Jahrbuch Bauhaus Luftfahrt 2016

58 systems & aircraft technologies
Flugzeuge in
Drachenkonfiguration
für das Jahr 2050
Tube-and-wing
aircraft for the
year 2050 timeframe
Im Rahmen des von der EU geförderten Projekts
„ULTIMATE“ wurden neue Triebwerkstechnologien
untersucht. Um neue Entwürfe beurteilen zu können,
wurden Referenzflugzeuge für das Jahr 2050 aufgesetzt.
Es wurden ein Mittel- und ein Langstreckenflugzeug
mit Open Rotor beziehungsweise Geared
Turbofan entworfen. Mit einem Technologiescreening
sollten geeignete Technologien zur Effizienzsteigerung
identifiziert werden, mit dem Zweck, die Flightpath-2050-Ziele
zu erreichen. Synergien spielen dabei
eine wichtige Rolle, um die Gesamteffizienz eines
Konzepts zu erhöhen. So wurde zum Beispiel Hybrid
Laminar Flow Control (HLFC) implementiert, mit dem
Ziel der Widerstandsreduzierung. Dies erlaubt es,
Synergieeffekte mit einer weiteren Technologie zu
erzeugen: Das Variable Camber System bietet nicht
nur einen großen Bereich optimierter Profilgeometrien
während des Reiseflugs, sondern ermöglicht
auch die Beeinflussung der Druckverteilung, um die
Transitionslänge des HLFC-Systems positiv zu beeinflussen.
Zu den final verwendeten Technologien
gehört auch eine elektrische Subsystemarchitektur
(Abb.), die durch eine Brennstoffzelle versorgt wird.
Dadurch sind ein emissionsfreies Rollen am Boden
und ein niedriger CO 2 -Ausstoß möglich. Insgesamt
sind die untersuchten Konzepte in der Lage, 47 % an
Kraftstoff pro Passagier und Kilometer für die Langstreckenversion
und fast 60 % für das Mittelstreckendesign
gegenüber dem Jahr 2000 zu reduzieren.
Obwohl dies beeindruckende Werte sind, reichen sie
allein nicht aus, um die Flightpath-2050-Ziele zu
erreichen, was die Notwendigkeit radikalerer Triebwerks-
und Flugzeugarchitekturen unterstreicht.
Das „ULTIMATE“-
Projekt untersucht
neue Triebwerkstechnologien
für
das Jahr 2050.
The “ULTIMATE”
project targets to
improve engine
performance for a
year 2050 timeframe.
Within the EU-funded project “ULTIMATE”, new
propulsion-related technologies were investigated.
To assess new designs, reference aircraft
for a year 2050 entry into service were necessary.
Therefore, a short- to medium-range and a longrange
aircraft were designed using an evolutionary
approach and utilising an open rotor and a
geared turbofan engine, respectively. The conducted
technology screening found suitable technologies
to increase performance with the target
of achieving Flightpath 2050 goals. Finally, a
synergistic set of technologies was selected in
order to reduce weight and drag of the airframe.
The technologies used include an all-electric subsystem
architecture (Fig.) powered by a fuel cell.
This enables electric taxiing and lowers CO 2
consumption. Further technologies were included,
for example hybrid laminar flow control, with the
aim of drag reduction. Moreover, it was strongly
emphasised to use synergistic effects of incorporated
technologies. For example, the variable
camber system provides not only a wide range of
different optimised air-foil geometries during
cruise flight, but also enables favourable flight
condition-specific pressure distributions to increase
transition length from the hybrid laminar
flow control system as well as load alleviation
capabilities. Overall, the designs are capable of
reducing fuel per passenger and distance by
47 % for the long-range version and almost 60 %
for the short-range design. While these are impressive
values, they are not sufficient to reach
the Flightpath 2050 goals, emphasising the
necessity of radical engine and aircraft architectures.