologies

may however yield high efficiency potential, but under an

integral consideration as part of the overall aircraft system they

might lose these advantages, for example due to a weight penalty.

Hence, Bauhaus Luftfahrt is developing an analysis method to

assess the specific efficiency potential of the different investigated

revolutionary core engine technologies in a consistent comparison

at the aircraft system level. The description and mapping of

the physical characteristics as well as the development of system

simulation capabilities are part of the process to finally gain the

multidisciplinary system-analytical study results.

70

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Technology Physics

Modelling Simulation Evaluation

Heat Exchanger*

Wave Rotor*

Pulsed Detonation*

Electric motor*

Feedback Loop

* Exemplary Technologies

Technology Model Level

Propulsion System Level

Aircraft System Level

Projektstruktur:

Durch eine vom Bauhaus Luftfahrt entwickelte Analysemethodik können

radikal neue Antriebslösungen detailliert auf der Ebene der Flugzeugsysteme

verglichen werden.

Project structure:

A novel method developed by Bauhaus Luftfahrt allows for the detailed comparison

of radical new propulsion concepts at the aircraft system level.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 71


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Schnelle Berechnung

der Flugzeugaerodynamik

in der Konzeptphase

Rapid calculation of aircraft

aerodynamics during

the basic design phase

Die Berechnung der auf das Flugzeug wirkenden aerodynamischen

Kräfte und Momente stellt ein zentrales Element für viele Disziplinen

des Flugzeugentwurfs dar, zum Beispiel für die Kalkulation

von Flugleistungen und Flugeigenschaften, für Flugsimulationen

oder den Entwurf von Flugreglern. Besonders in der frühen Konzeptphase

muss die Aerodynamik daher für viele unterschiedliche

Ausprägungen der Flugzeuggeometrie berechnet werden, um eine

optimale Lösung zu finden. Dies können unter anderem eine unterschiedliche

Anzahl und Position der Flügel sowie verschiedene Flügelgeometrien

sein, beispielsweise die Streckung, Pfeilung oder

Profilierung. Zusätzlich beeinflussen weitere Variablen die Flugzeugaerodynamik,

wie zum Beispiel die Größe und Richtung der

Anströmung, die Flughöhe oder der Ausschlag von Steuerflächen.

Das Bauhaus Luftfahrt hat zusammen mit dem Lehrstuhl für

Flugsystemdynamik der Technischen Universität München eine

Software entwickelt, welche eine schnelle Berechnung der Aerodynamik

von beliebigen Starrflügler-Konfigurationen inklusive der

Berücksichtigung des Einflusses von Propellerströmungen erlaubt.

Als theoretische Grundlage dieser Methode dient die Einteilung

der Tragflächen in kleine Segmente, welche mit zweidimensionalen

Eigenschaften beschrieben werden können. Jedes dieser

Segmente erzeugt einerseits eine aerodynamische Kraft und ein

Moment; zusätzlich beeinflusst es alle anderen Segmente, wodurch

ein geschlossenes Gleichungssystem entsteht. Somit können

die Wissenschaftler im Bauhaus Luftfahrt aus der Summe aller

Elemente die Aerodynamik eines gesamten Flugzeugentwurfs

in kürzester Zeit berechnen.

The calculation of the aerodynamic forces and moments acting

on aircraft is of crucial importance for many disciplines within the

design process, for example when it comes to performance calculation,

determination of handling qualities, flight simulation or the

design of automatic flight control systems. Especially in the early

conceptual design phase, calculation of the aircraft aerodynamics

has to be performed for many different possible aircraft shapes.

In order to find the constrained optimal solution, different numbers

and positions of wings as well as associated wing parameters

like aspect ratio, sweep and airfoil geometry have to be taken into

account. Additionally, there are many parameters influencing the

actual aerodynamics of the aircraft, like magnitude and direction

of the air flow, flight altitude or the deflection of control surfaces.

Bauhaus Luftfahrt together with the Institute for Flight

Dynamics of the Technische Universität München has developed

software that integrates a quick aerodynamic prediction tool for arbitrary

fixed wing aircraft configurations, including the interaction

effects of propeller disks located anywhere on the aircraft. The theoretical

foundation of this method is the segmentation of the aircraft

lifting surfaces into small elements, which can be described

by two-dimensional properties. Each of these elements generates

an aerodynamic force and moment, and in turn influences all other

elements, leading to a closed equation system. From the sum of all

these elements, researchers at Bauhaus Luftfahrt can predict the

complete aircraft design aerodynamics very quickly.

72

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

NACA 0013

Clarky

NACA 0013

Kräfte und Momente (unten):

Die Einteilung der Tragfläche in kleine Segmente erlaubt die Berechnung der

Aerodynamik eines gesamten Flugzeugentwurfs in kürzester Zeit.

Forces and moments (bottom):

The segmentation of lifting surfaces allows for the calculation of an aircraft’s

complete design aerodynamics very quickly.

Flugmodell „Extreme Star“ der Technischen Universität München (oben):

Für die Auslegung des nichtlinearen adaptiven Flugreglers wurde die zusammen

mit dem Bauhaus Luftfahrt entwickelte Aerodynamik-Software verwendet.

The “Extreme Star“ of the Technische Universität München (top):

The aerodynamic software implemented together with Bauhaus Luftfahrt has

been used to design the nonlinear adaptive flight control system.

L

Z Pan

M

Y Pan

B

V F

R

A

R

α

D

c R

x Pan

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 73


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Ducted-Fan-Modellierung für

elektrische Flugzeugkonzepte

Modelling of a ducted fan for

electro-mobility applications

Die Luftfahrtindustrie hat sich zum Ziel gesetzt, die im Flug erzeugten

Emissionen bis zum Jahr 2050 drastisch zu reduzieren.

Einzelne Zielsetzungen schließen sogar das emissionsfreie Fliegen

nicht mehr aus. Diese Forderungen werden getrieben von der

Tatsache, dass der negative Effekt der Schadstoffemissionen in

großer Höhe, in welcher Verkehrsflugzeuge fliegen, als kritisch eingeschätzt

wird. Der evolutionären Verbesserung von konventionellen

Triebwerken sind theoretische Grenzen, beispielsweise durch

den thermischen Wirkungsgrad, gesetzt. Diese Einschränkungen

machen das Fliegen ohne Emissionen unmöglich. Flugzeuge mit

elektrischem Antrieb hingegen würden das emissionsfreie Fliegen

ebenso erlauben wie eine weitere signifikante Reduktion der Lärmentwicklung.

Eine derzeitige Forschungsrichtung, welche den

Einsatz von elektrischen Antriebssystemen in Flugzeugen möglich

machen könnte, liegt im Bereich der supraleitfähigen Elektromotoren

und -generatoren.

Um Flugzeuge mit elektrischem Antrieb zu untersuchen, hat

das Bauhaus Luftfahrt eine Software zur Leistungsberechnung

eines ummantelten Bläsers (englisch: Fan) entwickelt, welche

Design- und Off-Design-Analysen erlaubt. Der Design-Modus

bietet die Möglichkeit, die Geometrie und das Gewicht des Triebwerks

in Abhängigkeit des geforderten Schubes zu berechnen. Im

Off-Design-Modus werden Schub, Wellenleistung und Vortriebswirkungsgrad

für einen gegebenen Betriebspunkt berechnet. Eine

mögliche Anwendung des ummantelten Fans stellt die Integration

eines supraleitfähigen Elektromotors in die Nabe dar, um so einen

elektrischen Ersatz für die heute verwendeten Mantelstrom-Triebwerke

bereitzustellen.

The aviation industry is facing an ambitious target of drastically

reducing in-flight emissions by the year 2050. Some goals even

envision a reduction to zero. This is strongly coupled to the fact

that, generally, transport aircraft operate in a high altitude regime,

where the negative effects of emissions due to kerosene combustion

are critical. The evolutionary improvement of conventional

combustion engines is limited by theoretical boundaries like thermal

efficiency and will never lead to zero in-flight emissions. Aircraft

flight by using electrically driven motors for propulsion, or

”electric flying”, would facilitate the meeting of the zero-emission

target. In addition, it will have the benefit of dramatically reducing

external noise. One enabler for electrically powered transport aircraft

featuring high power requirements is the current advance in

superconducting technology for electric components, for example

electric motors and generators.

In order to evaluate electrically driven aircraft concepts, Bauhaus

Luftfahrt developed a mathematical performance model of a

ducted fan, which integrates a design as well as off-design cycle

analysis. In “design mode” the model calculates the geometry and

weight for a specified thrust requirement; in “off-design mode”

the thrust, shaft power and propulsor efficiency are calculated for

a given operating condition. As a possible application example the

ducted fan may be coupled to a superconducting electronic drive

unit inside the engine hub, yielding an electro-powered surrogate

for a gas-turbine engine.

74

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


3

Methoden und Prozesse

Methods and processes

Grafik eines Ducted-Fans:

Das Bauhaus Luftfahrt entwickelte eine

Methode für die Untersuchung elektrischer

Alternativen zu den heutigen Gasturbinen-

Triebwerken.

Visualization of a Ducted-Fan engine model:

Bauhaus Luftfahrt developed a method for the

assessment of electro-powered surrogates for a

gas-turbine engine.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 75


Statement

Das Bauhaus Luftfahrt steht für

sorgfältige wissenschaftliche Arbeit,

seine Teams arbeiten meist an

Detailfragen. Um zu einem so weiten

und komplexen Themenfeld wie der

zukünftigen Entwicklung der Luftfahrt

wertvolle Beiträge liefern zu können,

müssen sie zudem über den Tellerrand

der spezifischen Aufgaben schauen.

Daher ist der regelmäßige Austausch

zwischen den Teams und Mitarbeitern

besonders wichtig und fördert eine

Kommunikationskultur im besten Sinne

des Bauhauses.

Bauhaus Luftfahrt stands for accurate

scientific research with its teams

mainly working on questions of detail.

The aim of providing valuable contributions

to a complex topic like the

future of aviation regularly challenges

them to think outside of the box of

their specific tasks.

Hence, a regular exchange of ideas

between the teams and single

researchers is of great importance

and brings forward a culture of

communication in the best sense of

the Bauhaus tradition.

76

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 77


78

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 79


Munich Aerospace: Kooperation auf „neuen Wegen“

Munich Aerospace: Cooperation on ”New Ways“

Durch seine ausgezeichnete Reputation

ist das Bauhaus Luftfahrt ein

gefragter Partner in zahlreichen Forschungsinitiativen.

Im Jahr 2010 kam

mit ,,Munich Aerospace – Fakultät

für Luft- und Raumfahrt” eine weitere

Kooperation hinzu.

Thanks to its outstanding reputation,

Bauhaus Luftfahrt is a much soughtafter

partner in numerous research

initiatives. Through “Munich Aerospace

– Fakultät für Luft- und Raumfahrt”

the list of collaborations was

further extended in 2010.

Den Anspruch, „neue Wege“ zu gehen, bestärkt das Bauhaus

Luftfahrt auch in der Kooperation mit Hochschulen und anderen

Forschungseinrichtungen. Ein Beispiel dafür ist die Beteiligung an

der Initiative „Munich Aerospace“, bei der erstmals in Deutschland

eine Landesuniversität, eine Bundesuniversität und zwei außeruniversitäre

Forschungseinrichtungen institutionell in Forschung und

Lehre vereint werden.

Zusammen mit der Technischen Universität München, der

Universität der Bundeswehr München und dem Deutschen Zentrum

für Luft- und Raumfahrt hat das Bauhaus Luftfahrt ein gemeinsames

Forschungs-, Entwicklungs- und Ausbildungszentrum

eingerichtet, das die wesentlichen Einzelkompetenzen im Bereich

der Münchner Luft- und Raumfahrt zusammenführen soll. Zur Verwirklichung

dieses Konzepts haben die Mitgliedsinstitutionen am

9. Juli 2010 den Verein „Munich Aerospace – Fakultät für Luft- und

Raumfahrt e.V.“ gegründet.

Ziele des Zusammenschlusses sind die Verbindung von Forschung,

Lehre, Graduiertenausbildung und -förderung sowie

ein Stipendienprogramm. Darüber hinaus sollen die vielfältigen

wissenschaftlich-technischen Expertisen gebündelt, gemeinsame

neue Forschungsziele identifiziert und Forschungsschwerpunkte

gebildet werden. Der Verein sieht sich in besonderem Maße auch

dem Dialog zwischen Forschung, Lehre, Politik und Wirtschaft verpflichtet.

Der Wissenschaftsraum München entwickelt sich durch

Munich Aerospace zu einem attraktiven europäischen Ausbildungsstandort

in der Luft- und Raumfahrt.

The claim to go “New Ways” encourages Bauhaus Luftfahrt to

also seek cooperation with universities and other research institutions.

One example is its involvement in the “Munich Aerospace”

initiative, for the first time linking research and education between

a state university, a federal university and two nonacademic research

institutions.

Together with the Technische Universität München, the Universität

der Bundeswehr München and Deutsches Zentrum für

Luft- und Raumfahrt, Bauhaus Luftfahrt has established a collaborative

centre for research, development and education that unites

all the single aerospace competences in Munich. To realise this

concept, the four institutional members founded “Munich Aerospace

– Fakultät für Luft- und Raumfahrt e.V.“ (Faculty for Aerospace,

registered association) on July 9th, 2010.

The overall goal of the initiative is to connect science and

education with graduate sponsoring and scholarships. Moreover,

it intends to bundle the bold scientific technical expertise, identify

new goals and set out new focal points for research. Munich Aerospace

further sees itself committed to the dialogue between science,

education, politics and industry. Through Munich Aerospace,

the Bavarian capital’s extensive science landscape will be further

developed into an attractive centre for aerospace education.

80

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Gründer:

Founding Members:

Bauhaus Luftfahrt e.V.

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Technische Universität München

Universität der Bundeswehr München

Gründungsfeier am 9. Juli 2010:

Vertreter der Partner und Vorstandsmitglieder von Munich Aerospace präsentieren gemeinsam mit dem bayerischen Wirtschaftsminister Martin Zeil die

Gründungsurkunde.

Foundation ceremony July 9th, 2010:

Representatives of the partners and the board members of Munich Aerospace present the charter together with Martin Zeil, Minister for Economic Affairs of

the Free State of Bavaria.

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 81


Zahlen und Fakten

Facts and figures

82

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 83


Finanzen

Financial figures

Das Bauhaus Luftfahrt hat sich in den vergangenen Jahren aus

finanzieller und personeller Sicht ausgesprochen positiv entwickelt.

Während die Zuschüsse des Freistaates Bayern und die Beiträge

der Mitglieder in den Jahren 2008 bis 2010 wie geplant konstant

blieben, konnten die Drittmittel in diesem Zeitraum signifikant gesteigert

werden. So verdoppelten sich die Einnahmen aus EU- und

bundesgeförderten Projekten jährlich von rund 137.000 Euro in 2008

auf gut 261.000 Euro in 2009 und etwa 508.000 Euro in 2010. Die

Forschungskooperationen mit der Industrie stiegen um gut 80 Prozent

von rund 535.000 Euro in 2008 auf rund 974.000 Euro in 2010.

Für das Jahr 2011 plant das Bauhaus Luftfahrt mit einer weiteren

Zunahme bei den Drittmitteln auf insgesamt etwa 1,6 Mio. Euro.

Over the past years, with regard to the financial sector as well as

to human resources, Bauhaus Luftfahrt has expanded in a very

positive way. While the grants of the Free State of Bavaria and the

financial contributions of the members could be kept constant between

2008 and 2010, the third-party funds increased significantly

within this period. So the earnings of projects promoted by the

EU and the German Federation could be doubled every year from

around 137,000 euros in the year 2008 to around 261,000 euros

in the year 2009 and to around 508,000 euros in the year 2010.

The cooperation with industry in the research sector increased by

80 percent from around 535,000 euros in 2008 to around 974,000

euros in 2010. For 2011 Bauhaus Luftfahrt is expecting another

progression of the third-party funds to around 1.6 million euros.

Finanzmittel / Funds

4,000,000

Euro

3,000,000

2008 2009 2010

2,000,000

1,000,000

Forschungsaufträge

Research contracts (€) 534.731 669.000 973.555

Bund /EU

Federal / European Funds (€) 137.441 261.403 508.254

Mitgliedsbeiträge

Membership Fees (€) 750.600 750.600 750.600

Zuschüsse Freistaat Bayern

Grants of the Free State of Bavaria (€) 1.500.000 1.500.000 1.500.000

2008 2009 2010

84

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Personal

Personnel

Die positive finanzielle Entwicklung ermöglichte es dem Bauhaus

Luftfahrt, gezielt in hochqualifiziertes wissenschaftliches Personal

zu investieren. Ende 2008 waren am Bauhaus Luftfahrt 20 wissenschaftliche

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beschäftigt, davon

sechs mit abgeschlossener Promotion. Zum Jahresanfang 2011

werden 28 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beschäftigt

sein, davon 14 mit abgeschlossener Promotion. Der Anteil der

Wissenschaftlerinnen liegt bei rund 18 Prozent. Bis Ende 2011

sollen weitere zwölf Nachwuchskräfte gewonnen werden. Der

Personalaufbau wird schwerpunktmäßig in den Teams „Visionäre

Flugzeugkonzepte“ sowie „Zukunftstechnologien, Innovationspotenziale

und ökologische Perspektiven“ erfolgen. Zielsetzung ist

es, die Kompetenzen auf den Gebieten neuer Technologien, des

Flugzeugentwurfs und der Systemauslegung weiter zu verstärken.

This positive financial development allows Bauhaus Luftfahrt to

invest systematically in highly qualified academic employees. By

the end of 2008 Bauhaus Luftfahrt employed 20 graduates, six of

whom had a PhD. Since the beginning of 2011 some 28 scientists

are working at Bauhaus Luftfahrt, 14 of whom have a PhD. The

percentage of female scientists is about 18 percent. By the end

of 2011 Bauhaus Luftfahrt is planning to employ another twelve

scientists. The increase of personnel will preferentially take place

in the fields of “Visionary Aircraft Concepts” as well as “Future

Technologies, Innovation, Alternative Energy and Ecology of Aviation”.

The target will be continuing the intensification of the skills

in the fields of new technologies as well as aircraft and system

design.

Mitarbeiter (am Jahresende) / Employees (year end)

2008 2009 2010

Vorstand

Executives 2 2 2

Verwaltung

Administration 3 5 4

Wissenschaftler

Scientists 20 23 23

Studenten

Students 13 5 13

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 85


Wissenschaftliche Veröffentlichungen / Patente

Scientific publications / Patents

Zeitschriftenaufsätze / Journal articles

2010

01.02.2010 Lecture Notes in Computer Science / Volume 6027

Optimisation of Critical Infrastructure Protection – The SiVe Project on Airport Security

M. Breiing, M. Cole, J. D’Avanzo, G. Geiger, S. Goldner, A. Kuhlmann, C. Lorenz, A. Papproth, E. Petzel, O. Schwetje

01.01.2010 Aerospace Science and Technology / Volume 14, Number 1

Numerical Analysis of Design Parameters for a Generic Fan-in-Wing Configuration

N. Thouault, C. Breitsamter, C. Gologan, N. A. Adams

2009

01.09.2009 The Aeronautical Journal / Volume 113, Number 1147

Extreme Short Take-Off and Landing Regional Jets – Economic Motivation and Technological Challenges

C. Gologan, C. Kelders, A. Kuhlmann, J. Seifert

01.05.2009 The Aeronautical Journal / Volume 113, Number 1143

A Calculation Method for Parametric Design Studies of V/STOL Aircraft

C. Gologan, K. Broichhausen, J. Seifert

01.01.2009 The Aeronautical Journal / Volume 113, Number 1139

Experimental Investigation of the Aerodynamic Characteristics of Generic Fan-in-Wing Configurations

N. Thouault, C. Breitsamter, N. A. Adams, C. Gologan, J. Seifert

Konferenzbeiträge / Conference papers

2010

05.10.2010 International Powered Lift Conference / Philadelphia

ESTOL Transport Aircraft with Powered Lift: Sizing to Performance

C. Gologan

19.09.2010 27th International Congress of the Aeronautical Sciences / Nice

Comparison of Powered-Lift Turbofan Aircraft with Conventional Turboprop Aircraft for ESTOL Application

C. Gologan, D. Schmitt

Towards a Metamodel for Conceptual Aircraft Design

M. Glas

31.08.2010 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress / Hamburg

Schlüsselfaktor Passagierbedürfnisse – Nachhaltig wachsende Wertschöpfung durch Kundenorientierung

O. Schwetje, A. Kuhlmann, F. Wimmer

Modeling of Propeller-Wing Aerodynamics for Aircraft Featuring Large Numbers of Control Devices

H.-J. Steiner, M. Hornung, S. Baur, F. Holzapfel

Mission Performance Optimization via Morphing Wing-Tip Devices

J. Wittmann, M. Hornung, H. Baier

03.06.2010 12th Annual Conference of the Finland Futures Research Centre / Turku

Preparing Today’s Airport Security for Future Threats – A Comprehensive Scenario-Based Approach

M. Cole, A. Kuhlmann

86

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


2009

02.12.2009 1st Annual Global Conference on Systems and Enterprises / Washington D.C.

Airport Security: From Single Threat Aspects to Valid Scenarios and Risk Assessment

M. Maurer, W. Biedermann, M. Cole, J. D’Avanzo, D. Dickmanns

26.10.2009 2nd CEAS European Air & Space Conference / Manchester

An Approach to Quantify Qualitative Scenarios – Applied to Alternative Aircraft Fuels

A. Kuhlmann, P. Phleps, S. Eelman

Emission Comparison of Turbofan and Open Rotor Engines under Special Consideration of Aircraft and

Mission Design Aspects

A. Seitz, D. Schmitt, S. Donnerhack

25.10.2009 International Conference on Object-Oriented Programming, Systems, Languages, and Applications / Orlando

Challenges for Agile Development of Large Systems in the Aviation Industry

M. Glas, S. Ziemer

12.10.2009 11th International Design Structure Matrix Conference / Greenville

The 2-Tupel-Constraint and How to Overcome It

M. Maurer, W. Biedermann, A. Kuhlmann, T. Braun

29.09.2009 4th International Workshop on Critical Information Infrastructure Security / Bonn

Optimisation of Critical Infrastructure Protection – The SiVe Project on Airport Security

M. Breiing, M. Cole, J. D’Avanzo, D. Dickmanns, G. Geiger, S. Goldner, A. Kuhlmann, C. Lorenz, A. Papproth, E. Petzel, O. Schwetje

28.09.2009 39. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik / Lübeck

Passive User Integration in Social Networking Services

S. Leutenmayr, G. Stenz

21.09.2009 9th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference / Hilton Head

Impact of ESTOL Capability on the Mission Fuel Burn of Regional Jets

C. Gologan, F. Stagliano, D. Schmitt

Potential of the Cross-Flow Fan for Powered-Lift Regional Aircraft Applications

C. Gologan, S. Mores, H.-J. Steiner, A. Seitz

Simulation of the Theoretical Capacity Potential of ESTOL Operations on an Intersecting Runway at Hub Airports

P. Böck, C. Kelders

08.09.2009 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress / Aachen

Adaptive Flight Control Using Smooth Bounded Candidate Functions

J. Seifert, F. Holzapfel

Aerodynamic Analysis of a New Hybrid Rotor

J. Seifert

Multidisziplinärer Entwurf eines senkrechtstartfähigen Tandem Tilt-Wing Demonstrators

H.-J. Steiner, J. Colloseus, M. Heller, J. Seifert

Vergleich von kurzstartfähigen Regionaljets mit aktiven Hochauftriebssystemen

C. Gologan, F. Stagliano, H.-J. Steiner, J. Seifert

29.06.2009 17th European Biomass Conference & Exhibition / Hamburg

The Substitution Potential of Biofuels in Aviation: A Global Assessment Considering Sustainability Criteria

F. Riegel

27.06.2009 13th ATRS World Conference / Abu Dhabi

Alternative Fuels in Aviation 2030 – A Scenario-Based Approach of Demand, Supply and Relevant Implications

S. Naundorf, P. Phleps, C. Kelders, S. Eelman

Aviation Security – A Structural Complexity Management Approach

M. Cole, A. Kuhlmann, O. Schwetje

04.05.2009 50th AIAA/ASME / ASCE/AHS / ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials

Conference / Palm Springs

Framework for Quantitative Morphing Assessment on Aircraft System Level

J. Wittmann, H.-J. Steiner, A. Sizmann

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 87


Wissenschaftliche Veröffentlichungen / Patente

Scientific publications / Patents

Studienarbeiten / Diploma or bachelor theses and term papers

Visionäre

Flugzeugkonzepte /

Visionary Aircraft

Concepts

> Semesterarbeit / Term paper

„Modellierung eines Remote Piloted Vehicle“

Aymen Ben Haj Youssef / 04-2009

> Semesterarbeit / Term paper

„Validierung und Bewertung eines Triebwerk-Ersatzmodells unter Anwendung von künstlichen

neuronalen Netzen“

Ahmad Mecsaci / 04-2009

> Semesterarbeit / Term paper

„Untersuchung statisch aeroelastischer Effekte an einem parametrisierten Tragflügel“

Rudolf Toroczkay / 04-2009

> Diplomarbeit / Diploma thesis

„Entwurf eines senkrechtstartfähigen Tilt-Wing Demonstrators auf Basis einer multidisziplinären

Optimierung“

Julian Colloseus / 06-2009

> Diplomarbeit / Diploma thesis

„Conceptual Design of VTOL Tilt-Wing Aircraft for Flexible Transport Missions“

Stefan Stückl / 06-2009

> Semesterarbeit / Term paper

,,Erweiterung der Flugzeugdimensionierungsmethodik für VTOL Kippflügelkonfigurationen”

Christian Neppl / 06-2009

> Diplomarbeit / Diploma thesis

„Parametrische Analyse verschiedener (Fracht-)Flugzeugkonfigurationen hinsichtlich Effizienz“

Daniela Hockling / 09-2009

> Semesterarbeit / Term paper

„Untersuchungen zur Verwendung eines Cross-Flow-Fan Hochauftriebssystems in der Transition

bei Kippflügelkonfigurationen“

Josef Schweizer / 01-2010

88

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Studienarbeiten / Diploma or bachelor theses and term papers

Wissensmanagement /

Knowledge management

Ökonomie und Verkehr

/ Economics and

Transportation

Zukunftstechnologien

und Ökologie der Luftfahrt

/ Future Technologies

and Ecology of

Aviation

> Semesterarbeit / Term paper

„Objektorientierter Systementwurf am Beispiel eines modularen Triebwerksmodells“

Martin Kerler / 12-2009

> Diplomarbeit / Diploma thesis

„Entwicklungschancen des Kurz- und Mittelstrecken-Flugverkehrs in Transformationsländern vor

dem Hintergrund wachsender Konkurrenz durch Hochgeschwindigkeitszüge – am Beispiel Chinas“

Moritz Fischer / 03-2010

> Bachelorarbeit / Bachelor thesis

„Globale Abschätzung von Oberflächen mit klimatischen, bodenkundlichen und

reliefbedingten Beschränkungen für die Landwirtschaft“

Franz Maximilian Hummel / 06-2009

> Diplomarbeit / Diploma thesis (Kooperation / Cooperation MTU Aero Engines)

„Alternative Kraftstoffe in der Luftfahrt – Das Potenzial von Algen“

Manuela Glietsch / 07-2009

> Diplomarbeit / Diploma thesis

„Nachwachsende Rohstoffe: Eine geobotanische Studie über Bestand, Verfügbarkeit und Kultivierung

global relevanter Energiepflanzen zur Biokraftstoff-Produktion“

Alexander Janzon / 03-2010

Patente / Patents

EP 1964774 A2

> Europäisches Patentamt, München

> „Fluggerät mit rotierenden Zylindern zur Erzeugung von Auftrieb und/oder Vortrieb“

> Erfinder / Inventor: J. Seifert

Status: Patentanmeldung vom 27. Februar 2008

DE 102007009951 B3 > Deutsches Patent- und Markenamt, München

> „Fluggerät mit rotierenden Zylindern zur Erzeugung von Auftrieb und/oder Vortrieb“

> Erfinder / Inventor: J. Seifert

Status: Erteilungsbeschluss vom 5. März 2008

DE 102008022452 A1 > Deutsches Patent- und Markenamt, München

> „Flugzeug mit aktiv steuerbaren Hilfsflügeln“

> Erfinder / Inventor: J. Wittmann

Status: Erteilungsbeschluss vom 5. Mai 2010

DE 102008024463 A1

> Deutsches Patent- und Markenamt, München

> „Flugzeugantriebssystem“

> Erfinder / Inventor: A. Seitz

Status: Erteilungsbeschluss vom 5. Oktober 2010

Bauhaus Luftfahrt Neue Wege. 89


Medien / Vorträge

Media / Lectures

Medienberichterstattung / Media coverage

Pressemitteilungen des Bauhaus Luftfahrt

Press releases issued by Bauhaus Luftfahrt

0 5 10 15 20 25 30 35

Medienberichte über das Bauhaus Luftfahrt

Media coverage of Bauhaus Luftfahrt

2008

2009/2010

Printmedien

Print media

0 5 10 15 20 25

Online-Medien

Online media

Audio-visuelle Medien

Audio-visual media

2008

2009/2010

Expertenvorträge (exkl. Konferenzen) / Expert lectures (excl. conferences)

National

International

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Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.


Impressum

Imprint

Bauhaus Luftfahrt

Jahrbuch 2009 / 2010

Herausgeber / Publisher

Bauhaus Luftfahrt e.V.,

Lyonel-Feininger-Straße 28,

80807 München

www.bauhaus-luftfahrt.net

Redaktion / Editor

Michael Lagemann

Bildnachweise / Picture Credits

EADS Innovation Works

ediundsepp Gestaltungsgesellschaft, München

Fotolia.de

Istockphoto.com

R. Moulton, Flight International

Romy Bonitz, München

Technische Universität München

Uli Benz, Technische Universität München

United States Department of Agriculture

Gestaltung / Layout

ediundsepp Gestaltungsgesellschaft, München

Lektorat / Lectorate

Beate Warcholik (MCIL) (BDÜ)

BW Translations

Druck / Print

Robert Lehner

AB Color Druck

Auflage / Circulation

500 Exemplare / 500 copies

Wir bitten um Verständnis, dass wir aus Gründen der Lesefreundlichkeit

in diesem Jahrbuch auf die explizite Nennung der weiblichen

Form verzichtet haben. Wenn zum Beispiel von Mitarbeitern

die Rede ist, sind selbstverständlich auch die Mitarbeiterinnen

gemeint.

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