Bauhaus Luftfahrt Jahrbuch 2018

JAHRBUCH
YEARBOOK
2018

04
foreword chairman
of the board
Axel Flaig
Beiratsvorsitzender
Chairman of the Board

05
Sehr geehrte Damen und Herren
Das Ziel von nachhaltigem Wachstum des globalen Luftverkehrs
stellt die Luftfahrtbranche vor immer größere Herausforderungen.
Diese können nicht mehr wie in den vergangenen 50 Jahren
mit kontinuierlichem Technologiefortschritt alleine gelöst werden.
Disruptive Technologien hingegen erfordern erhöhte Aufwendungen
und bergen große Risiken.
Neue technologische Konzepte wie Elektrifizierung, autonomes
Fliegen, künstliche Intelligenz oder Connectivity ermöglichen
neuartige Vehikel und Services und eröffnen neue Märkte,
wie zum Beispiel Urban Air Mobility. Gleichzeitig treiben Digitalisierung
und Industrie 4.0 eine tiefgreifende Transformation der
Unternehmen voran.
In dieser komplexeren und von hoher Innovationsgeschwindigkeit
geprägten Zeit fällt es den Luftfahrtakteuren zunehmend
schwerer, Prioritäten für ihre Technologie-, Produkt- und Businessstrategien
zu setzen und damit wichtige Entscheidungen
über den Einsatz limitierter Ressourcen zu treffen.
Ein Thinktank wie das Bauhaus Luftfahrt mit seiner Kompetenz
und seiner Fähigkeit, neue technologische Ansätze ganzheitlich
und interdisziplinär zu integrieren, kann hier mit Studien,
Simulationen, Szenarien und Technologie-Impact-Analysen den
Unternehmen und Institutionen wertvolle Entscheidungshilfe
geben. Mit dem bewussten Blick in andere Geschäfts- und
Forschungsbereiche sollen vielversprechende Trends und Technologien
frühzeitig identifiziert und im Luftfahrtkontext bewertet
werden. So lassen sich neue Möglichkeiten und Potenziale
erschließen und Kooperationen bei der Entwicklung von disruptiven
Technologien forcieren.
Das vorliegende Jahrbuch widmet sich in zwei Sonderkapiteln
den Forschungsthemen „Urban Air Mobility“ (Seiten 14
bis 21) und „Digitale Transformation in der Luftfahrt“ (Seiten 28
bis 33). Darüber hinaus hält die diesjährige Ausgabe wieder
einmalige Einblicke in die Zukunft des Fliegens für Sie bereit.
Ich wünsche Ihnen viel Freude beim Lesen dieses besonderen
Jahrbuches!
Ihr
Axel Flaig
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Dear Ladies and Gentlemen
The goal of sustainable growth in global air traffic poses
ever greater challenges for the aviation industry. These
challenges cannot, as in the past 50 years, be solved by
continuous technological progress alone. Disruptive technologies,
on the other hand, require increased expenditure
and entail major risks.
New technological concepts such as electrification,
autonomous flying, artificial intelligence, and connectivity
make new vehicles and services possible and open up
new markets, such as urban air mobility. At the same
time, digitalisation and Industry 4.0 are driving a farreaching
transformation of companies.
In these more complex and innovative times, it is
increasingly difficult for aerospace companies to prioritise
their technology, product, and business strategies, and
thus make important decisions about the use of limited
resources.
A think tank like Bauhaus Luftfahrt with its competence
and its ability to integrate new technological
approaches in a holistic and interdisciplinary way can
provide valuable decision support for companies and
institutions with studies, simulations, scenarios, and
technology impact analyses. With a conscious look into
other business and research areas, promising trends
and technologies are to be identified at an early stage
and evaluated in the aviation context. In this way, new
possibilities and potentials can be realised and cooperation
in the development of disruptive technologies can
be accelerated.
Two special chapters of this Yearbook are devoted to
the research topics “Urban Air Mobility” (pages 14 to 21)
and “Digital Transformation in Aviation” (pages 28 to 33).
In addition, this year’s issue once again provides you
with unique insights into the future of aviation. I hope
you enjoy reading this special Yearbook!
Your
Axel Flaig

06 foreword
executive director
Prof. Dr. Mirko Hornung
Vorstand Wissenschaft
und Technik
Executive Director Research
and Technology

07
Liebe Luftfahrtbegeisterte
Die Bedeutung des Luftverkehrs in einer immer globaleren Welt
nimmt eine sehr wichtige Rolle in der Mobilität von morgen ein.
Während das „klassische“ Luftverkehrssystem vor der immensen
Herausforderung steht, das Wachstum immer nachhaltiger
und mit drastisch reduziertem ökologischen Fußabdruck zu
bewältigen, ermöglichen neue Technologien die Erweiterung
der „Luftmobilität“ in völlig neue Anwendungsbereiche.
Mit der zunehmenden Urbanisierung wird der Bedarf nach
effizienten Verkehrskonzepten zwischen und sogar innerhalb
von Städten immer größer. Während das Team des Bauhaus
Luftfahrt bereits in 2016 die CentAirStation konzipiert hat, eine
mögliche Lösung für den hocheffizienten Luftverkehr von Stadt
zu Stadt, direkt aus dem Herzen der Städte hinaus, nehmen
aktuell die Forschungsarbeiten zu innerstädtischen Luftverkehrskonzepten
immer weiter zu. Dieser Fragestellung ist ein
besonderer Schwerpunkt in diesem Jahrbuch gewidmet, der
über grundlegende Zusammenhänge, aber auch mögliche
Lösungsansätze und Konsequenzen informieren soll.
Neben der urbanen Mobilität steht weiterhin die Suche und
Identifizierung von Technologien, Konzepten und Geschäftsmodellen
im Zentrum der Forschung am Bauhaus Luftfahrt, um den
Luftverkehr noch effizienter zu machen. Die Erreichung der Ziele
des Flightpath 2050 ebenso wie ein aktiver Beitrag zur Erfüllung
der langfristigen Klimaziele sind hier die wesentlichen Treiber.
Dafür stehen alternative Kraftstoffoptionen, neue Antriebs-,
Energie- und Flugzeugkonzepte genauso wie radikale Betriebsund
Geschäftsmodelle auf dem Prüfstand. Eine wichtige Grundlage
hierfür liefert das Bauhaus-Luftfahrt-interne Technologieradar
ebenso wie der Trendmonitor, in dem aussichtsreiche
Forschungen identifiziert und mit Bezug auf ihren Einfluss auf
die Luftfahrt bewertet werden.
Das Bauhaus Luftfahrt hat sich in 2018 auch organisatorisch
weiterentwickelt. Mit der Rückkehr von Insa Ottensmann in die
Luftfahrtindustrie wurde die Führungsstruktur neu aufgestellt,
und die Forschungseinrichtung wird in Zukunft nur noch von
einem Vorstand geleitet.
Die große Bandbreite der Technologien und Handlungsoptionen
für die Zukunft der Luftfahrt soll Ihnen mit dem vorliegenden
Jahrbuch etwas nähergebracht werden. Wir wünschen Ihnen,
liebe Leserin, lieber Leser, bei der Lektüre viel Vergnügen!
Ihr
Prof. Dr. Mirko Hornung
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Dear Aviation Enthusiasts
In an increasingly global world, aviation takes a very important
role in shaping the mobility of tomorrow. While the
“classic” air transport system faces immense challenges
to meet the continuously growing demand in a sustainable
manner, while drastically reducing its ecological footprint,
new technologies are enabling the extension of air mobility
in completely new application areas.
Growing urbanisation is fostering the demand for
efficient mobility concepts between and also within urban
areas. While the team of Bauhaus Luftfahrt already in
2016 established the CentAirStation, a possible solution
for a highly efficient air transport system for city-to-city air
travel directly from the heart of the city, actual research is
increasingly focused on inner-urban air mobility. Within this
yearbook, a dedicated emphasis is being placed on technologies
and solutions featuring urban air mobility, providing
information about the key interrelations and challenges.
Besides urban mobility, the search and identification
of technologies, concepts, and business models to improve
the air transport’s efficiency are at the centre of research
at Bauhaus Luftfahrt. To achieve the targets of Flightpath
2050 as well as to actively contribute to the long-term
climate goals are the key drivers for this research. This is
why alternative fuel options, novel propulsion, energy,
and aircraft concepts as much as radical operational and
business models are under scrutiny. A major foundation
for this research provides the Bauhaus Luftfahrt internal
Technology Radar as well as the trend monitor, where
promising research is identified and evaluated in the context
of aviation.
Bauhaus Luftfahrt also evolved organisationally in
2018. With the return of Insa Ottensmann to the aviation
industry, the governance structure of the research institution
has been adopted, leading to a single Executive Director
heading the organisation in the future.
The large bandwidth of technologies and options for
the future of aviation shall be brought to you by this yearbook.
We wish you, dear readers, insightful impulses; enjoy
reading!
Your
Prof. Dr. Mirko Hornung

08 contents
energy
technologies &
power systems
alternative
fuels
technology
radar
systems
& aircraft
technologies
operations
Vorwort Beiratsvorsitzender
Vorwort Vorstand
Highlights 2018
Mission
editorial
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
04
06
10
12
Foreword Chairman of the Board
Foreword Executive Director
Highlights 2018
Mission
Zahlen & Fakten
60 Facts & figures
+ + + + + + + + + + + +
Impressum 74 Imprint
Was braucht es, damit Urban Air Mobility
zum Massentransport wird?
Konfliktfreie Routenplanung für
Urban Air Mobility
Elektrische Senkrechtstarter für
Urban Air Mobility
urban air mobility
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
16
18
20
What Does It Take for Urban Air Mobility
to Be Mass Transport?
Conflict-Free Routing in
Urban Air Mobility
Electric VTOL Aircraft for
Urban Air Mobility

09
Zukunftstechnologieanalyse zur
Entscheidungsunterstützung in der Wartung
Von der Natur inspirierte Materialien
und Strukturen
technology radar
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
24
26
Future Technology Analysis for
Decision-Support in Maintenance
Biologically Inspired Materials
and Structures
Vom Datenbewusstsein zur
Nutzbarmachung von Wissen
Engineering 4.0 und die
Wirklichkeit von Modellen
digital transformation
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
30
32
From Data Awareness to
Harnessing Knowledge
Engineering 4.0 and the Reality
of Models
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Zukünftige Veränderungen von
Mobilität in Europa
Wie können Fluggesellschaften in
Zukunft Geld verdienen?
operations
36
38
Changing Mobility
in Europe
How Can Airlines Make Money
in the Future?
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Zukünftige Pfade hin zu mehr
Nachhaltigkeit in der Luftfahrt
Partikelreaktorkonzept zur solaren
Synthesegasproduktion
Kraftstoffe durch hydrothermale
Verflüssigung von Biomasse
alternative fuels
42
44
46
Future Pathways towards Sustainability
in Aviation
Particle Reactor Concept for the Production
of Solar Synthesis Gas
Fuels from Hydrothermal Liquefaction
of Biomass
energy technologies & power systems
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Brennstoffzellen als Mobilitätsoption:
Fortschritte und Perspektiven
Antriebs-Vorstudien eines turboelektrischen
„Propulsive Fuselage“
50
52
Fuel Cells as Power Option for Mobility:
Progress and Prospects
Powerplant Pre-Design Studies for
a Turboelectric Propulsive Fuselage
systems & aircraft technologies
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Kraftstoff als alternative Wärmesenke
für zukünftige Flugzeugkonzepte
Eine vereinheitlichte Bewertung von
Konzepten mit Grenzschichteinsaugung
56
58
Fuel as Alternative Heat Sink
for Future Aircraft
A Unified Bookkeeping Approach for
Boundary Layer Ingestion Concepts

10 highlights 2018

11
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Das Bauhaus Luftfahrt war vom 25. bis zum 29. April 2018 mit einem eigenen Stand
auf der ILA Berlin – der führenden Innovationsmesse der Luft- und Raumfahrtbranche
– vertreten. Mit im Gepäck hatten die Zukunftsforscher aus München wieder
jede Menge innovativer Denk- und Diskussionsanstöße, die das Potenzial haben,
das Luftverkehrssystem grundlegend zu verändern. Auf 43 Quadratmetern präsentierte
der Thinktank nicht nur eigene technologische Konzepte und operationelle
Lösungsansätze, sondern gab darüber hinaus wissenschaftliche Antworten auf die
zentralen Zukunftsfragen der Luftfahrt. Auch beim Standkonzept ging das Bauhaus
Luftfahrt neue Wege: Im Mittelpunkt stand ein 60 Zentimeter durchmessender
touchfähiger Globus, auf dem der Besucher die ganze Welt der Luftfahrtforschung
interaktiv entdecken konnte.
Ein weiteres Highlight auf dem Stand des Bauhaus Luftfahrt war die Vorstellung
des ersten „solaren“ Flugkraftstoffes am 26. April 2018. Im Rahmen des von der
Europäischen Union geförderten Forschungsprojektes SOLAR-JET war es erstmals
gelungen, synthetisches „solares“ Kerosin herzustellen. Der gesamte Produktionsprozess
für erneuerbaren Kraftstoff aus Sonnenlicht, Wasser und Kohlenstoffdioxid
wurde erfolgreich durchlaufen, was die Zukunft der Luftfahrt maßgeblich beeinflussen
könnte.
Bauhaus Luftfahrt had its own booth at ILA Berlin – the most innovative trade event
for the aerospace industry – from April 25th to 29th, 2018. Once again, the futurologists
from Munich had a lot of innovative food for thought and discussion in their
luggage, which has the potential to fundamentally change the air transport system.
On 43 square metres, the think tank not only presented its own technological concepts
and operational solutions, but also provided scientific answers to the central
future questions of aviation. Bauhaus Luftfahrt was also breaking new ground with
its booth concept: The focus was on a 60-centimetre diameter, touchable globe, on
which visitors could interactively discover the entire world of aviation research.
Another highlight at the Bauhaus Luftfahrt booth was the presentation of the
world’s first “solar” jet fuel on April 26th, 2018. Within the framework of the SOLAR-
JET research project funded by the European Union, synthetic “solar” kerosene had
been produced for the first time. The entire production chain for renewable fuel from
sunlight, water, and carbon dioxide had been successfully completed, which could
have a major impact on the future of aviation.
Das Bauhaus Luftfahrt hat auch auf
der ILA Berlin 2018 bei Politik (unter
anderem Verkehrsminister Andreas
Scheuer), Fachpublikum und der
breiten Öffentlichkeit für Aufmerksamkeit
gesorgt.
At ILA Berlin 2018, Bauhaus Luftfahrt
once again attracted the attention of
politicians (including Federal Transport
Minister Andreas Scheuer), important
trade visitors, and the wider public.

12 mission
Über das
Bauhaus Luftfahrt
Was treibt die Mobilität von morgen? Welche alternativen
Energieoptionen werden langfristig für die Luftfahrt zur
Verfügung stehen? Welche Antriebs- und Systemtechnologien
werden die Effizienz zukünftiger Flugzeugentwürfe
weiter verbessern, und werden diese zu vollständig
neuen Designs führen? Welchen Einfluss werden
Informationstechnologien auf zukünftige Produkte und
deren Entwicklungsprozesse haben? Entlang dieser
und weiterer Fragestellungen analysiert das Bauhaus
Luftfahrt als Forschungseinrichtung wesentliche Treiber,
neue technologische Ansätze sowie innovative Ideen
und integriert diese in ganzheitliche Lösungen für die
Luftfahrt.
Seit mehr als zehn Jahren betrachtet das Bauhaus
Luftfahrt im Sinne eines Thinktanks Themen aus sehr
unterschiedlichen Blickwinkeln: Die 37 Wissenschaftler
mit fachlicher Expertise aus Sozialwissenschaft und
Ökonomie, Natur- und Ingenieurwissenschaft sowie Informatik
identifizieren und bewerten erfolgversprechende
Ansätze und entwickeln diese, häufig in Zusammenarbeit
mit nationalen und internationalen Partnern, als Grundlage
für neue Produktideen und -konzepte weiter. Damit
nimmt das Bauhaus Luftfahrt eine wichtige Vorreiterrolle
ein – als Ideenschmiede, Forschungseinrichtung und
Impulsgenerator für Fachwelt, Öffentlichkeit und Politik.
Die Luftverkehrsflotte wird sich allen Prognosen nach
bis 2050 verdreifachen. Die Ziele 75 % weniger CO 2 -
Ausstoß, deutlich geringere NO X - und Lärmemissionen
gegenüber dem Jahr 2000 sind im „Flightpath 2050“
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
formuliert. Aus dem Luftverkehrswachstum, den „Flightpath
2050“-Zielen und den langen Produktlebenszyklen
von Flugzeugen von bis zu 60 Jahren leitet das Bauhaus
Luftfahrt seinen Auftrag ab, über die Grenzen herkömmlicher
Technologien und Materialien weit hinauszublicken
und neue Aspekte zu betrachten. Dabei sollen und können
keine Voraussagen getroffen werden, welches das
nächste Produkt sein wird. Die Wissenschaftler erforschen
vielmehr neue Technologien und Materialien,
zeigen deren Relevanz für zukünftige Entwicklungen und
schaffen ein Bewusstsein, worin die Potenziale für die
Luftfahrt liegen. Die so gewonnenen Erkenntnisse liefern
zahlreiche Denk- und Diskussionsanstöße – und das
außerhalb der vorhandenen konventionellen Forschungsund
Entwicklungslandschaft. Die Herangehensweise,
zunächst eine Idee in einem interdisziplinären kreativen
Prozess entstehen zu lassen und diese anschließend auf
ihre Anwendbarkeit wissenschaftlich zu überprüfen,
macht das Bauhaus Luftfahrt als Forschungseinrichtung
einzigartig in Deutschland und Europa.
Gegründet wurde der Bauhaus Luftfahrt e. V. im
November 2005 von den drei Luft- und Raumfahrtunternehmen
Airbus, Liebherr-Aerospace und MTU Aero
Engines sowie dem Bayerischen Staatsministerium für
Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie. Namensgebend
war das Staatliche Bauhaus, die fachübergreifende
Kunst-, Design- und Architekturschule von Walter
Gropius im Weimar und Dessau der 1920er-Jahre. Seit
2012 ergänzt die IABG Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft
den Kreis namhafter Industriepartner. Das Bauhaus
Luftfahrt ist seit 2015 auf dem Ludwig Bölkow Campus in
Taufkirchen bei München angesiedelt, dessen Gründungspartner
es ist.

13
energy
technologies &
power systems
alternative
fuels
technology
radar
systems
& aircraft
technologies
operations
About
Bauhaus Luftfahrt
What drives the mobility of tomorrow? What alternative
energy options will be available for aviation in the long
term? Which power and system technologies will further
improve the efficiency of future aircraft concepts, and
will these lead to completely new designs? What impact
will information technologies have on future products
and their development processes? In light of these and
other questions, as a research institution, Bauhaus
Luftfahrt analyses major driving forces, new technological
approaches, and innovative ideas and integrates
them into holistic solutions for aviation.
For more than a decade, Bauhaus Luftfahrt is
studying topics from very different perspectives in the
sense of a think tank: The 37 scientists with professional
expertise in their field areas of social sciences and
economics, nature and engineering sciences as well as
informatics identify and assess promising approaches
and develop them, frequently in collaboration with
national and international partners, as a basis for new
product ideas and concepts. Bauhaus Luftfahrt is thereby
playing a key pioneering role – as a think tank, a research
institution, and an impulse generator for experts, the
public, and politicians.
According to all forecasts, the civil aviation fleet will
triple by 2050. The goals of 75 % less CO 2 emissions,
considerably reduced NO x emissions and noise compared
to 2000 are expressed in Flightpath 2050. From the
growth in air traffic, the Flightpath 2050 goals, and the
long product life cycles of aircraft of up to 60 years,
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Bauhaus Luftfahrt derives its task of going far beyond
the boundaries of conventional technologies and
materials and of studying new aspects. Here, no predictions
can or should be made on what the next product
will be. Instead, scientists are searching for new technologies
and materials, showing their relevance for
future developments, and raising awareness of wherein
the potential for aviation lies. The knowledge gained in
this way offers numerous incentives to think differently
and participate in discussions – and all of that is outside
the existing conventional research and development
landscape. The approach, to first let an idea arise in an
interdisciplinary creative process and then check it in
a scientifically sound manner for its applicability, makes
Bauhaus Luftfahrt unique as a research institution in
Germany and Europe.
Bauhaus Luftfahrt e. V. was founded in November
2005 by the three aerospace companies Airbus,
Liebherr-Aerospace and MTU Aero Engines as well as
the Bavarian Ministry of Economic Affairs, Regional
Development and Energy. The source of the name was
Staatliches Bauhaus, the interdisciplinary art, design,
and architecture school by Walter Gropius in the
Weimar and Dessau of the 1920s. Since 2012, IABG
Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft has rounded out
the circle of renowned industrial partners. Since 2015,
Bauhaus Luftfahrt has been based on Ludwig Bölkow
Campus in Taufkirchen near Munich, whose founding
partner it is.

14 urban
air mobility
+ + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + +
+ RESEARCH + + ON + + + + + + +
+ + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + +

15

16 urban air mobility
Was braucht es, damit
Urban Air Mobility zum
Massentransport wird?
What Does It Take for
Urban Air Mobility to
Be Mass Transport?
Neue Einsatzgebiete für Luftfahrzeuge eröffnen sich
durch Entwicklungen in der elektrischen Antriebs-,
Batterie- und Sensortechnologie. Zurzeit arbeiten
mehr als hundert Unternehmen an der Realisierung
des Konzeptes von Urban Air Mobility (UAM), dem
Einsatz von vertikal startenden und landenden Flugzeugen
für den inter- und innerstädtischen Personenverkehr.
Um die potenzielle Transportleistung von UAM
zu verstehen, verfolgt das Bauhaus Luftfahrt einen
agentenbasierten Modellierungsansatz, da – im
Gegensatz zum klassischen Vier-Stufen-Ansatz – die
agentenbasierte Modellierung dynamische Agentenentscheidungen
während der Simulation ermöglicht.
Somit können neue Mobilitätsdienstleistungen
wie On-Demand, Sharing oder auch Pooling, wovon
die meisten UAM-Konzepte ausgehen, abgebildet
werden.
Das Transport-Simulations-Framework MATSim
wurde um ein UAM-Modul erweitert, das die Definition
von UAM-Infrastruktur und -Fahrzeugen
ermöglicht und den Agenten der Simulation erlaubt,
UAM als Transportmittel in ihr tägliches Mobilitätsverhalten
zu integrieren. Daher wird UAM in einem
kohärenten Stadtverkehrsmodell simuliert, in dem
UAM mit bodengebundenen Verkehrssystemen sowohl
zusammenarbeitet als auch konkurriert.
Diese Simulationsfähigkeit wird genutzt, um
Sensitivitätsstudien über UAM-Parameter durchzuführen,
die Schätzungen über UAM-Verkehrsaufkommen
und die daraus resultierenden transportsystemweiten
Auswirkungen liefern. Somit können
wesentliche Anforderungen auf Vehikel, Infrastruktur
und Betriebsebene abgeleitet werden.
Physical representation
UAM flight zone
UAM station
Schematische
Darstellung der
Hauptkomponenten
der Modellierungsimplementierung
für UAM in MATSim
Schematic illustration
of the main components
of the modelling
implementation
for UAM in MATSim
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Road
H
VTOL vehicle
Developments in electric power train, battery, and
sensor technology are opening up new areas of
application for air vehicles. More than one hundred
companies worldwide are currently working on the
implementation of the urban air mobility (UAM) concept,
the use of vertical take-off and landing aircraft
for intercity and intracity passenger transport.
In order to understand the potential transport
performance of UAM, Bauhaus Luftfahrt pursues an
agent-based modelling approach, since – in contrast
to the classical four-step approach – agent-based
modelling enables dynamic agent decisions during
simulation. Thus, new mobility services, such as
on-demand, sharing, or pooling, which are the basis
of most UAM concepts, can be analysed.
The transport simulation framework MATSim has
been extended by a UAM module that enables the
definition of UAM infrastructure and vehicles and
allows the agents of the simulation to integrate
UAM as a means of transport into their daily mobility
behaviour. Therefore, UAM is simulated in a coherent
urban traffic model, in which UAM cooperates and
competes with ground-based traffic systems.
This simulation capability is used to perform sensitivity
studies on UAM parameters that provide
estimates of UAM traffic volumes and the resulting
transport system-wide effects. Thus, essential
requirements at vehicle, infrastructure, and operational
level can be derived.

17
Nachfragesensitivität für Urban Air Mobility
Unter der Annahme eines UAM-Missionsspektrums von unter 10 km hat die Sicherstellung kurzer Passagierprozesszeiten einen deutlich
höheren Einfluss auf die Passagierzahlen als schnellere UAM-Fluggeschwindigkeiten.
Sensitivity of demand for urban air mobility
Given UAM mission spectrums of below 10 km range, ensuring short passenger process times proofed to have a more significant impact
on passenger numbers than increasingly fast UAM flight speeds.
Change in passenger numbers
20 %
0 %
-20 %
Baseline
-40 %
50 150 250 350 450
Cruising speed [km/h]
Change in passenger numbers
50 %
0 %
-50 %
Total process time [min]
Baseline
-100 %
20 15 10 5 2.5 0.5
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Systematische Platzierung von UAM-Infrastruktur
Mittels Überlagerung von räumlichen Faktoren,
wie Hubschrauberlandeplätzen, wichtigen
Verkehrsknotenpunkten und touristischen
Sehenswürdigkeiten, werden geeignete Standorte
für UAM-Infrastruktur definiert.
Systematic placement of
UAM infrastructure
Through a systematic approach of superimposing spatial factors – like existing
helipads, important transportation hubs, and touristic points of interest – suitable
locations for UAM infrastructure are defined.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Dr. Kay Plötner Head of Economics and Transportation
Ein wesentlicher Schlüssel für eine erfolgreiche Markteinführung von Urban Air Mobility ist neben der technischen
Leistungsfähigkeit zukünftiger UAM-Systeme die breite Akzeptanz in der Bevölkerung. Dafür ist es notwendig,
frühzeitig einen zukünftigen Mehrwert von Urban Air Mobility für einen Großteil der Bevölkerung zu identifizieren. Somit eröffnet
die agentenbasierte Simulation eine detaillierte Sichtweise auf den einzelnen, potenziellen Nutzer sowie das synergetische
Zusammenspiel mit dem bestehenden Verkehrssystem und die Quantifizierung der Auswirkungen auf das gesamte Transportsystem
in einer Stadt.
An essential key to the successful market launch of urban air mobility, besides the technical performance of future
UAM systems, is the broad public acceptance. To achieve this, it is necessary to identify at an early development stage
a future added value of urban air mobility for a large proportion of the city’s population. The agent-based simulation thus opens
up a detailed view of the individual potential user as well as the synergetic interaction with the existing transport system and the
quantification of effects on the entire transport system in a city.

18 urban air mobility
Konfliktfreie
Routenplanung für
Urban Air Mobility
Conflict-Free
Routing in Urban
Air Mobility
Für Zukunftsszenarien, in denen Drohnen und Flugtaxis
in großer Anzahl und niedriger Höhe in bisher
wenig frequentierten Lufträumen operieren, werden
neue Konzepte und Technologien für einen sicheren
und effizienten Flugbetrieb nötig. Neben der technischen
Zuverlässigkeit ist die Kollisionsvermeidung
ein entscheidender Aspekt, der in der traditionellen
Luftfahrt in Sicht- und Instrumentenflug unterschiedlich
umgesetzt wird und unter anderem auf Luftraumstrukturen,
Prozeduren und Telekommunikation
fußt. Da Sichtflug vom Wettergeschehen abhängt
und die Luftraumdichte beim Instrumentenflug
begrenzt ist, sind beide Verfahren nicht unmittelbar
auf die Visionen urbanen Flugverkehrs anwendbar.
Hier werden neue, belastbare Konzepte benötigt.
Mobile Anwendungen, die einen sicheren Drohnenbetrieb
durch digitale Datenbanken und Kartendarstellung
gewährleisten, sind für Drohnenpiloten
heute verfügbar. Bei hohen Luftraumdichten sollten
Flugrouten schon am Boden so weit abgestimmt
und optimiert werden, dass in der Luft im Normalfall
keine Kollisionsvermeidung nötig sein wird. Hierfür
werden Algorithmen benötigt, wie sie zum Beispiel
für die Robotik entwickelt wurden. Da sich nicht
alle Konflikte vermeiden lassen, zum Beispiel, wenn
eine nicht registrierte Drohne auftaucht, sind darüber
hinaus Verfahren zur Echtzeit-Routenanpassung
wichtig.
Zur Untersuchung der Effekte wurde eine Simulation
aufgesetzt, um das statistische Aufkommen
von Konflikten als Funktion der Luftfahrzeugdichte
einschätzen zu können. Ein physikbasierter Algorithmus
zur optimalen Flugführung bei Konfliktvermeidung
wurde implementiert und wird auf seine Leistungsfähigkeit
hin optimiert und analysiert.
Darstellung zufällig
gewählter Flugrouten,
die algorithmisch auf
Konfliktvermeidung
optimiert wurden
Visualisation of
random flight routes,
which were optimised
towards conflict
avoidance
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
In future scenarios, which envision drones and air
taxis operating in high numbers as well as at low
altitude in airspaces that as of yet are not highly
frequented, novel concepts and technologies are
required for safe and efficient operation. Apart from
technical reliability, collision avoidance is a crucial
aspect handled differently in traditional aviation,
according to visual and instrument flight rules, and
based on airspace allocation, procedures, and telecommunications.
As flying according to visual flight
rules is weather dependent and airspace capacity
is limited under instrument flight rules, neither
approach is directly applicable to visions of urban
air mobility. Here, new and robust concepts are
required.
Mobile applications that enable safe operation
using digital databases and visualisation are available
today to drone pilots. As air traffic densities
increase, flight route planning and optimisation
should happen already on ground to forestall collision
avoidance manoeuvres in the air. Algorithms,
for example from the field of robotics, are required
for this task. As certain conflicts may not be anticipated,
for example, the emergence of an unregistered
drone, methods for real-time route adjustments
are required.
In order to investigate the relevant effects, a
simulation was set up to be able to estimate the
statistical occurrences of conflicts as function of air
traffic density. A physics-based algorithm for optimum
flight guidance under the condition of conflict
prevention was implemented and its capability is
being optimised and analysed.

19
Konfliktvermeidung von automatisierten Fluggeräten
Visualisierung von Konfliktvermeidung. Durch strategische Routenplanung werden Mindestabstände eingehalten,
während Flugzeit und Telekommunikationsaufwand gegenüber taktischen Ausweichmanövern gering bleiben.
Conflict avoidance for automated flight
Visualisation of conflict avoidance. Using strategic route planning, safe separation is assured, while flight time and
telecommunication overhead are kept low compared to tactical manoeuvres.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Analyse der
Konflikthäufigkeiten
Die Rate bilateraler Konflikte wächst mit der
Fahrzeugdichte. Bei hohen Dichten treten auch
Konflikte zwischen mehreren Fahrzeugen mit
signifikanter Rate auf. Kooperative Routenplanung
eliminiert das Auftreten vorhersehbarer
Konflikte.
Conflict rate
0.10
0.08
0.06
0.04
Two-dimensional traffic model,
150 metres minimum distance assumed
Analysis of conflict
frequencies
Bilateral conflicts increase with vehicle density.
At higher densities, higher-order conflicts arise in
significant numbers. Cooperative route planning
eliminates foreseeable conflicts.
0.02
0
1.00
0.70
0.40
0.20
0.10
Mean vehicle density [1/km 2 ]
0.06
0.03
0.02
4 3 21
Number of
5 conflicting vehicles

20 urban air mobility
Elektrische
Senkrechtstarter für
Urban Air Mobility
Electric VTOL
Aircraft for Urban
Air Mobility
Elektrische Antriebskonzepte sind eine Schlüsseltechnologie
zur Entwicklung senkrechtstartender
Lufttaxis. Die durch elektrische Energieübertragung
ermöglichte Verteilung der Schuberzeugung auf
mehrere, flexibel anordenbare Rotoren oder Fans
eröffnet einen großen Designraum. Eine wichtige
Rolle im Entwurf spielt dabei die Abwägung zwischen
effizientem Schwebe-/Vertikalflug und einer
hohen Effizienz während des Reisefluges. In einem
möglichen zukünftigen On-Demand-UAM-Netzwerk
gilt es außerdem, ein breites Spektrum an Reichweiten
bestmöglich bedienen zu können.
In einer Studie am Bauhaus Luftfahrt wurden
zwei Lufttaxi-Konzepte mit unterschiedlichen
Entwurfsschwerpunkten als mögliche Referenzkonfigurationen
untersucht: ein Multicopter mit
18 konzentrisch angeordneten Rotoren und entsprechend
großer Rotorfläche sowie eine sogenannte
Lift+Cruise-Konfiguration. Letztere ermöglicht vertikales
Starten und Landen mithilfe von acht kleineren
Rotoren und wechselt für den Reiseflug auf einen
eigenen Antriebsstrang mit einem einzelnen Propeller.
Der Auftrieb wird dabei effizient von starren
Tragflächen erzeugt. Dadurch kann im Vergleich zum
Multicopter eine wesentlich höhere Reisegeschwindigkeit
von 180 km/h realisiert werden. Ein Blick auf
die Energieeffizienz für verschiedene Missionsreichweiten
verdeutlicht die unterschiedlichen Stärken
der Konzepte. Der Multicopter benötigt für Missionen
innerhalb seines Einsatzspektrums (bis 19 km)
deutlich geringere Energiemengen. Erst auf längeren
Strecken erreicht das Lift+Cruise-Konzept bessere
Effizienzwerte. Das legt in dieser Hinsicht einen
Flottenmix für künftige UAM-Szenarien nahe.
UAM
VTOL
aircraft
Klassifizierungsschema
für Urban-
Air-Mobility-
Lufttaxi-Konzepte
Classification
scheme for UAM
VTOL aircraft
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Rotarywing
cruise
Fixedwing
cruise
Lift+
Cruise
Rotarywing
Liftfan
Tiltwing/
prop
Tailstitter
Electric propulsion concepts are a key technology
for the development of VTOL air taxis for urban air
mobility. Electric power transmission enables the
distribution of thrust generation to multiple, flexibly
arranged rotors or fans, opening up a large design
space. The balance between efficient hovering/
vertical flight and high efficiency during cruise flight
is an essential design decision. Considering a possible
future on-demand UAM network, it is also important
to be able to serve a broad spectrum of ranges
in the best possible way.
In a study at Bauhaus Luftfahrt, two air taxi concepts
with different design priorities were investigated
as possible reference configurations: a multicopter
with 18 concentrically arranged rotors and
a correspondingly large rotor surface as well as a
so-called lift+cruise configuration. The latter enables
vertical take-off and landing using eight smaller
rotors and changes to a separate drive train with a
single propeller for cruise flight. Lift is then efficiently
generated by fixed wings. This allows a much higher
cruising speed of 180 km/h compared to the multicopter.
A glance at the energy efficiency for different
mission ranges illustrates the different strengths of
the concepts. The multicopter requires significantly
less energy for missions within its mission range
(up to 19 km). Only on longer mission ranges, the
lift+cruise concept achieves better efficiency values.
From an energy efficiency perspective, this indicates
a fleet mix for future UAM scenarios.

21
Technische Daten
der Lufttaxi-Konzepte
im Vergleich
Der Multicopter setzt mit einem
außergewöhnlich geringen Disc Loading
auf sehr effizienten Schwebeflug. Das
kompaktere und dadurch ineffizientere
VTOL-System der Lift+Cruise-Konfiguration
ermöglicht im Gegenzug eine höhere
aerodynamische Güte im Reiseflug.
Payload [kg]
MTOW [kg]
Cruise speed [km/h]
Range [km]
Disc loading [kg/m 2 ]
Lift/Drag (cruise) [-]
Multicopter (2 PAX)
225 225
555 780
70 180
18.7 63
12.1 35.6
3.1 8.7
Lift+Cruise (2 PAX)
Comparison of
technical data of
air taxi concepts
Multicopter (2 PAX)
Lift+Cruise (2 PAX)
The multicopter relies on a very
efficient hovering flight with an
exceptionally low disc loading. The
more compact and therefore less
efficient VTOL system of the lift+cruise
configuration, in turn, permits much
better aerodynamics in cruise flight.
z [m]
2
1.5
1
5
5
5
4 4
3 3
2 2 1 1
0 0 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 x [m]
-5 -5
y [m]
z [m]
1
0.5
0
-0.5
5
4
3
2
1
0
-1
y [m]
-2
-3
-4
-5 -5
-4 -3 -2
1
0
-1
x [m]
2
3
4
5
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Energieeffizienz der Lufttaxi-Konzepte
für zwei und vier Passagiere
Das Multicopter-Konzept ist in seinem Einsatzspektrum deutlich energieeffizienter. Auf längeren
Strecken erreicht die Lift+Cruise-Konfiguration jedoch bessere Werte und benötigt ab 46 km
weniger als 400 Wh pro Passagierkilometer.
Energy efficiency of air taxi concepts
for two and four passengers
The multicopter concept is significantly more energy-efficient in its range of applications. On longer
distances, however, the lift+cruise configuration provides better efficiency and requires less than
400 Wh per passenger kilometre for distances greater than 46 km.
Energy / PAX / km [Wh]
Vertical climb altitude: 300 m
2200
2000
Multicopter 2 PAX
Multicopter 4 PAX
1800
1600
Lift+Cruise 2 PAX
Lift+Cruise 4 PAX
1400
1200
1000
800
600
400
200 0 10 20 30 40 50 60 70
Cruise distance [km]
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Dr. Jochen Kaiser Head of Visionary Aircraft Concepts
Die Entwicklung von Fluggeräten für Urban-Air-Mobility-Anwendungen spiegelt sich in unterschiedlichsten Konzepten
wider, und auch die vorliegende Studie legt einen Flottenmix verschiedener Konfigurationen nahe. Trotzdem ist die
Vorhersage, welche Konzepte schlussendlich erfolgreich sein werden, in Verbindung mit den Freiheitsgraden im Design noch sehr
schwierig. Neben den technologischen Vorteilen werden praktische Aspekte, wie Zulassung, Zuverlässigkeit, operationelle Kosten
oder einfach Präferenzen der Nutzer, über den Markterfolg einzelner UAM entscheiden. Daher liefern solche technischen Analysen,
zusammen mit den Simulationen der Betreibermodelle, eine Grundlage für die Bewertung von Luftverkehr im urbanen Raum.
The development of air vehicles for urban air mobility applications is reflected in various concepts, and the present study
also suggests a fleet mix of different configurations. Nevertheless, it is still very difficult to predict which concepts will
ultimately be successful in combination with the degrees of freedom in design. In addition to the technological advantages, practical
aspects such as approval, reliability, operational cost, or user preferences will determine the market success of individual UAM.
Therefore, such technical analyses together with the simulations of the operator models provide a basis for the evaluation of air
transport in urban areas.

22 technology
radar
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + Advanced + analytics + + + + +
technologies
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
Monte Carlo simulation for
+ + + + + + + + + + + +
decision
+
support
+ + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
Mechanical properties
+ + + + + + + + +
of densified
+
wood
+ + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + +
23
+ + + + + + + + + Prospective + + concepts + for aeronautics + + + +
are based on the understanding of future
+ + + + + + + + + technology + options + + and their + physical + + +
Schlüssige Luftfahrtkonzepte von morgen boundaries. For early identification of
+ + + basieren + auf dem + Verständnis + + zukünftiger + + design-driving + + developments, + + Bauhaus + + +
Technologieoptionen und deren physi- Luftfahrt has established the “Techno-
+ +
kalischer Leitplanken. Zur Früherkennung logy Radar”, which includes the domains
+ + + + + + + + + + + + +
designtreibender Entwicklungen hat das of energy, materials, photonics, sensors,
+
+ +
Bauhaus Luftfahrt das „Technologieradar“ and information. The pursued approach
+ + + + + + + + + + + +
etabliert, das die Domänen Energie, to future technology analysis and
+ +
Materialien, Photonik, Sensorik und Information
assessment of innovation potentials
+ + + umfasst. + Der verfolgte + + Ansatz + zur +
+ rests + upon an + interdisciplinary + + culture + + +
Zukunftstechnologieanalyse und Bewertung
and on a specially developed methodo-
+ + + von Innovationspotenzialen + + + stützt + +
+ logy. + This relies + on the + derivation + of + uni-
+ +
sich auf eine interdisziplinäre Kultur und versal metrics and physical benchmarks
+ + + eine eigens + entwickelte + + Methodik. + Diese + + as well + as on + an analysis + of + the scaling + + +
beruht auf der Bestimmung universeller behaviour and disruptive potential of
+ +
Metriken und physikalischer Grenzwerte novel technologies. As guidance to the
+ + + + + + + + + + + +
sowie einer Analyse des Skalierungsverhaltens
future development of sound overall
+ +
+ + und disruptiven Potenzials neuer concepts, performance potentials are
+ + + + + + + + + + + +
Technologien. Als Leitlinie für die zukünftige
determined in the aeronautical context
+ +
Entwicklung stimmiger Gesamtkon-
at various levels of complexity, from
+ + zepte + werden + Leistungspotenziale + + + im Luftfahrtkontext
+ + components, + + devices + to integrated + + + +
auf unterschiedlichen systems.
+ + + Komplexitätsebenen + + + untersucht, + + von + + + + + + + +
Komponenten über Baugruppen bis hin zu
+ + + + + integrierten + + Systemen. + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

24 technology radar
Zukunftstechnologieanalyse
zur
Entscheidungsunterstützung
in der Wartung
Future Technology
Analysis for
Decision-Support
in Maintenance
Der fortschreitende Übergang von zeitbasierten
zu bedarfsorientierten Wartungskonzepten wird
getrieben durch die Nutzung von mehr und mehr
Daten und fortschrittlichen Analysetechnologien.
So können mit Predictive Maintenance Bauteilversagen
frühzeitig erkannt und Standzeiten reduziert
werden. 1 Einen wesentlichen Schritt weiter geht
Prescriptive Maintenance. Durch den Vergleich der
Erfolgsaussichten von Wartungsalternativen und
ihrer Effekte auf zum Beispiel Kosten und Sicherheit
werden optimierte Handlungsschritte empfohlen.
Der Kernfrage, wie ihre Verlässlichkeit und
ihr möglicher Geschäftsvorteil bewertet und verbessert
werden können, ist das Bauhaus Luftfahrt
nachgegangen.
Es wurde ein auf Statistik basierter Ansatz zur
Kostennutzenanalyse gewählt, dessen Wert durch
ein Beispiel verdeutlicht wurde. Wird ein Bauteil
ausgetauscht, kann dies teurer sein, als es zu reparieren,
dafür ist es dann neu und so vielleicht langlebiger.
Das Ergebnis des Kosten-Trade-offs wird
von Unsicherheiten beeinflusst, etwa bezüglich
Restlebensdauer und Kostenfaktoren. Diese wurden
durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen quantifiziert
ebenso wie das Ergebnis für den Kosten-Trade-off,
das anhand einer Monte-Carlo-Simulation bestimmt
wurde.
Der Ansatz zeigt nicht nur, welche Entscheidungsoption
den höheren Gewinn verspricht und
damit präferiert ist, sondern auch, mit welchem
Risiko und potenziellen Kostennachteil sie verbunden
ist. Er lässt zudem bestimmen, an welcher
Stelle höherwertige Daten oder Informationen die
Ergebnisunsicherheit gewinnbringend reduzieren
können. Somit erlaubt er Zuverlässigkeit und Profitabilität
von Prescriptive-Maintenance-Ansätzen
und damit, ihr Einsatzpotenzial für neue Geschäftsmodelle,
wie Servitization oder automatisierte
(Fern-)Wartung, zu steigern.
Daten und Analysetechnologien
eröffnen neue
Geschäftsoptionen
durch automatisierte
Entscheidungsoptimierung.
The combined use
of data and analytics
technologies allow
for new business
options by means of
automated decisionsupport.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
The progressive shift from time-based to demandbased
maintenance concepts is driven by the use
of more and more data and advanced analytics
technologies. In this way, predictive maintenance
can detect early signatures of component failure
and thereby reduce downtime. 1 A significant step
further goes prescriptive maintenance. By comparing
the chances of success of maintenance alternatives
and their effects on, for example, cost and
safety, optimised courses of actions are recommended.
Bauhaus Luftfahrt has investigated the
key question as to how their reliability and their
potential business advantage can be assessed and
improved.
A statistics-based approach to cost-benefit
analysis was chosen, the value of which was illustrated
by an example. Replacing a component can
be more expensive than repairing it, but then it is
new and perhaps more long-lived. The result of the
cost trade-off is influenced by uncertainties concerning,
for example, remaining useful life and
cost factors. These were quantified by probability
distributions, just as the result of the cost trade-off
that was determined by a Monte Carlo simulation.
The probabilistic approach shows not only
which decision option promises the higher profit
and is thus preferred, but also with which risk and
potential cost disadvantage it is associated. It also
determines where higher-quality data or information
can gainfully reduce result uncertainty and
hence be assigned a monetary value. Thus, the
presented approach allows to enhance the reliability
and profitability of prescriptive maintenance
strategies and thereby increases their application
potential for new business models, such as servitization
or automated (remote) maintenance.
1 Koops, L. (2018). ROC-based Business Case Analysis for Predictive
Maintenance-Applications in Aircraft Engine Monitoring. Proceedings of
the European Conference of the Prognostics and Health Management
Society. Utrecht, The Netherlands.

25
Fortschrittliche Analysetechnologien
Komplexe Entscheidungen an der Schnittstelle von Wartung, Betrieb, Planung und Logistik können
optimal unterstützt werden zur Erhöhung der Servicequalität, Effektivität und Verfügbarkeit.
Advanced analytics
technologies
Advanced analytics technologies
can optimally support complex
decisions at the interface between
maintenance, operation, planning,
and logistics, allowing for enhanced
service quality, effectivity, and
availability.
Human input to decisions
Data Insight Decision Effect
Business value
Diagnostic analytics
Why did it happen?
➝ Patterns
Descriptive analytics
What has happened?
➝ Data/trending analysis
Prescriptive analytics
How do we benefit from
predictions?
What actions to take & when?
How will these decisions
affect everything else?
➝ Recommended best
action
Predictive analytics
What will happen?
When and why will it happen?
➝ Forecasts
Analytics focus
Past
Present
Future
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Beispiel: Monte-Carlo-Simulation
Empfohlen wird hier „Reparatur“ und nicht „Austausch“. In b) ist das Entscheidungsrisiko geringer und der Profit im Mittel
höher als in a), da Kostenparameter aus hochwertigen Daten statt einer Expertenschätzung abgeleitet wurden.
Example:
Monte Carlo
simulation
Recommended action
is “repair” and not
“replacement”. In b),
the decision-making
risk is lower and the
profit on average
higher than in a),
because cost parameters
were derived
from high-quality
data rather than an
expert estimation.
a)
Probability density function
Cumulative distribution function
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Repair better Replacement better
Mean
-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6
30 % risk of taking wrong decision
70 % repair better
-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6
b)
Probability density function
Cumulative distribution function
0.18
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
5 % risk of taking wrong decision
95 % repair better
Repair better
Mean
Replacement better
-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6
0
-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6
Repair costs – replacement costs [k$ per unit]
Repair costs – replacement costs [k$ per unit]

26 technology radar
Von der Natur
inspirierte Materialien
und Strukturen
Biologically
Inspired Materials
and Structures
Biologische Konzepte und Systeme können Inspiration
für technische Innovationen sein. Die Prinzipien
biologischer Strukturen zu analysieren und
hinsichtlich geeigneter Parameter einzuordnen,
kann deswegen von großem Wert sein, um neuartige
Materialien und Strukturen technologisch
zu realisieren.
Ein bekanntes Beispiel sind selbstreinigende
Oberflächen, die denen der Lotusblätter nachempfunden
wurden. Eine Nano- und Mikro-Strukturierung
der Oberfläche kann auch als passive Antivereisungstechnologie
in der Luftfahrt angewendet
werden, wodurch energieeffiziente Konzepte zur
Enteisung ermöglicht werden. 1
Nicht nur Oberflächen, wie die von Lotusblättern,
sondern auch biologische Materialien als
Ganzes zeigen oft einen über viele Größenordnungen
hierarchischen Aufbau. Dieses Prinzip
bestimmt auch die Eigenschaften von Holz, das
als Konstruktionsmaterial unter anderem in der
Luftfahrt eine bedeutende Rolle spielte und durch
ein innovatives Verfahren in anderer Form wieder
interessant werden könnte.
„Natürliche“ Charakteristika von Holz sind oft
Ursachen für mechanisches Versagen. Durch ein
neues, zweistufiges Verfahren werden diese drastisch
reduziert. 2 Nach dem partiellen Herauslösen
von Lignin wird die Holzstruktur heißgepresst und
hoch verdichtet. Die Zellulosenanofasern sind
dabei ausgerichtet, womit die Bildung von Wasserstoffbrücken
zwischen Zellulosemolekülen erleichtert
wird. Zusammen mit einer Reduktion der
Defektstellen werden durch die neue Struktur eine
erhöhte Zähigkeit und eine zehnfache Erhöhung der
Zugfestigkeit im Vergleich zu unbehandeltem Holz
erreicht, die damit mit der Festigkeit von Aluminiumlegierungen
vergleichbar ist. Laminate aus dem
anisotropen Material können möglicherweise für
innovative Strukturen im Fluggerätebau verwendet
werden.
Neue Materialien und
Strukturen können
auf Basis allgemeingültiger
Prinzipien
der Natur entwickelt
werden.
Novel materials and
structures can be
developed on the
basis of general
principles found in
nature.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Biological concepts and systems can inspire technological
innovations. It can be of great value to
analyse the principles behind natural structures
and assess them with regard to suitable parameters
in order to create novel technological materials
and structures.
One well-known example are self-cleaning
surfaces, emulating the surface of the lotus leaf.
Nano- and microscopic structuring of the surface
can also be used for passive anti-ice surface technologies
for aviation, leading to energy-efficient
de-icing concepts. 1
Not only biological surfaces like those of lotus
leaves, but biological materials as a whole are
often structured in a hierarchical way over many
orders of magnitude. This principle also determines
the properties of wood, which played a major role
as construction material in aviation in the past, and
that might become interesting again in another
form through an innovative densification process.
“Natural” features of wood are often acting
as origins for failure under mechanical load. Their
number can be drastically reduced by a novel twostep
treatment. 2 After partial removal of lignin, the
wood is hot-pressed, resulting in a highly densified
structure. The cellulose fibres are well aligned,
facilitating the formation of hydrogen bonds between
neighbouring cellulose molecules. Together with the
reduction of defects, this results in an increased
toughness and in a more than tenfold rise in tensile
strength compared to natural wood. The values
for strength are then similar to those of aluminium
alloys. Laminates fabricated of this anisotropic
material are potentially applicable to innovative
structures in aviation.
1 Bauhaus Luftfahrt. (2011). The Future Technology Radar. Project Report,
Munich. ID: 621103-12 WP1-D1.2
2 Song, J., Chen, C., Zhu, S., Zhu, M., Dai, J., Ray, U., … Hu, L. (2018).
Processing bulk natural wood into a high-performance structural material.
Nature, 554, pp. 224–228. doi: 10.1038/nature25476

27
Hierarchische Organisation
biologischer Materialien
Holz als Beispiel für einen hierarchischen
Aufbau. Die besondere Anordnung der
einzelnen Bausteine über mehrere Größenordnungen
hinweg führt zu außergewöhnlichen
Eigenschaften.
Hierarchical organisation
of biological materials
Wood as an example for hierarchical
composition. The specific organisation of the
individual components over several length
scales results in remarkable properties.
[m]
[μm]
[nm]
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Mechanische Eigenschaften von verdichtetem Holz
Vergleich der spezifischen Zugfestigkeiten und E-Moduli von naturbelassenem und nach Quelle 2 behandeltem Holz,
glasfaserverstärktem Kunststoff (GFRP) und zwei gängigen Legierungen für die Luftfahrt (Al2024 und Ti6Al4V).
Mechanical
properties of
densified wood
Comparison of specific tensile
strengths and specific Young’s
moduli of natural and densified
wood, glass fibre reinforced
polymers (GFRP), and two alloys
common in aviation (Al2024
and Ti6Al4V).
Spec. UTS [N mm/g]
500
400
300
200
100
0
Natural
wood
Specific tensile strength
Al 2024
Ti6Al4V Densified
wood
GFRP
Spec. E [kN mm/g]
Specific Young‘s modulus
45
40
35
30
25
20
15
10
50
Natural
wood
Al 2024
Ti6Al4V Densified
wood
GFRP
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Dr. Andreas Sizmann Head of Future Technologies and Ecology of Aviation, Knowledge Management
Die aktuelle technologische Evolution hin zu neuartigen vernetzten und an die Umweltsituation anpassungsfähigen Technologien
legt Analogien zur Biologie nahe. Netzwerkintegrierte, intelligente Systeme erzeugen ein neues cyber-physisches
Innovationsparadigma. Bioinspirierte Innovation ist daher aktueller denn je zuvor. Zum Beispiel kann der netzwerkbildende Einzeller
Physarium polycephalum als „biointelligentes“ Vorbild dienen. Er konnte im Labor ein skaliertes urbanes Transportnetz simultan
hinsichtlich Effizienz, Stabilität und Kosten optimieren. Neuronale Quantenrechner sind ein weiteres Beispiel. Daher erforscht das
Technologieradar des Bauhaus Luftfahrt auch bioinspirierte Lösungen für komplexe Herausforderungen der digitalen Transformation.
The recent technological evolution towards connected, situation-aware, and adaptive technologies suggests analogies
with biology. Networked, intelligent solutions create a new cyber-physical innovation paradigm. Bio-inspired innovation
is therefore more relevant than ever. For example, a “bio-intelligent” model is the network-forming unicellular organism Physarium
polycephalum. In a lab demonstration, it simultaneously optimised a scaled urban transport network in terms of efficiency, stability,
and cost. Neural quantum computers are another example. Therefore, the Bauhaus Luftfahrt Technology Radar also explores bioinspired
solutions to the complex challenges of digital transformation.

28 digital
transformation
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + Semantic + + + + + + + + + + + + + +
technologies
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ Awareness: + + + + + + + + + + + + + + +
Data & knowledge
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + Engineering + + 4.0 + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + Agility + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + 29
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ +
Digitalisierung ist heute längst allgegenwärtig
im (Luftfahrt-)Alltag verankert. Die
+ + + + + + + + + + + + + +
+ +
nachhaltige und langfristige Greif- und
+ + + + + +
Nutzbarmachung des digitalen Veränderungspotenzials
+ + + + + + + +
in der Organisation und
+ + + der gesamten + + Luftfahrt + bedingt + hier eine + + + + + + + + +
soziotechnologische, systemische Herangehensweise:
Digitalisation is a pervasive element of
+ + + + Neu entstehende + + Techno-
+ +
+ the everyday + + life in + aviation. + To make + + +
logie-, Prozess- und Methodenbausteine the digital transformation tangible and
+ + werden + + ganzheitlich + adoptiert + und + in einen + + exploitable + – + in a sustainable + + way and + on + +
disruptiven Gesamtkontext eingebettet, wo a long term for both, aviation organisations
+ + +
emergente
+
Feedbackschleifen
+ + +
die Tür
+
zu
+ +
and aviation
+
in
+
general
+
– demands
+
neuem Mehrwert öffnen. Die Rückführung for a sociotechnological, systemic
+ +
+ +
dieses qualitativ und quantitativ messbaren approach: Newly developed building
+ + + + + + + + + + + +
Mehrwertes in das Engineering-Manu- blocks (technologies, processes, and
+ +
+ +
facturing-Operation-Kontinuum ermöglicht methods) are holistically integrated and
die + Erschließung + + neuer Luftfahrt-Geschäfts-
+ + + + embedded + in + a disruptive + overarching + + + +
felder. Deren zentraler Prüfstein in einer context. Here, emerging feedback loops
+ + post-digitalen + + Arbeitswelt + + bleiben + aber + der + potentially + introduce + + additional + value. + + +
beteiligte Mensch und seine Rolle an der The return of this qualitatively and quantitatively
+ + + + Schnittstelle + + zur + Cyberwelt. + + measurable + + added value + into + the +
+ +
engineering-manufacturing-operation
+ + + + + + + + + continuum + enables + + the exploitation + + of + +
new business areas in aviation. However,
+ + + + + + + + the final touchstone at the interface
+ + + + + + +
to the cyber reality of their post-digital
+
+ + + + + + + +
working environment is provided by
+
humans.
+ + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

30 digital transformation
Vom Datenbewusstsein
zur Nutzbarmachung
von Wissen
From Data Awareness
to Harnessing
Knowledge
Die Steigerung von Qualität und Nachvollziehbarkeit
im Produktionsablauf ist ein zentrales Versprechen
von Industrie 4.0. Hierfür soll die Bauteilbearbeitung
durch Auswertung von Daten aus dem operativen
Geschäft unterstützt oder sogar neu ausgerichtet
werden. Ziel ist der Aufbau weitreichender Steuerungsmöglichkeiten
auf Basis einer volldigitalisierten
und integrierten Produktionskette. Welches
konkrete Potenzial sich hier für einen Flugzeugkomponentenhersteller
ergeben kann, wurde im Rahmen
des LuFo-Projektes EFFPRO_4.0 anhand einer mehrstufigen
Datenuntersuchung evaluiert.
Basierend auf einer Kartierung der Produktionsdatenlandschaft
mittels einer prozessorientierten
Datenlandkarte (siehe Jahrbuch 2017) wurden Verfahren
aus dem Qualitätsdatenmanagement mit
klassischen Ansätzen aus dem Bereich Data Mining
und Zeitreihenanalyse kombiniert, um quantitative
Aussagen zur Prozessfähigkeit abzuleiten oder auffällige
Messreihen zu identifizieren. Dabei war letztlich
das Wissen der jeweiligen Fachleute ausschlaggebend,
um das Ergebnis im Kontext einordnen zu
können.
Auch wenn das Potenzial bezüglich Datenauswertung
und Vorhersagemöglichkeit an dieser Stelle
sicherlich noch nicht ausgeschöpft ist, zeigt die Evaluierung
in der Praxis, dass hier nicht die Qualität
der Daten, sondern das Prozesswissen im Mittelpunkt
bestimmend ist. Der für tief reichende operative
Entscheidungen notwendige übergreifende
Zusammenhang wird erst durch die Anreicherung
von Kontextwissen möglich. Gerade dieses Wissen
und seine Nutzbarmachung machten die Datenanalysen
erst wertvoll und sollten in zukünftigen
Industrie-4.0-Ansätzen schon von Beginn an stärker
im Zentrum stehen.
Datenanalysen
gewinnbringend zu
integrieren, bedingt
eine vorherige
Nutzbarmachung
des fachlichen
Kontextes.
Integrating data
analysis in a
profitable way
requires harnessing
of its domainspecific
context.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Increasing the quality and traceability in the production
process is a central promise of Industry 4.0. For
this purpose, component manufacturing is supported
or even realigned by evaluating data from the operative
business. One objective is to establish farreaching
operative control options on the basis of
a fully digitalised and integrated production chain.
The LuFo project EFFPRO_4.0 evaluated the concrete
potential of this target for an aircraft component
manufacturer on the basis of a multi-stage
data analysis.
Based on a mapping of the production landscape,
valuable data sources were first chosen
using a process-oriented data diagram (see Yearbook
2017). Procedures from quality data management
were then combined with classical approaches
from data mining and time series analysis in order
to derive quantitative statements on process capability
or to identify conspicuous measurement
series. Ultimately, however, the knowledge of the
respective technical experts was decisive in order
to be able to assess the result in its context.
Even though the potential for data evaluation
and forecasting has certainly not yet been exhausted
at this point, our practical evaluation suggests
that the pivotal success factor is neither the quantity
nor the quality of the underlying data, but the
deeper understanding of the domain’s background.
Thus, making far-reaching operational decisions
requires the sufficient accumulation of contextual
knowledge beforehand. Above all, it is harnessing
this knowledge that makes data analyses valuable
in the first place and thus should be at the heart
of future Industry 4.0 approaches right from the
beginning.
Das zugrunde liegende
Vorhaben wurde mit Mitteln
des Bundesministeriums für
Wirtschaft und Energie unter
dem Förderkennzeichen
20Y1509E gefördert.

31
Datenaufnahme
und -analyse
Die Ergebnisse der Analyse werden
von den Fachleuten interpretiert, um
die Umsetzung ihrer Vorgaben nachzuvollziehen.
Im Anschluss werden
daraus Rückschlüsse für zukünftige
Anwendungen gezogen.
Data acquisition
and analysis
The analysis’ results are interpreted by
the experts in order to understand the
implementation of their specifications.
Following this, they draw conclusions for
future applications.
Inspection features
Analytics backend
Processing and visualisation
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Wissensmodelle für zukünftige automatisierte Entscheidungssysteme
Zur Vorbereitung von Entscheidungen müssen Prozessdaten umfassend analysiert und mithilfe interner Prozesserfahrung interpretiert werden.
Dieses Wissen muss in zukünftigen Systemen strukturiert abrufbar sein, um automatisiert höherstufige Entscheidungen zu treffen.
Knowledge models for future automated decision-making
In support of decision-making, comprehensive sets of process data are analysed and interpreted with expert knowledge and internal process experience.
This knowledge model must be incorporated in future systems in order to reach a higher level of automated decision-making.
Process data Interpretation Contextual knowledge
Quality
Machine
Component X
requires
Production
process A
applicable in
Machine 2
applicable in
Wear
affects
Process
Environment
error
indication
Machine 1
Vibration
needs
affects
Temperature
Experience
Operative
decision

32 digital transformation
Engineering 4.0
und die Wirklichkeit
von Modellen
Engineering 4.0
and the Reality of
Models
„Modelle sind des Engineerings Kern“ ist wohl eine
Aussage, der jeder Fachmann zustimmt. Modelle
begleiten den Engineering-Prozess von der Anforderungsanalyse
über erste Designentwürfe und Simulationsmodelle
bis hin zu physischen Modellen und
Prototypen. Die fortschreitende Digitalisierung dieses
kreativen Prozesses und die Verfügbarkeit gewaltiger
Rechenkraft verändern dabei die Rolle von Modellen:
Modelle treiben zunehmend das Engineering (vor-)an
und etablieren sich als die eigentlichen Engineering-
Objekte. Modelle und die physischen Produkte gehen
hier eine neue Koexistenz ein: Produkte werden
anhand von Modellen realisiert und über ihren
Lebenszyklus von ihrem digitalen Zwillingsmodell
begleitet.
Die Harmonisierung der aktuellen Modellierungspraxis
über den gesamten Lebenszyklus und unter
Einbeziehung aller teilnehmenden Stakeholder ist ein
wichtiger Schritt, um hier neue, integrierte, modellbasierte
Engineering-Prozesse zu etablieren. Gerade
darin liegt aber eine der größten Herausforderungen
jenseits von technischen Problemen, wie Austauschformaten,
Schnittstellen oder Tools: Modelle werden
stets in einem spezifischen Kontext eines Produktes
und Projektes erstellt. Um die Zusammenarbeit
zwischen den unterschiedlichen Stakeholdern zu
unterstützen, müssen Modelle also ausreichend
Kontext- und Hintergrundwissen über ihren Lebenszyklus
hinweg vorhalten.
Im Workshop „Modellbasiertes Engineering in
der Luftfahrt“ des Bauhaus Luftfahrt mit seinen
Partnern wurden weitere Herausforderungen identifiziert,
die in weiterführenden Diskussionen und
Kooperationen analysiert werden. Das Verständnis
der aktuellen Veränderungen im digitalen Engineering
in der Luftfahrt sowie der Konsequenzen und
Potenziale ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu
einem Engineering 4.0.
Engineering 4.0:
Verschmelzung von
Modell und Produkt
Engineering 4.0:
Melting model and
product
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
“Models are at the heart of engineering”, as every
practitioner would immediately agree. Models are
accompanying the engineering process from requirements
analysis over first design sketches and simulation
models to physical models and prototypes.
Today’s proceeding digitalisation of this creative process
and the availability of immense computation
power are changing the role of models: models are
increasingly becoming the basis and the heart of
engineering – they emerge as principal engineering
entities. Models and the physical products are in a
new coexistence along their lifecycles: products are
realisations of models and are accompanied by their
digital twin model.
Harmonising the state-of-the-art modelling practice,
techniques, and tool chains over the whole lifecycle
is crucial to accomplish a well-integrated,
model-based engineering process and to involve all
participating stakeholders along the lifecycle. Here,
the real challenge lies beyond technical obstacles,
such as interchange formats, interfaces, and tools:
Models are built and updated in a context specific to
a given project and product. Therefore, they should
provide substantial context and background knowledge
supporting the collaboration of stakeholders
along the entire lifecycle.
After organising a first well-received workshop
on “Model-based engineering in aviation” with our
partners, we are looking forward to continue discussions
in subsequent events in order to analyse the
identified challenges. Understanding the ongoing
step-change in digitalised aircraft engineering, its
consequences and potentials is the crucial first step
towards an Engineering 4.0.
Das zugrunde liegende
Vorhaben wurde mit Mitteln
des Bundesministeriums für
Wirtschaft und Energie unter
dem Förderkennzeichen
20Y1509E gefördert.

33
Modellbasiertes Engineering:
Herausforderungen
Themenfeld und Herausforderungen inspiriert vom
Workshop „Modellbasiertes Engineering in der
Luftfahrt“
Model-based engineering:
Challenges
Representation of subject area and challenges
inspired from the workshop on “Model-based
engineering in aviation”
Reference/depends
Starting point
Concept
Models vs. product
Model-product
coevolution
Model-requirement
coevolution
Challenge
Current work
Models
SotA modelling
practise
Model2Model
transformations
MB[S]E
MDE
Models as requirement?
Requirements as models?
What is a model?
Who is using it
and how?
Stakeholders in
model lifecycle
Model
exchange
Collaborative
model usage
Depends on
context
Knowledge
exchange
Exchange of
models over IP borders
How to treat context
algorithmically?
Embedding in engineeringproduction-operation
continuum
Ontologies for
engineering
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Ausblick:
Engineering 4.0
Neue Wege für Datennachhaltigkeit
entlang einer nahtlos integrierten
Luftfahrtwertschöpfungskette:
Die Sicherung der Kompatibilität
beziehungsweise Robustheit von
Modellen bezüglich deren unvorhersehbaren,
zukünftigen Nutzung in
einem anderen Kontext ist dabei
eine zentrale Herausforderung.
Digital twin
of previous
product
Previous
physical
product
Harmonising models
New
requirements
model
Previous
engineering
model
Towards
Engineering 4.0
New pathways for sustainable
data handling along a seamlessly
integrated aviation value chain:
A central challenge is the assurance
of compatibility/robustness of the
models regarding their unforeseeable
future usage in a different context.
Data &
models
Formalised
context
Analyses,
simulations,
etc.
Depends on
(bwd in time)
Engineeringproductionoperationmaintenance
continuum
(fwd in time)
t

34 operations
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ Business + model + innovation + + along + + + + + + + + + + +
the door-to-door travel chain
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
User-centred and
cross-modal + + transport + + + + + + + + + + + + + +
in Europe in 2030
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + +
35
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
Auf der Basis eines fundierten Verständnisses zukünftiger Szenarien und Trends befasst
+ + sich + der Forschungsschwerpunkt + + + „Operationelle + + Aspekte“ + + mit den + veränderten + Randbedingungen
+ + + +
der Mobilität der Zukunft und den entsprechenden Implikationen für den Luftverkehr. Neben
+ + Fragestellungen + + zu + zukünftigen + Bedürfnissen + + von + Passagieren, + Fluggesellschaften + + + und Flughäfen + + +
werden auch neue Prozesse im Betrieb von Luftfahrzeugen untersucht. Vielversprechende
+ + Technologien + + und Ansätze, + + wie neuartige + Transportkonzepte, + + + Betriebsabläufe + + oder + Geschäftsmodelle,
werden in das Lufttransportsystem implementiert und ihr Effekt auf operationeller Ebene
+ + +
+
wie auch im Zusammenspiel eines intermodalen Verkehrs bewertet. Auf dieser Grundlage
+ + + + + + + + + + + + +
werden Effizienzpotenziale identifiziert und Handlungsempfehlungen für die unterschiedlichen
+ +
+
Akteure der Luftfahrt formuliert.
+ + + + + + + + + + + + + + +
+ + +
With
+
a profound
+
understanding
+ +
of
+
future scenarios
+ +
and trends
+ + + + + +
impacting aviation, the research focus area “Operations” investigates
+ + the + implications + for + air transport + + based on + future + mobility + conditions. + + + + + +
Starting from a solid knowledge of the future drivers of the air transport
+ +
+ system, + research + questions + + concerning + future + requirements + + of + + + + +
passengers, airlines, and airports as well as novel processes related
+ + + to aircraft + operation + + are analysed. + + Promising + technologies + + and + + + + +
approaches, such as novel intermodal transport concepts, airside
+ +
operations, or business models, are implemented in the air transport
+ + + + + + + + + + + + +
system and evaluated on an operational level. The results identify
RESEARCH
+
+ +
efficiency potentials and hence recommendations for different stakeholders
of the air transport system can be given.
FOCUS AREA
+ + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

36 operations
Zukünftige
Veränderungen von
Mobilität in Europa
Changing
Mobility in Europe
Das zukünftige europäische Transportsystem steht
vor der Herausforderung, intermodale Lösungen
unter Berücksichtigung der Nutzeranforderungen
zu entwickeln. Im EU-geförderten Projekt Mobility4EU
wurde eine Vision für ein nutzerzentriertes
und intermodales Transportsystem für Europa in
2030 erarbeitet. Das Bauhaus Luftfahrt nahm hier
die Luftverkehrsperspektive ein. Ein Fahrplan für
diese Vision, der Mobility4EU-Aktionsplan, definiert
spezifische Aktionspunkte, die umgesetzt werden
müssen, um die Ziele zu erreichen.
Kurzfristige Aktionspunkte priorisieren vorrangig
den Austausch und die Zusammenarbeit zwischen
den verschiedenen Vertretern der Verkehrsträger,
die Förderung der Dekarbonisierung des
europäischen Transportsystems und das Bestreben
eines besseren Verständnisses der Verhaltensmuster
der Nutzer für die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle.
Darüber hinaus muss ein rechtlicher Rahmen
für die Umsetzung neuer Transportlösungen
auf EU-Ebene geschaffen werden.
Ein wesentlicher Bestandteil eines intermodalen
Verkehrssystems sind der kontinuierliche
Betrieb und die Verbesserung des bestehenden
Luftverkehrs sowie neuartige Ansätze speziell für
den urbanen Lufttransport. Insbesondere die Anbindung
internationaler Flughäfen kann mit Hybridbis
vollelektrischen sowie automatisierten oder
sogar autonomen Lufttransportlösungen verbessert
werden.
Um den Austausch zwischen allen Beteiligten
im Verkehrsbereich zu fördern, wurde das Forum
für Verkehr und Mobilität ins Leben gerufen. Diese
Plattform soll die Implementierung von nutzerzentrierten
und intermodalen Transportlösungen erleichtern
und eine kontinuierliche Diskussion ermöglichen.
European Transport and Mobility Forum:
http://www.etmforum.eu/
Europäisches
Transport- und
Mobilitätsforum
für den Austausch
zwischen Vertretern
verschiedener
Verkehrsträger
European Transport
and Mobility Forum
for cross-sectoral
exchange between
transport stakeholders
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
This project has received
funding from the European
Union’s Horizon 2020
research and innovation
programme under grant
agreement No. 690732.
The future European transport system is expected
to provide intermodal solutions meeting the users’
requirements. Within the project Mobility4EU,
funded by the European Commission, a vision for
a user-centred and cross-modal transport system
in Europe in 2030 was developed, where Bauhaus
Luftfahrt focussed on aviation’s future role. A roadmap
towards that vision, the Mobility4EU Action
Plan, defines specific action items, which need to
be implemented to achieve the vision’s objectives.
Major objectives, which are addressed by
immediate action items in the roadmap, focus on
encouraging exchange and collaboration between
different transport stakeholders, promoting decarbonisation
of the European transport system and
gaining a better understanding of users’ behaviour
patterns to develop new business approaches in
transport. Furthermore, an EU legal framework for
the implementation of novel transport solutions is
required.
One integral part of a truly intermodal transport
system are the continuous operation and improvement
of commercial aviation as well as new transport
solutions, such as urban air mobility. Especially
the connection of international airports can be
improved with this concept of hybrid to full electric,
automated or even autonomous flying vehicles.
In order to foster the required exchange among
the all transport stakeholders, the European Transport
and Mobility Forum has been initiated. This
platform intends to continue with the implementation
of user-centred and cross-modal transport
solutions and to enable continuous discussions
about these transport solutions.
European Transport and Mobility Forum:
http://www.etmforum.eu/

37
Urban design encourages
active modes.
Personalised
navigation systems
Mobility services provide reliable
connections.
Incentives for passengers,
drivers, and shippers
Universal design enables vehicles,
infrastructure, and services usable by all.
Cars are shared and electrified
and provide high safety.
Transport operators and supply chain
refer to a common open data platform.
Smart connected traffic
management
Last mile delivery
becomes sustainable.
Safe and accessible routes
are continuous.
Cyber security is implemented
on a systemic level.
All users can shift easily from any sharing
service to a public transportation mode.
Vision eines nutzerzentrierten und
intermodalen Verkehrs in Europa im Jahr 2030
Die Vision für einen nutzerzentrierten und intermodalen Transport in Europa
in 2030 adressiert die Reduzierung von Lärm- und CO 2 -Emissionen sowie die
Integration des universellen Designs und der nahtlosen Mobilität.
Vision towards user-centred and
cross-modal transport in Europe in 2030
The vision towards user-centred and cross-modal transport in Europe
in 2030 addresses aspects, such as a reduction of noise and carbon
emissions as well as maintaining universal design and seamless mobility.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Zusammenstellung von intermodalen
Transportlösungen für ausgewählte
Nutzeranforderungen
Viele Nutzeranforderungen werden parallel von mehreren
Verkehrsträgern adressiert.
Aggregation of cross-modal
transport solutions for
selected user needs
Selection comprises user needs with a high number
of solutions across all transport modes.
Efficient
transport flows
and networks
Real-time travel
information and
service
Interoperable
seamless
journeys
Protecting climate,
environment, and
health
Resilient
urban design
Safety
Personalised
mobility offers and
shared models
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Rail
Rail
Rail
Rail
Rail
Rail
Rail
Waterborne
Waterborne
Waterborne
Waterborne
Waterborne
Waterborne
Waterborne
Road
Road
Road
Road
Road
Road
Road
Freight
Freight
Freight
Freight
Freight
Freight
Freight
Urban
Urban
Urban
Urban
Urban
Urban
Urban
All modes
All modes
All modes
All modes
All modes
All modes
All modes

38 operations
Wie können
Fluggesellschaften in
Zukunft Geld verdienen?
How Can Airlines
Make Money in the
Future?
Ein Großteil heutiger Fluggesellschaften hat Probleme,
ein profitables Geschäftsmodell aufzusetzen.
Innovationen in diesem Bereich sind somit essenziell,
um neue Einnahmequellen aufzutun und im
wettbewerbsintensiven Markt zu bestehen. Im
Rahmen einer Szenarioanalyse in Zusammenarbeit
zwischen der Technischen Universität München,
Airbus, dem Flughafen München und dem Bauhaus
Luftfahrt wurden zukünftige Entwicklungspfade,
Nischenmärkte und Geschäftsmodelle für diesen
Sektor diskutiert.
Eine Vielzahl von Faktoren, die einen Einfluss
auf den zukünftigen Markt von Fluggesellschaften
haben, wie Marktliberalisierung oder veränderte
Passagierbedürfnisse, wurden auf konsistente und
plausible Weise kombiniert, sodass drei unterschiedliche
Szenarien resultierten. Anhand der differenzierten
Entwicklung in jedem Szenario wurden
verschiedene Geschäftsmöglichkeiten und Einnahmequellen
evaluiert. Die Analyse hat gezeigt, dass
Digitalisierung einen entscheidenden Einfluss auf
diesen Sektor hat. Eine nahtlose Reisekette für
Passagiere kann durch den besseren Austausch von
Daten zwischen Transportdienstleistern ermöglicht
werden.
Zudem ist die Ausgestaltung von Geschäftsmodellen
sehr unterschiedlich – vom Anbieter der
gesamten Reisekette bis hin zum reinen Anbieter
des Flugzeuges. Der Szenarioansatz und die Ergebnisse
fördern somit ein besseres Verständnis der
zukünftigen Einflüsse und Entwicklungen, denen
sich die Fluggesellschaften im Speziellen und die
Luftfahrt im Allgemeinen gegenübersehen. Innovationspotenzial
und das Erkennen von Passagierbedürfnissen
können zu einem Wettbewerbsvorteil
und zu neuen Einnahmequellen führen. Das Aufzeigen
neuer Geschäftsmodelle erweitert außerdem
die heutige Diskussion bezüglich Low-Cost-Airlines
und Full-Service-Airlines.
C
A
B
Anhand dreier
verschiedener
Zukunftsszenarien
werden entsprechende
Airline-Strategien
entwickelt.
Developing future
airline business
strategies based
on the developments
within three
scenarios.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
A high share of airlines struggles to operate profitably.
Innovating airline business models is therefore
crucial to tap additional revenue sources and to
persist in a competitive market. Future paths for
the airline industry, new business models, and
niche markets have been discussed within a scenario-based
analysis in cooperation between Technical
University of Munich, Airbus, Munich Airport,
and Bauhaus Luftfahrt.
Multiple factors that have an influence on the
future airline sector, such as liberalisation efforts
or changing passenger expectations, were combined
in a plausible and consistent way to yield
three different scenario frameworks. The distinct
development within each of these scenarios provided
the basis for the evaluation of new airline
business opportunities and related revenue sources.
It showed that digitalisation is one of the main
drivers for changes within this sector. In order to
facilitate a seamless journey, providers of services
and products along the travel chain see increased
need for sharing and accessing relevant data.
Furthermore, airline business models take different
shapes, ranging from an integrated service
company to a mere provider of the aircraft itself.
This approach and the scenario results contribute
to a more detailed understanding of future
challenges and opportunities for the airline sector.
Being innovative and answering to passenger
expectations provide the potential for a competitive
advantage and resulting ancillary revenues. The
discussion of potential new business models
broadens the current debate circling around low
cost carriers and full service network airlines.

39
DUTY
FREE
SALE
H
Scenario A
DUTY
FREE
SALE
H
Scenario B
DUTY
FREE
SALE
H
Scenario C
Airline-Geschäftsmodelle mit unterschiedlichem
Angebot entlang der Tür-zu-Tür-Reisekette
Airlines können sich in unterschiedlicher Form entlang der Tür-zu-Tür-Reisekette
positionieren, innovative Geschäftsmodelle etablieren und neue Einnahmequellen
auftun.
Airlines providing different segments
of the passenger door-to-door journey
Airlines can participate in various ways in the door-to-door travel
chain, set up innovative business models and thus tap additional
revenue sources.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Unterschiede und Gemeinsamkeiten
über die drei verschiedenen
Szenarien hinweg
Das Erkennen von Unterschieden und Gemeinsamkeiten
über die drei Szenarien hinweg ermöglicht es Fluggesellschaften,
robuste Zukunftsstrategien für ihre Geschäftsmodelle
zu etablieren.
Similarities and differences across
the three different scenarios
Identifying similarities and differences across the three future
development paths enables airlines to derive robust future
strategies and shape their business models accordingly.
Degree of digitalisation
C
IT company
C
ATPs
A
Conventional
airlines
Airline share of travel chain
C B
Door-to-door
provider
Schematic illustration
Similarities in all
scenarios:
Digitalisation as a
main driver for changes
Need to share/access
data
Still a market for highly
valuable products
Differences between
scenarios:
Degree of data
availability
Degree of collaboration
with other industries
Dedicated concentration
on air travel with air
transport providers
(ATPs) in scenario C
Amount of competitors
in the market
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Dr. Annika Paul Lead Operations
Wir erleben heute eine Umgestaltung des Transportsystems, wie wir es bisher kennen. Ein erster Schritt in diese
Richtung zeigt sich in Lösungen, die Kapazitätsengpässe, Emissionsreduktionen und gleichzeitig veränderte Passagieranforderungen
adressieren. Heutige Geschäftsmodelle im Transportsektor werden von neuen Wettbewerbern, die effizientere
und besser auf den Nutzer zugeschnittene Produkte anbieten, infrage gestellt. Ein Umdenken kann jedoch nur dann nachhaltig
realisiert werden, wenn die Zusammenarbeit sowohl innerhalb der Transportmodi als auch mit anderen Interessengruppen intensiviert
wird und Innovationen gemeinsam vorangetrieben und umgesetzt werden.
We are about to witness a redesign of the transport system as we know it today. Coming up with solutions that tackle
increasing congestion, significantly reduce emissions and, at the same time, meet distinct future passenger needs is an
essential step in this direction. New competitors, such as online platforms, are challenging today’s transport business models by
already providing more efficient or better-tailored services and products. A sustainable rethinking can be realised, though, if the
cooperation across transport modes as well as with other stakeholders is intensified and innovations are being mutually pushed
forward and implemented.

40 alternative
fuels
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + +
Hydrothermal
+ + + + +
liquefaction
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + Solar + thermochemical + + + + + +
fuel production
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + +
Climate
+ +
protection goals
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + Erneuerbare + Alternativen + + zu konventionellem
+ + + + + + + + + +
Kerosin rücken aus ökologischen und ökonomischen
+ + + +
Gründen
+
zunehmend
+ +
in den
+
Fokus
+
der Luftfahrt. In diesem vielfältigen Themenfeld
+ + + + + + +
+ + konzentriert sich der Forschungsschwer-
For ecological and economic reasons,
+ + + + + + + + + + + + +
punkt „Alternative Kraftstoffe“ am Bauhaus renewable alternatives to conventional
+
Luftfahrt auf folgende zentrale Fragestellungen: jet fuel have moved into the focus of interest
+ + +
Welche
+
Mengen
+
können
+
in Zukunft
+
weltweit
+ +
+ of the + aviation + industry. + In this + diverse + +
auf nachhaltige Weise produziert werden? thematic field, the research focus area
+ + + + Welche + technischen + Produktionspfade
+ + + “Alternative + + Fuels” + at Bauhaus + Luftfahrt + + +
stehen für eine langfristige Versorgung zur addresses the following key questions:
+ + + Verfügung? + Und + wie sind + diese + Pfade + im Hinblick
+ Which + quantities + + could be + produced + + +
auf ihre technischen, ökologischen und worldwide in a sustainable way? Which
+ + + sozioökonomischen + + Potenziale + + zu bewerten? technical production pathways are available
for a long-term supply of renewable
+ + + + + + + +
Langfristige, bislang weniger entwickelte
+
+ +
Optionen spielen in den Betrachtungen eine fuels? And how do these pathways perform
with respect to technical, environ-
+ + + + + + + + + + + + +
besondere Rolle. Die Produktion aus unkonventionellen
+
+ + biogenen Rohstoffen, wie Mikromental
and socioeconomic criteria?
+ + + + + + + + + + + + +
algen, oder nicht-biogene Prozesse, wie solare Currently less mature technology options +
Kraftstoffe und Power-to-Liquid (PtL), stellen with promising potentials for long-term
+ + + hierzu + wichtige + + Forschungsansätze + + dar. + applications + + are + of particular + interest + for + +
the work at Bauhaus Luftfahrt. Fuel production
+ + + + + + + + +
+ from + unconventional + + types + of + +
RESEARCH
biomass, such as microalgae, or non-biogenic
+ + + + +
approaches, such as solar fuels
FOCUS AREA
+ + + + + + + + +
and Power-to-Liquid (PtL), represent
+ +
+ + + + + + + + +
important research topics in this context.
+ + + + + + +
41
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

42
alternative fuels
Zukünftige Pfade hin
zu mehr Nachhaltigkeit
in der Luftfahrt
Future Pathways
towards Sustainability
in Aviation
Die Luftfahrt steht vor großen ökologischen Herausforderungen.
Durch das starke Wachstum des
Flugverkehrs werden die Treibhausgasemissionen
des Sektors voraussichtlich weiter stark ansteigen.
Dies steht im Widerspruch zum Ziel der Luftfahrt,
die flottenweiten Emissionen bis 2050 um 50 %
gegenüber 2005 zu reduzieren, und dem globalen
Ziel, die Erderwärmung auf möglichst 1,5 °C zu
begrenzen.
Es stellt sich somit die Frage, welche technologischen
Möglichkeiten für eine Reduzierung der
Treibhausgasemissionen zur Verfügung stehen und
welche Kosten durch deren Implementierung auf
die Luftfahrt zukommen könnten.
In Zusammenarbeit mit dem Flughafen München
wurden mithilfe systemdynamischer Simulationsmodelle
verschiedene Technologieszenarien beleuchtet.
Diese umfassen sowohl evolutionäre
Entwicklungen zur Effizienzsteigerung von Flugzeugen
als auch den Einsatz von nachhaltigem Kerosin.
Erste Ergebnisse zeigen, dass eine kombinierte
Strategie aus starken Effizienzsteigerungen und
einer massiven Nutzung nachhaltiger Kraftstoffe
die Erreichung der Klimaziele potenziell ermöglicht.
Unter bestimmten Bedingungen ließe sich dabei
der Anstieg der Kraftstoffkosten pro Passagierkilometer
auf unter 50 % im Vergleich zum heutigen
Niveau begrenzen. Dies erfordert allerdings
günstige sozioökonomische Rahmenbedingungen,
hohe Technologieinvestitionen sowie ernsthafte
und unverzügliche Anstrengungen aller Luftfahrtakteure.
Weiterführende Forschung wird sich auf den
Ausbau der Simulationsmodelle und die Präzisierung
der Rahmenbedingungen konzentrieren, um
erweiterte und robustere Szenarien entwickeln und
Handlungsempfehlungen für die Luftfahrtakteure
ableiten zu können.
Eine wettbewerbsfähige
und nachhaltige
Luftfahrt ist
möglich, erfordert
aber ganzheitliche
Ansätze.
A competitive and
sustainable
aviation industry
is possible, but
requires holistic
approaches.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Aviation is facing substantial ecological challenges.
Strong growth of air travel will likely lead to a sustained
increase in greenhouse gas emissions. This
stands in contrast to the goal of the aviation industry
to reduce fleet-wide emissions by 50 % until 2050
and the worldwide goal to limit global warming to
preferably under 1.5 °C.
This brings up a core question: Which technological
solutions are available in order to achieve
substantial emissions reductions, and which implementation
costs might the aviation industry have
to face?
In cooperation with Munich Airport, system
dynamic models have been developed to shed light
on different possible technology scenarios. These
comprise both evolutionary technologies increasing
aircraft efficiency and the deployment of sustainable
jet fuel. First results show that climate goals
can be achieved with a combined strategy of strong
aircraft efficiency improvements and a massive
use of sustainable fuels. Under certain conditions,
fuel cost increase per passenger kilometre can
be limited to 50 %, compared to current levels.
However, this requires a supportive socioeconomic
framework, high investments in technology, as well
as serious and immediate commitments by all aviation
actors.
In order to develop more complete and robust
scenarios and deduce policy recommendations for
aviation actors, future research will focus on
expanding the simulation models and specifying
more precisely framework conditions.

43
Technology roadmaps
Technology A, B, C, etc.
EIS, ramp-up & production
Socioeconomic scenarios
RPKs (in billion)
25000
20000
15000
10000
5000
0
GDP (world)
4.00 % p.a.
(2020 – 2050)
3.44 % p.a.
(2000 – 2020)
RKP (world)
3.78 % p.a.
(2000 – 2050)
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
years
250
200
150
100
50
0
Econ. framework conditions , ,
XXX (in billionX)
[%] 10
8
6
4
2
Air traffic growth p.a.
0
2012 2016 2020 2024 2028 2032 2036 2040
2012 Industrial Countries XXXXXX XXXXXX
Air traffic growth p.a.
[%] 14
12
10
8
6
4
2
0
-2
2012 2016 2020 2024 2028 2032 2036 2040
2012 Industrial Countries XXXXXX XXXXXX
Fleet model
yearly RPK growth
slf 2
ASK 2
slf 1
ASK 1
ASK* 2
RPK 1
RPK 2
Year 1 (base year) Year 2
Market growth gap
Retirement gap
Remaining ASKs
(after retirement from previous year)
Capacity gap
Socioeconomic developments
Technology dynamics
Regional/global air traffic dynamics
Substitution rate/market penetration
Retirement rate
Fuel production model
Billionen €
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Capacity and cost dynamics
Time
Fleet in service
Future fleet composition
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Fuel/CO2 scenarios
CO 2
emissions
Co2 emissions scenarios
carbon-neutral
growth
2005 2020 2030 2040 2050
no action
-50 %
CO 2 scenarios A , A , B , etc.
Seat category
601 – 650
501 – 600
401 – 500
301 – 400
211 – 300
151 – 210
101 – 150
51 – 100
CO 2
emissions
gaps
Integrierte Modellstruktur zur holistischen
Analyse von Zukunftsszenarien
Basierend auf Annahmen zu Technologieentwicklung und sozioökonomischen
Trends, können mit diesem ganzheitlichen Modellierungsansatz Flottenzusammensetzungen,
Kraftstoffbedarfe und -produktionskapazitäten abgeleitet werden.
Integrated model structure for a holistic
assessment of future scenarios
This integrated modelling approach allows to deduce fleet
compositions, fuel demands, and fuel production capacities based on
assumptions for technology development and socioeconomic trends.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Modellierte CO 2 -Emissionstrajektorien der Luftfahrt
im Vergleich zu Emissionsreduktionszielen
Selbst bei starken Effizienzsteigerungen entsteht eine Lücke zwischen den erwarteten
und anvisierten CO 2 -Emissionen. Diese Lücke kann theoretisch durch den massiven
Einsatz alternativer Kraftstoffe geschlossen werden.
Projected CO 2 emissions trajectories of aviation
in comparison to emissions reduction goals
Even with strong efficiency gains, a gap appears between expected and targeted CO 2
emissions. This gap can theoretically be closed by a massive use of alternative fuels.
Projected CO 2 emissions, relative to year 2005 (=100)
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
2005 2015 2025 2035 2045 2055 2065 2075 2085 2095
Projected growth, no efficiency
improvements
Aviation industry‘s emissions reduction goals
2100
Projected growth, with substantial
efficiency improvements
Paris climate goals (estimate)
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Dr. Arne Roth Lead Alternative Fuels
Die im Pariser Klimaabkommen vereinbarten Ziele zum Klimaschutz erfordern auch von der Luftfahrt eine drastische
Reduktion der Treibhausgasemissionen und langfristig eine vollständige Dekarbonisierung des Sektors. Dafür muss
zum einen der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden, etwa durch technologische Innovationen und operationelle Optimierung. Zum
anderen muss eine Energiewende im Luftverkehr erfolgen, also ein Wechsel zu einer erneuerbaren Energiebasis. Die Analyse
technischer, ökologischer und sozioökonomischer Potenziale von erneuerbaren Energieträgern bildet die zentrale Aufgabe des
Forschungsschwerpunktes „Alternative Kraftstoffe“ am Bauhaus Luftfahrt.
The targets for climate protection defined in the Paris Agreement demand drastic reductions in greenhouse gas
emissions and, ultimately, a complete decarbonisation of all sectors, including aviation. An important measure for
aviation to meet these targets is to reduce fuel consumption, for example, through technological innovations and operational
optimisation. Another mandatory measure is the energy transition in air traffic, that is, the transition to a renewable energy basis.
The assessment of technical, environmental, and socioeconomic potentials of renewable energy carriers represent the central
task of the research focus area “Alternative Fuels” at Bauhaus Luftfahrt.

44 alternative fuels
Partikelreaktorkonzept
zur solaren
Synthesegasproduktion
Particle Reactor
Concept for the
Production of Solar
Synthesis Gas
Solarthermochemische Kraftstoffe könnten den
CO 2 -Eintrag der Luftfahrt um über 80 % gegenüber
konventionellem Kerosin senken und sind prinzipiell
in beliebiger Menge verfügbar. Zu ihrer Herstellung
werden Wasser und CO 2 in einem thermochemischen
Reaktor mit konzentrierter Solarenergie zu
Synthesegas umgewandelt, welches anschließend
im Fischer-Tropsch-Prozess zu Kerosin verarbeitet
wird. Der thermochemische Reaktor mit dem Feststoff-Reaktant
Cerium ist das Herzstück der Prozesskette
mit heutigen Wirkungsgraden von etwa
5 %. 1 Für eine ökonomische Produktion sollten
jedoch Werte von circa 20 % erreicht werden, 2
weshalb neue Konzepte erforscht werden.
Unter den neuen Reaktorkonzepten ist der
Cerium-Partikelreaktor sehr vielversprechend, da
er die effektive Wärmeübertragung von heißem zu
kaltem Reaktant-Material und neue Reaktorgeometrien
ermöglicht.
Im untersuchten Reaktorkonzept laufen die
Partikel vertikal im Gegenstrom, wobei die kalten
Partikel von den heißen aufgeheizt werden. Auf
der oberen, heißen Seite erfolgt die Reduktion des
Materials, welches dann auf der unteren, kalten
Seite durch Oxidation mit Wasser und CO 2 zur
Synthesegasproduktion genutzt werden kann. Die
detaillierte Modellierung der Wärmeübergänge
des Konzeptes zeigt, dass etwa 50 bis 80 % der
Wärme rekuperiert werden können, abhängig von
der Durchmischung der Partikel. Mithilfe des im
Projekt SUN-to-LIQUID entwickelten Modells ist
die Bestimmung der optimalen Geometrie zur Maximierung
des Wirkungsgrades möglich. Die durchgeführten
Arbeiten stellen somit einen wichtigen
Schritt dar auf dem Weg zu effizienteren Reaktoren
für die solarthermochemische Kraftstoffproduktion.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
1800 K
1000 K
Mit dem entwickelten
Modell kann
die Wärmeübertragung
im Detail
untersucht werden.
The developed
reactor model
enables detailed
analysis of heat
transfer.
This project has received
funding from the European
Union’s Horizon 2020 research
and innovation programme
under grant agreement No.
654408. (www.sun-to-liquid.eu)
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
T [K]
Solar thermochemical fuels could reduce the net
CO 2 emissions of the aviation sector by over 80 %
with respect to conventional fuels and are in principle
available in unlimited volumes. Using concentrated
solar energy in a thermochemical reactor,
water and CO 2 are converted into synthesis gas
from which jet fuel is subsequently synthesised in
the Fischer-Tropsch process. The thermochemical
process step with cerium oxide as the solid
reactant is the cornerstone of the process chain,
achieving energy conversion efficiencies of about
5 % 1 today. For an economical fuel production,
values approaching 20 % 2 should, however, be
accomplished. For that reason, new reactor concepts
are being investigated.
Among the new concepts, a reactor using
mobile cerium oxide particles is very promising
because it enables the effective transfer of heat
from hot to cold reactant material, as well as new
reactor geometries.
In the analysed reactor concept, the particles
move in a vertical counter-flow, whereas the cold
particles are heated by the hot ones. At the upper,
hot side, the material is reduced, while it is subsequently
reoxidised at the lower, cold side of the
reactor for the production of synthesis gas from
water and CO 2 . The detailed modelling of heat
transfer in this concept shows that about 50 to 80 %
of the heat can be recuperated, dependent on the
level of mixing of the particles. Developed in the
SUN-to-LIQUID project, this model can be used to
determine the optimal geometry for the maximisation
of efficiency. The performed work therefore
represents an important step on the path towards
more efficient reactors for solar thermochemical
fuel production.
1
Marxer, D., Furler, P., Takacs, M., & Steinfeld, A. (2017). Solar thermochemical
splitting of CO 2 into separate streams of CO and O 2 with high
selectivity, stability, conversion, and efficiency. Energy & Environmental
Science, 10(5), pp. 1142–1149. doi: 10.1039/C6EE03776C
2
Falter, C., Batteiger, V., & Sizmann, A. (2015). Climate Impact and Economic
Feasibility of Solar Thermochemical Jet Fuel Production. Environmental
Science & Technology, 50(1), pp. 470–477. doi: 10.1021/acs.
est.5b03515Taufkirchen, Germany, 2018.

45
Funktionsweise des
Partikelreaktors
Die Partikel des reaktiven Materials werden bei hohen
Temperaturen reduziert (rot, oben), durchlaufen einen
Gegenstromwärmeübertrager und werden bei niedrigeren
Temperaturen unter Bildung von Synthesegas (H 2 , CO)
oxidiert (blau, unten).
Operating principle
of the particle reactor
Particles of the reactive material are reduced at high
temperatures (red, upper side), moved through a
counter-flow heat exchanger and are reoxidised at lower
temperatures (blue, lower side), producing synthesis
gas (H 2 , CO).
Source: Falter, C., & Pitz-Paal, R. (2018). Modeling counter-flow particle
heat exchangers for two-step solar thermochemical syngas production.
Applied Thermal Engineering, 132, pp. 613–623. doi: 10.1016/j.applthermaleng.
2017.12.087
H 2 O, CO 2
O 2
H 2 ,CO
T
∆r
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Wirkungsgrad des Wärmeübertragers
im Partikelreaktor
Der Wärmeübergang im Reaktor ist entscheidend von der Durchmischung
der Partikel abhängig und wird zu kleinen Schichtdicken
des Partikelbettes (∆r, Abbildung oben) maximiert.
Efficiency of heat transfer in the
particle reactor
Heat transfer in the reactor is crucially dependent on the level of
mixing of the particles and is maximised towards small thicknesses
of the particle bed (∆r, figure above).
Heat exchanger effectiveness εhe
80 %
70 %
60 %
50 %
40 %
30 %
20 %
10 %
0 %
0 0.01
Perfect mixing
No mixing
0.02 0.03 0.04 0.05
∆r of hot particle bed [m]
Source: Falter, C., & Pitz-Paal, R. (2018). Modeling counter-flow particle heat exchangers for two-step solar thermochemical syngas production. Applied Thermal Engineering, 132,
pp. 613–623. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2017.12.087

46 alternative fuels
Kraftstoffe durch hydrothermale
Verflüssigung
von Biomasse
Fuels from Hydrothermal
Liquefaction
of Biomass
Die hydrothermale Verflüssigung (HTL) ist ein
thermochemisches Verfahren zur Konversion
von Biomasse. Der HTL-Prozess kann selbst
problematische Abfallströme, wie Klärschlamm
und Gülle, ohne energieintensive Trocknung in
ein erdölähnliches Rohprodukt umwandeln.
Dieses „Biocrude“ wird durch petrochemische
Raffination zu Kraftstoffen aufbereitet.
Im EU-geförderten Projekt HyFlexFuel
arbeiten zehn europäische Partner an der Entwicklung
einer HTL-basierten Prozesskette zur
Produktion nachhaltiger Kraftstoffe. Alle Teilprozesse,
einschließlich der Verwertung von
Nebenprodukten und Restströmen, werden im
Projekt unter relevanten Prozessbedingungen
demonstriert.
Im ersten Projektjahr wurden an der Universität
Aarhus (DK) mehrere HTL-Kampagnen
an einer weltweit einzigartigen Pilotanlage
durchgeführt. Dabei wurden durch Konversion
von Klärschlamm, der Mikroalge Spirulina
und dem Energiegras Miscanthus jeweils über
10 kg Biocrude sowie 200 L wässrige Produktphase
gewonnen. 1
Erste Tests zur katalytischen Aufbereitung
des Biocrudes wurden an der Universität Aalborg
(DK) durchgeführt. Dabei konnten der
gebundene Sauerstoff vollständig sowie der
Stickstoff weitgehend entfernt werden. 2 Die
Abtrennung dieser Elemente ist ein wichtiger
Schritt auf dem Weg zur Produktion hochwertiger
Kraftstoffe.
Das Bauhaus Luftfahrt koordiniert das Projekt
HyFlexFuel und ist für die techno-ökonomische
und ökologische Analyse des Prozesspfades
verantwortlich. Erste Analysen zeigen,
dass die Integration einzelner Teilprozesse,
wie etwa die energetische Nutzung der wässrigen
Produktphase, eine entscheidende Rolle
spielt, um HTL-Kraftstoffe zu etablieren.
Produktion von
Biocrude: Biocrude
ist das Rohprodukt
der hydrothermalen
Verflüssigung von
Biomasse.
(Quelle: Universität Aarhus)
Production of
bicrude: Biocrude
is the raw product
of hydrothermal
liquefaction of
biomass feedstock.
(Source: Aarhus University)
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
This project has received
funding from the European
Union’s Horizon 2020 research
and innovation programme
under grant agreement
No. 764734. (www.hyflexfuel.eu)
Hydrothermal liquefaction (HTL) is a thermochemical
technology for the conversion of biomass. Even
problematic wastes and residues, such as sewage
sludge and manures, can be processed through HTL
into a raw product that is similar to conventional
crude oil. This “biocrude” is upgraded to fuels
through petrochemical refining procedures.
In the EU-funded project HyFlexFuel, a consortium
of ten European partners collaborates on the
development of an HTL-based fuel production
chain. All sub-processes, including the valorisation
of by-products and residual process streams, are
demonstrated in a relevant operational environment.
In the first year of the project, HyFlexFuel partner
Aarhus University (DK) conducted several HTL
campaigns in a unique pilot facility. These campaigns
yielded more than 10 kg of biocrude and
200 L of aqueous product phase from processing
sewage sludge, microalgae (Spirulina), and the
energy grass miscanthus. 1
First screening experiments on catalytic upgrading
of biocrude were carried out by Aalborg
University (DK). Under certain process conditions,
the chemically bound oxygen could be completely
removed, while removal of nitrogen proved more
challenging and was partially achieved. 2 Complete
deoxygenation and denitrogenation represent
important steps on the way to produce liquid transportation
fuels.
In HyFlexFuel, Bauhaus Luftfahrt acts as coordinator
and is responsible for the techno-economic
and environmental assessment of the entire process
chain. First findings indicate that the integration
of individual sub-processes, such as the energetic
utilisation of the aqueous product phase,
plays a crucial role in the development of a HTLbased
fuel production.
1
Anastasakis, K., Biller, P., Madsen, R., Glasius, M., & Johannsen,
I. (2018). Continuous Hydrothermal Liquefaction of Biomass in a Novel
Pilot Plant with Heat Recovery and Hydraulic Oscillation. Energies,
11(10), p. 2695. doi: 10.3390/en11102695
2
Haider, M., Castello, D., Michalski, K., Pedersen, T., & Rosendahl,
L. (2018). Catalytic Hydrotreatment of Microalgae Biocrude from
Continuous Hydrothermal Liquefaction: Heteroatom Removal and Their
Distribution in Distillation Cuts. Energies, 11(12), p. 3360. doi: 10.3390/
en11123360

47
Von der Biomasse zum Kraftstoff
Änderung der chemischen Zusammensetzung durch hydrothermale Verflüssigung von Biomasse (hier: Mikroalge Spirulina)
und anschließende Aufbereitung: Stickstoff- und Sauerstoffgehalt werden stark reduziert (Quelle: Universität Aalborg). 2
From biomass to fuels
Changing chemical composition upon hydrothermal liquefaction of biomass (here: microalgae Spirulina) und subsequent
upgrading: The contents of nitrogen and oxygen are strongly reduced (Source: Aalborg University). 2
Carbon
Microalgae Spirulina
Biocrude
Hydrogen
Nitrogen
Oxygen
Biocrude upgraded
Composition (daf) wt%
0 % 20 % 40 % 60 % 80 %
100 %
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Steigerung der Prozesseffizienz
25
Einfluss des Trockenmassegehaltes des HTL-Eingangsstromes
auf die Effizienz der energetischen Nutzung
der wässrigen Produktphase. Erst ab etwa 10 bis
16 % Trockenmassegehalt wird eine positive Energiebilanz
erreicht.
Increase of process efficiency
Impact of dry matter content in HTL feedstock slurry
on the efficiency of energetic utilisation of the
aqueous product phase. A minimum of 10 to 16 %
dry matter content is required for a positive energy
balance.
Energy in MJ
20
15
10
5
A)
B)
Energy output (methane)
Thermal energy input
A) 73 % heat recovery
B) 83 % heat recovery
0
5 10 15 20 25
Dry matter content in HTL feed in wt%

48
energy technologies
& power systems
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + +
Bookkeeping
schemes + + and + + + + + + + + + +
figures of merit
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ Synergistic + + propulsion +
system design
+ + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + +
Wake-filling
+ +
aircraft concepts
+ + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + +
49
+ + + + + + +
Der interdisziplinäre Forschungsschwerpunkt
+ + + + + + + +
The interdisciplinary research focus area concentrates the
+
+ konzentriert die For-
research activities on novel combustion-based and alternative
+ + + + + + + + + + + + + +
schungsarbeiten zu neuartigen auf (hybrid-)electric motive power systems for aircraft. This
+
+
Verbrennung basierenden und alternativen
extends the search for new aircraft energy options well beyond
+ +
(hybrid-)elektrischen
+ + +
Antrieben
+
so-called
+
drop-in
+
solutions.
+ +
The technological
+ +
challenges
+ + +
in der Luftfahrt. Dies erweitert associated with novel thermo-dynamic cycles as well as fully
+ + die + Suche + nach + neuen Energieoptionen
+ + or hybrid-electric + + motive + power + systems + are + addressed + from + +
im Flugzeug deutlich über so-
the basics upwards: Relevant key technologies are identified,
+ + sogenannte + Drop-in-Lösungen + + + hinaus. + future + potentials + for + energy + converters + are + assessed, + and + +
Die technologischen Herausforde- hybrid systems are conceptually designed and analysed at
+ + rungen + durch + neue + Kreisprozesse + + aircraft + level. + Therefore, + scientists + + and engineers + + search + +
wie auch voll- oder hybridelektrische answers along the main research questions:
+ +
Antriebstechnik werden von den
+ + + + + + + + + +
Grundlagen her aufbauend adressiert:
1) Energy and propulsion technologies:
+ + + +
+ Es werden relevante Schlüssel-
What are enabling key technologies?
+ + + + + + + + + + +
technologien identifiziert, zukünftige 2) Energy conversion devices:
+ + + +
Potenziale von Energiewandlern What are their future potentials?
+ + bewertet + sowie + hybride + Antriebskonzepte
+ + 3) Hybrid + system + architectures: + + + + + + +
entwickelt und auf Flugzeug-
How can the best of two worlds be combined?
+ + ebene + analysiert. + Dabei + arbeiten + die + + + + + + + + + +
Wissenschaftler und Ingenieure entlang
der + wesentlichen + Fragestellungen:
+ + + + + + + + + + + +
+ +
RESEARCH
1) Energie- und Antriebstechnologien:
FOCUS AREA
+ +
Was sind
+
die Schlüsseltechnologien?
+ + + + + + + + + + + + +
2) Energiewandler: Was sind ihre
+ +
zukünftigen Potenziale?
+ + + + +
3) Hybride Systemarchitekturen:
+ + + + + + + + +
Wie lässt sich das Beste aus zwei
+ + + + Welten + kombinieren? + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

50 energy technologies
& power systems
Brennstoffzellen als
Mobilitätsoption: Fortschritte
und Perspektiven
Fuel Cells as Power
Option for Mobility:
Progress and Prospects
Mit der direkten elektrochemischen Umwandlung
von chemischer in elektrische Energie stellen
Brennstoffzellen eine vielversprechende Lösung für
elektrische Mobilität dar. Im Gegensatz zum Verbrennungsmotor
mit Generator ist die PEM-Brennstoffzelle
kompakter bei vergleichbarer spezifischer
Leistung. Die PEM-Brennstoffzelle ist heutzutage
eine ausgereifte Technologie, wobei Kosten,
Lebensdauer und Zuverlässigkeit drei Hauptkriterien
für den kommerziellen Erfolg und die Akzeptanz
sind, in denen ein Brennstoffzellensystem besser
sein muss als ein herkömmliches System.
Die Kosten eines PEM-Systems werden auf
Zellebene durch den Katalysator und die Membran
bestimmt. Der Stapel hat jedoch nur einen Anteil
von circa 40 % an den Gesamtkosten, die damit
zum größeren Teil durch die Nebenaggregate
bestimmt werden. Letztere sind auch die „Achillesferse“
bei der Zuverlässigkeit. So führen Probleme
mit Lüftern, Kompressoren und Undichtigkeiten
am häufigsten zu einer Abschaltung des Systems.
Die Kernkomponente, der Stapel, arbeitet dagegen
meist zuverlässig über die geforderten Betriebsstunden
und ist wartungsfrei.
Die Technologieziele für die PEM-Brennstoffzelle
von 2009 für das Jahr 2020 sowie die langfristigen
Ziele des „Fuel Cell Technologies Office“ im
„US Department of Energy“ wurden bereits in 2015
erreicht und teilweise übertroffen, wie zum Beispiel
die Leistungsdichte des Stapels und Systems oder
die geforderte Betriebsdauer. Der kommerzielle
Durchbruch erfordert jedoch ein leistungsfähiges
Gesamtsystem mit einer entsprechenden Wasserstoff-Infrastruktur.
Ein solches wird im Rahmen
urbaner Mobilität bereits erprobt. Im Gesamtbild
der Klimawirkung des Luftverkehrs werden am Bauhaus
Luftfahrt die langfristigen Technologiepotenziale
auf allen Hierarchieebenen der Integration
neu bewertet, von der Effizienz des Stapels bis zum
techno-ökonomischen Potenzial des Gesamtsystems.
Schematische
Darstellung eines
Brennstoffzellensystems
Schematic
representation of
a fuel cell system
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
H 2 O 2
With the direct electrochemical conversion of chemical
energy to electrical energy, fuel cells represent
a promising solution for electrical mobility. In contrast
to the internal combustion engine with a
generator, the PEM fuel cell is more compact at a
comparable specific power. The PEM fuel cell is a
mature technology today, whereby cost, lifetime,
and reliability are three main criteria for commercial
success and acceptance on the market, wherein a
fuel cell system must be better than a conventional
system.
The catalyst and the membrane determine the
cost of a PEM system at cell level. At system level,
the auxiliary equipment cost accounts for the largest
share, whereas the stack accounts for about 40 %
of the total system cost. The auxiliary equipment is
also the “Achilles’ heel” in terms of reliability. Problems
with fans, compressors, and leakages are the
most frequent causes for a shutdown of the system.
The core component, the stack, usually works reliably
over the required operating hours and is truly
maintenance-free.
The technology targets for the PEM fuel cell for
2020 and the long-term targets, both set in 2009
by the “Fuel Cell Technologies Office” of the “US
Department of Energy”, were already achieved in
2015 and surpassed in some cases, such as the
power density of the fuel cell stack and system or
the required operating time. The commercial breakthrough,
however, requires a well-performing overall
system with a corresponding hydrogen infrastructure.
Such system is already being tested in the
context of urban mobility. Bauhaus Luftfahrt re-evaluates
in the field of climate impact of aviation the
long-term technology potentials at all levels of integration,
ranging from stack efficiency to the techno-economic
potential of the overall system.

51
Gravimetrische und volumetrische Leistungsdichte
Aktueller Stand der Technologie 2018 von PEM-Brennstoffzellenstapeln in verschiedenen Leistungsklassen
im Vergleich zu den Technologiezielen des „US Department of Energy“
Specific power
and power density
State of the art (2018) of the
technology of PEM fuel cell
stacks in different power
classes compared to the
technology targets of the
“US Department of Energy”
Specific power in kW/kg
3.5
3.0
Intelligent Energy Ltd.
2.5
DoE ultimate target kW/kg
2.0
1.5
Toyota Mirai
Ballard Power Inc.
1.0
0.5
General Motors
air-cooled
0 0 20 40 60 80 100 120
Net. el. power in kW
Power density in kW/L
4.0
3.5
Intelligent Energy Ltd.
3.0
2.5 DoE ultimate target kW/L
Toyota Mirai
2.0
Ballard Power Inc.
1.5
1.0
General Motors
0.5
air-cooled
0
0 20 40 60 80 100 120
Net. el. power in kW
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Erfüllung der Technologieziele
Multi-Kriterien-Darstellung des Istzustandes (2015) von PEM-
Brennstoffzellen (Bestwerte) gegenüber den Department-of-Energy
2020-Zielen und langfristigen Ambitionen
Fulfilling technology targets
Multi-criteria representation of the 2015 state of PEM fuel cells (best values)
against the Department of Energy 2020 targets and long-term ambitions
2015
2020 targets
Ultimate targets
(reference)
System
Peak
efficiency
%
2015
2020 targets
Ultimate targets
(reference)
Stack
Power
density
W/L
Relative cost-specific power
2015
2020 targets
MEA
kW/$
Power
density
W/L
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Power
density
W/L
Durability
h
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Specific
power
W/kg
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Cost-specific
power
kW/$
Specific
power
W/kg
Cost-specific power
kW/$
Bipolar plate
kW/$
Membrane
kw/$
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Dr. Holger Kuhn Co-lead Energy Technologies and Power Systems
Batteriebasierte Elektromobilität hat sich als praxistauglich erwiesen, trotz des bestehenden Entwicklungsbedarfs hin
zu höherer Reichweite. Brennstoffzellensysteme hingegen haben andere Skalierungseigenschaften und bieten daher eine
bessere Lösung bei längeren Betriebszeiten. Während Brennstoffzellensysteme heute mit Verbrennungsmotoren vergleichbar sind,
weisen sie bei ähnlichen elektrischen Gesamtwirkungsgraden im Gegensatz zu einer Gasturbine-Generator-Kombination für den
hohen Leistungsbereich immer noch erhebliche Gewichtsnachteile von bis zu einem Faktor von 10 auf. Brennstoffzellen scheinen
jedoch als APU-Ersatz aufgrund spezieller Integrationsvorteile ein sinnvolles Anwendungspotenzial zu bieten.
Battery-based electric mobility has proven practical, despite the need for further development towards extended operating
range. Fuel cell systems, on the other hand, have different scaling characteristics and may provide a better solution for
extended operation times. Whereas fuel cell systems can compare to internal combustion engines today, they still exhibit significant
weight penalties by a factor of 10 at similar overall electric efficiencies, when opposed to core engines of gas turbines coupled with
an electric generator in the high-power regime. However, fuel cell systems as replacement for the APU seem to have reasonable
potential because of their specific integration benefits.

52 energy technologies
& power systems
Antriebs-Vorstudien
eines turboelektrischen
„Propulsive Fuselage“
Powerplant Pre-Design
Studies for a Turboelectric
Propulsive Fuselage
Die Auslegung des Antriebsstranges eines turboelektrisch
betriebenen „Propulsive Fuselage
Concept“ stellt einen der Forschungsschwerpunkte
des von der Europäischen Union geförderten
Forschungsprojektes CENTRELINE dar. In diesem
Zusammenhang wurden am Bauhaus Luftfahrt Vorstudien
der wesentlichen Systeme durchgeführt.
Das Antriebskonzept zeichnet sich durch flügelinstallierte
Getriebefan-Triebwerke (GTF) aus, die
speziell für die zusätzliche Bereitstellung der Leistung
des elektrischen Propulsors am Rumpfheck
ausgelegt sind. Diese Zusatzleistung übersteigt
die typischen Leistungsbedarfe für Flugzeugsubsysteme
bei Weitem und kann starken Einfluss
auf die Leistungsbilanz der zugehörigen Triebwerkswellen
haben. Für ein Triebwerk mit einer
Design-Entnahmerate von 15 % der Niederdruckturbinenleistung
sind die Auswirkungen operativer
Entnahmeleistungen in der Abbildung rechts
oben gezeigt. Das Teillastverhalten eines konventionellen
GTF ist zum Vergleich dargestellt. Die
Abbildung verdeutlicht, dass die Variabilität der
Entnahme im Off-Design-Betrieb durch verschiedene
Betriebsgrenzen der Turbokomponenten limitiert
ist.
Wichtige Erkenntnisse zum Auslegungs- und
Betriebsverhalten des rumpfinstallierten Propulsors
sind aus der unteren Abbildung ableitbar. Es zeigt
sich, dass sich das Rückgewinnungsverhältnis des
Totaldruckes im Einlauf (p 2 /p 0 ) – ein Parameter,
der bei in der Grenzschicht arbeitenden Antrieben
typischerweise beeinträchtigt ist – signifikant auf
die Systemeigenschaften auswirkt. Neben den
Folgen von Fandruckverhältnis-Änderungen zeigt
die zweite Abbildung auch den ausgeprägten Einfluss
von p 2 /p 0 auf den Fandurchmesser und die
erforderliche Wellenleistung im Startfall.
CENTRELINE –
ConcEpt validatioN
sTudy foR fusElage
wake-filLIng propulsioN
intEgration
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
The conceptual design of the turboelectric drive
train for a Propulsive Fuselage Concept is one of the
research areas investigated as part of the European
Union-funded research project CENTRELINE. In this
context, pre-design studies of major systems were
conducted at Bauhaus Luftfahrt. The power transmission
concept is characterised by wing-installed
geared turbofan (GTF) engines specifically designed
to allow for power off-takes required for the operation
of the fuselage-installed electric propulsor.
These power extractions are significantly greater
than the amount typical for aircraft subsystems and
may have a strong impact on the power balance
of the engine spools. The powerplant off-design
study presented in the upper figure on the right page
shows the implications of varying operational power
extraction levels for a design off-take representing
15 % of the low-pressure turbine power output. For
comparison, the part power characteristic of a conventional
GTF is shown as well. As can be seen, the
extraction variability during off-design operation is
constrained by several operating limits of the associated
turbo components.
Important results on the design and operating
characteristics of the fuselage-installed propulsor
can be derived from the figure below. It has been
established that freestream total pressure recovery
ratio (p 2 /p 0 ) – a parameter that is typically impaired
in case of propulsors working in the boundary layer
– has a significant impact on the performance characteristics.
Beside the implications of design fan
pressure ratio variations, the second figure shows
the pronounced effect of p 2 /p 0 on fan diameter and
required shaft power at take-off conditions.
This project has received
funding from the European
Union’s Horizon 2020 research
and innovation programme
under grant agreement
No. 723242.

53
Untersuchung signifikanter
Leistungsentnahmen
Die Grafik erläutert den Einfluss operationeller Leistungsentnahme-Variationen
von der Niederdruckwelle auf TSFC.
Die erzielbaren Entnahmen sind durch Betriebsgrenzen der
beteiligten Turbokomponenten limitiert.
Investigation of significant
power off-takes
The graphic indicates the impact of operational variations
in relative off-take from the low-pressure spool on TSFC.
Feasible power off-takes are constrained by operating limits
of associated turbo components.
Thrust-specific fuel consumption (TSFC) [g/(kN x s)]
26
24
22
20
18
16
14
0.80
PLP,rel,ds = 0
0.85
Rel. corrected fan speed (NL,rel,corr) [-]
0.90
1000
Typical cruise condition
(M0.82, FL350, ISA+10K)
Design LP spool power offtake (PLP,rel,ds): 0.15
HP power offtake for aircraft subsystems: 600 kW
Scaling factor of relative LP power offtake [-]
Total power offtake [kW]
Inner fan surge margin constraint (10 %)
IPC surge margin constraint (15 %)
HPC corrected speed constraint
Flow path sizing point
3000
2000
0.95
4000
5000
1.00 1.01
1.65
0.10
1.00
PLP,rel,ds = 0.15
15 20 25 30 35 40 45 50 55
Net thrust (FN) [kN]
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Auslegungsstudie des im Rumpfheck
installierten Antriebssystems
Einfluss des von der Grenzschicht beeinträchtigten Druckrückgewinnungsverhältnisses
im Einlauf und des Design-Fandruckverhältnisses
auf die Dimension und die Startleistung
des rumpfinstallierten Propulsors
Sizing study of the fuselage fan
propulsion system
Impact of the boundary layer-impaired intake total pressure
recovery ratio and the design fan pressure ratio on dimension
and take-off performance of the fuselage fan propulsion system
Design thrust-specific power consumption (TSPC) [W/N]
900
800
700
600
500
400
300
Study settings:
Flow path sizing point:
FL350, M0.82, ISA+10K
Fan inlet hub diameter: 1.15 m
Takeoff point:
SL, M0.25, ISA+15K
Fan relative corrected speed: 0.7
Color contours:
Design-specific thrust [m/s]
Design intake total 0.80
pressure recovery ratio 7
(p2/p0) [-]
0.90
0.95
1.65
0.85
1.50 1.40
1.30
Design fan pressure ratio [-]
5
1.25
Shaft power at takeoff
[MW]
1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8
6
8
9
7
10
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
Fan inlet tip diameter [m]
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Dr. Arne Seitz Co-lead Energy Technologies and Power Systems
Elektrische Antriebe sind ein Schlüsselfaktor zur Erschließung neuer Marktsegmente am unteren Ende des Nutzlast-
Reichweiten-Spektrums. Wärmekraftmaschinen werden jedoch auch weiterhin das Rückgrat der klassischen Transportluftfahrt
bilden. Damit die Antriebselektrifizierung eine größere Relevanz für die Nachhaltigkeit der Luftfahrt erlangen kann, muss sie
eng mit fortschrittlicher Gasturbinentechnologie integriert werden. Dies gilt auch für das vielversprechende turboelektrische
„Propulsive Fuselage Concept“. Entscheidend sind hierzu geringe Verluste im turboelektrischen Antriebsstrang und eine optimale
Abstimmung der Haupttriebwerke und des Rumpfheckantriebes.
Electric propulsion and power are a key enabler for new market segments at the low end of the payload-range spectrum.
Heat engines, however, will remain the backbone for propulsion and power in classic air transportation. To enable
a strong impact on aviation’s sustainability, the electrification of aircraft motive power requires a synergistic systems design
integration with advanced gas turbine technology. This holds true for the promising turboelectric Propulsive Fuselage Concept,
where low losses in the turboelectric power train and an optimum design and operational matching of the main power plants and
the aft fuselage fan are essential.

54 systems aircraft technologies
&
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + Unconventional
+ + + +
configuration
generation and
+ + + + + + + + + + + + assessment + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ Innovative + + thermal + + + + + + + + + + + + +
management systems
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + Transparent + + bookkeeping + +
of technology impacts
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + +
55
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + Die + Systeme + und + ihre technologischen + + + Potenziale + im Flugzeug + + stehen + im Fokus + der +
Arbeiten im Forschungsschwerpunkt „System- und Flugzeugtechnologien“. Experten
+ + + + +
aus unterschiedlichen
+ + +
Disziplinen
+
wirken
+
hier
+
zusammen,
+
um
+
die Flugzeugeffizienz
+ + +
weiter zu verbessern, Emissionen zu reduzieren und neue Ansätze für die Flugzeugentwicklung
+ + + + zu erarbeiten. Die betrachteten Emissionen beinhalten klimatische Aus-
+ + + + + + + + + + +
wirkungen in Verbindung mit dem Kraftstoffverbrauch des Flugzeuges sowie Lärmbewertungen.
+
Des Weiteren werden auch die Flugzeugsysteme detailliert untersucht
+ + + +
und
+
alternative
+
Architekturen
+ +
inklusive
+
Sensitivitäten
+ +
gegenüber
+ +
Änderungen
+ +
durch
+
unkonventionelle Aspekte modelliert. So sind in dieser Forschergruppe wichtige
+ + + + + Ergebnisse + zur + besseren + Antriebs-Aerodynamik-Wechselwirkung + + + + + und + zur grundlegenden
+ +
Integration hybrider Antriebe erzielt worden.
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + +
RESEARCH
+ + +
FOCUS AREA
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + +
Research in aircraft systems and their technological potentials is the focus of the
+ + + + + + + + + + + +
“Systems and Aircraft Technologies” research focus area. Experts from different
disciplines collaborate together to target aircraft efficiency improvements, to develop
+ + + + + new + aircraft + design + approaches, + and + to reduce + emissions. + + The emissions + + cover +
environmentally relevant exhausts, which are closely linked to aircraft fuel consumption,
+ + + + as well + as noise + impacts. + The + aircraft + systems + themselves + are + also + actively + investigated + +
and architectural alternatives are modelled, including sensitivities to the changes
+ + + + introduced + + by unconventional + + aspects. + Important + + results + for improved + propulsion-airframe
+ + +
integration and integrated concepts for hybrid propulsion systems could be
shown.
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

56 systems &
aircraft technologies
Kraftstoff als alternative
Wärmesenke für
zukünftige Flugzeugkonzepte
Fuel as Alternative
Heat Sink for Future
Aircraft
Das Bauhaus Luftfahrt untersucht Kraftstoff als
alternative Wärmesenke, um den Kühlbedarf
zukünftiger Flugzeuge zu decken. Mit der Einführung
von teilweise elektrischen Antriebssystemen
wird der Kühlbedarf im Vergleich zu heutigen Flugzeugen
voraussichtlich um bis zu einer Größenordnung
steigen. Für Hybridkonzepte stellt der
Kraftstoff eine mögliche Alternative als Wärmesenke
im Vergleich zur traditionell verwendeten
Stauluft dar. Er hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit,
Wärmekapazität und Dichte. Außerdem wird
der Kraftstoff in flügelintegrierten Tanks gelagert,
sodass die Flügel als Wärmetauscher mit der
Umgebungsluft fungieren können, ohne dass sich
die benetzte Oberfläche des Flugzeuges erhöht.
Darüber hinaus kann die Masse des Kühlsystems
durch kürzere Übertragungswege und kompaktere
Komponenten reduziert werden.
In einer ersten Studie wurde ein paralleldiskret-hybridelektrisches
Kurzstreckenflugzeug
mit einer maximalen Wärmebelastung von 120 kW
untersucht. Das erste entwickelte Modell ist stationär,
wobei jedoch mehrere Betriebspunkte berücksichtigt
wurden. Ein Kraftstoffstrom absorbiert die
gesamte Abwärme des elektrischen Antriebssystems
und zirkuliert unter der Flügelhaut, um die
Wärmeübertragung an die Umgebungsluft zu verbessern.
Das System ist in der Lage, die gesamte
Abwärme unter allen Betriebsbedingungen mit
Ausnahme des Rollens am Boden abzuführen.
Während des Fluges hat das konservativ dimensionierte
System die Fähigkeit, temporäre Spitzenbelastungen
aufzunehmen. Die Studie zeigte, dass
Kraftstoff eine geeignete alternative Wärmesenke
für Flugzeuge mit großen Abwärmebelastungen
ist. Das bestehende Modell wird weiterentwickelt,
um die Leistung unter schwierigen Bedingungen,
wie beispielsweise beim Rollen, weiter zu untersuchen
und zu optimieren.
b = 43.3 m @ H p 50 %
Der Bauhaus Luftfahrt
Quad Fan
verfügt über zwei
konventionelle
Getriebefantriebwerke
und zwei
Elektrofans, um
das Bypassverhältnis
zu erhöhen.
The Bauhaus Luftfahrt
quad fan has
two conventional
geared turbofan
engines and two
ducted electric
fans to increase
the bypass ratio.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Geared
turbo fan
Geared
turbo fan
Electric
fan
Electric
fan
L = 37.6 m
H p 50 %
H p 30 %
H p 10 %
b = 36.1 m @ H p 10 %
Bauhaus Luftfahrt investigates fuel as an alternative
heat sink to manage future aircraft’s cooling
needs. With the introduction of partial electric propulsion
systems, cooling requirements are likely to
increase by up to an order of magnitude compared
to today’s aircraft. For hybrid concepts, fuel poses
an excellent alternative as heat sink compared to
traditionally used ram air. It has a higher thermal
conductivity, heat capacity, and density. It is stored
in wing-integrated tanks, which enables the wings
to act as heat exchangers with ambient air, without
the addition of a drag increment to the aircraft
system. Furthermore, the cooling system mass can
be reduced due to shorter transmission distances
and more compact components.
In a first case study, the Bauhaus Luftfahrt quad
fan – a short-range, year-2035+, parallel discrete
hybrid-electric aircraft concept with a maximum
heat load of 120 kW – was investigated. The first
developed model is stationary, but multiple operating
points were considered. A fuel flow absorbs
all emitted waste heat from the electric propulsion
system and circulates underneath the wing skin
to enhance heat transfer to ambient. The system
is able to remove the entire waste heat during all
operating conditions, except for the taxi case.
During flight, the conservatively designed system
has the capacity to absorb temporary peak loads.
The study showed that fuel is a viable alternative
heat sink for aircraft with large waste heat loads.
The developed model can be refined to further
investigate and optimise performance in challenging
conditions, such as the taxi case.

57
Thermodynamisches Modell eines
flügelintegrierten Kraftstoffwärmetauschers
Abwärme (Q in ) wird auf kalten Kraftstoff aus dem Tank übertragen. Der heiße Kraftstoff zirkuliert
dann unter der Flügeloberfläche, um die Wärmeübertragung an die Umgebung zu verbessern (Q out ).
Thermodynamic model of wing-integrated
fuel heat exchanger
Waste heat (Q in ) is transferred to cold fuel from the tank. The hot
fuel then circulates underneath the wing surface to enhance
heat transfer to ambient (Q out ).
Ambient
Qin
Tank
Q out
Wall
Fuel
Insulation
Tank
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Leistung des kraftstoffbasierten Kühlsystems
Tatsächliche Wärmeübertragungsrate, normiert mit der erforderlichen Wärmeübertragungsrate
(Q/Q req ) über dem Kraftstofffluss (w f ) für verschiedene maximale
Brennstofftemperaturen an verschiedenen Betriebspunkten.
Fuel cooling system performance
Actual heat transfer to required heat transfer ratio (Q/Q req ) over
fuel flow (w f ) for different maximum fuel temperatures at different
operation points.
Take-off
Cruise
Taxi
Q/Q req [–]
3
2
1
0
0
1
400 K
360 K
320 K
2 3 4
W f [kg/s]
Q/Q req [–]
6
4
2
0
0
1
400 K
360 K
320 K
2 3 4
W f [kg/s]
Q/Q req [–]
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
1
400 K
360 K
320 K
2 3 4
W f [kg/s]
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Fabian Peter Lead Systems and Aircraft Technologies
Die Handhabung von Abwärme nimmt eine zentrale Rolle für viele alternative Antriebskonzepte ein. Beispielsweise
ist sowohl für Brennstoffzellen als auch Leistungselektronik, sofern sie Teil der primären Antriebsarchitektur sind, die
Kühlung eine der größten Herausforderungen für die Integration in Passagierflugzeugen. Wärmeströme dieser Größenordnung
können sinnvoll nur auf Gesamtflugzeugebene bewertet und verarbeitet werden. Innovative Ansätze für die synergetische Einbeziehung
von Flugzeugkomponenten wie Strukturelementen und weiteren Subsystemen in ein Kühlkonzept können entscheidend
für die erfolgreiche Integration alternativer Antriebe sein.
The handling of waste heat plays a central role in many alternative propulsion concepts. For example, for both fuel cells
and power electronics, if they are part of the primary propulsion architecture, cooling is one of the biggest challenges
for integration in passenger aircraft. Heat flows of this magnitude can only be reliably evaluated and processed at the overall
aircraft level. Innovative approaches for the synergetic integration of aircraft components, such as structural elements and other
subsystems, into a cooling concept can be crucial for the successful integration of alternative propulsion systems.

58 systems &
aircraft technologies
Eine vereinheitlichte
Bewertung von
Konzepten mit Grenzschichteinsaugung
In den vergangenen Jahren haben Flugzeugkonzepte
an Aufmerksamkeit gewonnen, die mithilfe
des „Wake filling“-Prinzips aus dem bisher ungenutzten
Potenzial schöpfen, das sich durch eine
stärkere Integration des Antriebssystems in die
Gesamtkonfiguration ergibt. Diesen Konzepten
mit grenzschichteinsaugenden Antrieben ist ein
besonders hoher Kopplungsgrad zwischen Aerodynamik-
und Antriebscharakteristiken zu eigen.
Klassische Vereinfachungen in der systemischen
Bewertung von Antrieben in Gondelanordnung
werden somit ungültig. In der Vergangenheit wurden
daher für unterschiedliche Konfigurationen
spezifische Methoden entwickelt, um den Vorteil
von Grenzschichteinsaugung zu quantifizieren.
Die meisten dieser Methoden können nicht ohne
Weiteres auf andere Konzepte und auf die verschiedenen
Phasen des Flugzeugvorentwurfes
angewandt werden. Unter diesen Gesichtspunkten
und dem fortschreitenden Detaillierungsgrad des
„Propulsive Fuselage Concept“ wurde im Rahmen
des EU-Forschungsprojektes CENTRELINE eine
Übersicht existierender Bewertungsmethoden
erarbeitet. Darauf aufbauend wurde ein Bewertungsansatz
entwickelt, der für die konzeptionelle
Bewertung der Eigenschaften unkonventioneller
Konfigurationen mit einer starken Kopplung
zwischen Antriebssystem und Flugzeugaerodynamik
universell anwendbar ist. Der Ansatz basiert auf
integraler Impulserhaltung in einem Nahfeld-
Kontrollvolumen. Die Methode ist mit Standard-
Flugzeug- und Antriebssystemauslegungsmethoden
kompatibel und kann unter bestimmten Annahmen
auf Berechnungsmethoden unterschiedlich hoher
Genauigkeit, wie zum Beispiel semiempirische
Methoden, numerische (CFD) oder experimentelle
Methoden, angewandt werden.
Darstellung des
CENTRELINE-
Konzeptes
Artist’s view of
the CENTRELINE
concept.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
This project has received
funding from the European
Union’s Horizon 2020 research
and innovation programme
under grant agreement
No. 723242.
A Unified Bookkeeping
Approach for
Boundary Layer
Ingestion Concepts
Targeting the exploitation of thus far unused vehicular
efficiency benefits, aircraft concepts with a
closely coupled propulsion-airframe integration,
such as boundary layer ingestion (BLI) configurations,
have gained much attention in the recent
past. These concepts feature a closely integrated
propulsion system and therefore exhibit a high level
of coupling between airframe aerodynamics and
propulsion system characteristics. Their performance
assessment cannot be based on an existing
bookkeeping scheme for a conventional aircraft
with separated airframe and propulsion system.
A number of bookkeeping approaches can be found
in literature that address this issue in various ways
for specific configurations and particular purposes.
Most are not easily applicable to other concepts or
to all phases of conceptual design. The increasingly
detailed investigation of a Propulsive Fuselage
Concept in the on-going project CENTRELINE drove
the need for a unified bookkeeping scheme. An
approach was developed that is able to integrate
results from numerical optimisation as well as
experimental assessment in an integrated sizing
and optimisation process, being able to consider
all closely coupled aerodynamic effects of BLI. The
bookkeeping scheme follows an integral momentum
conservation approach in a near field control volume.
It is universally applicable to coupled airframe-propulsion
aircraft concepts, compatible with
standard aircraft and propulsion system sizing
methods, and under certain assumptions deployable
for low- and high-fidelity evaluation methods, such
as semi-empirical methods as well as computational
fluid dynamics or physical testing results.

59
Nahfeld-Kontrollvolumen-Ansatz
Der entwickelte Ansatz sieht ein Gesamtkontrollvolumen bestehend aus fünf aneinandergrenzenden Kontrollvolumen
vor. So können alle benötigten Parameter mithilfe der Impulserhaltung berechnet werden.
CV0
CV1
CV2
CV5
Control volume
boundary
Boundary layer profile
Propulsions system
streamtube contour
Fuselage boundary
layer thickness
CV3
CV4
0 1 2 13 18
Thermodynamic stations
Near field control volume approach
The proposed bookkeeping scheme consists of an overall control volume, which is subdivided into five interfacing
control volumes. Thus, all parameters of interest can be calculated with a momentum conservation approach.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Klassifizierung der existierenden Bewertungsmethoden
Die existierenden Bewertungsmethoden werden nach zugrunde liegenden Erhaltungsgrößen, Kontrollvolumen sowie
dem Integrationsgrad des Antriebssystems klassifiziert.
Differential methods
Integral control
volume methods
Force (momentum)
Kinetic (mechanical)
energy
Exergy
Far field
Near field
Power balance
Exergy balance
Isolated/uninstalled
propulsion system
Installed
propulsion system
+ Thermal
energy
Classification of existing bookkeeping methods
Existing bookkeeping methods are classified by conserved quantity (momentum, energy, exergy), control
volume, as well as by the degree of the propulsion system integration.

60 facts figures
&
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ Finances + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + Personnel + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + Publications + + + +
+ + + + + + + + + Patents + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + 61
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + Lectures + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + Media + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + +

62 facts & figures
Finanzen
Finances
Im Geschäftsjahr 2018 sind die Erträge des Bauhaus Luftfahrt
unter Berücksichtigung der Bestandsveränderungen
für unfertige Leistungen um 13,9 % auf 5,1 Millionen EUR
angestiegen. Der Anstieg ist unter anderem auf die Aufträge
mit den Industriepartnern zurückzuführen. Diese sind deutlich
um 349.000 EUR (+ 36,3 %) angewachsen. Auch die
Drittmitteleinnahmen haben sich im Jahr 2018 wesentlich
um 395.000 EUR (+ 34,3 %) erhöht. Die Steigerung der
Drittmitteleinnahmen ist im Wesentlichen auf die beiden
im Vorjahr gestarteten EU-Projekte zurückzuführen.
Für das Jahr 2019 erwartet das Bauhaus Luftfahrt einen
weiteren deutlichen Anstieg bei den Aufträgen mit den
Industriepartnern. Die Drittmitteleinnahmen werden voraussichtlich
auf dem Vorjahresniveau bleiben.
+ + + + + + + + + + + + + + +
In the fiscal year 2018, earnings of Bauhaus Luftfahrt
increased by 13.9 % to 5.1 million euros, taking into
account the changes in inventories of work in progress.
The increase is attributable to the revenues from
industrial partners. These grew by 349,000 euros
(+ 36.3 %), compared to the previous year. Funding
from third-party projects rose as well significantly by
395,000 euros (+ 34.3 %). The increase in revenues
mainly results from two new EU projects that have
started in the previous year.
For the year 2019, Bauhaus Luftfahrt further expects
a distinct increase in revenues from industrial partners.
Funding from third-party projects will probably stay at
the previous year’s level.
€
5,500,000
5,000,000
4,500,000
4,000,000
3,500,000
3,000,000
2,500,000
2,000,000
1,500,000
1,000,000
500,000
0
2016
2017
2018
Forschungsaufträge Industrie
Industry research contracts
Drittmittelförderprojekte national/EU
Third-party-funded projects national/EU
Mitgliedsbeiträge
Membership fees
Zuschüsse Freistaat Bayern/Spenden
Grants from the Free State of Bavaria/donations

63
Personal
Personnel
Der Personalbestand des Jahres 2018 stellt sich im Vergleich
zu den Vorjahren mit rund 50 Mitarbeitern konstant
dar. Zum Jahresende waren am Bauhaus Luftfahrt 36
Wissenschaftler beschäftigt, davon 17 mit einer abgeschlossenen
Promotion. Drei Wissenschaftler, wovon zwei
inzwischen aus dem Bauhaus Luftfahrt ausgeschieden
sind, konnten im Jahr 2018 erfolgreich ihre Promotion
abschließen. Eine weitere wurde bereits eingereicht. Der
Anteil der Wissenschaftlerinnen am Bauhaus Luftfahrt
betrug im Jahr 2018 25 %. Die Anzahl der Studenten war
auf Planniveau. Im Jahresverlauf waren 27 Studenten und
zwei Stipendiaten aus 13 Nationen als wissenschaftliche
Hilfskräfte, Praktikanten oder zur Erstellung ihrer Studienarbeit
am Bauhaus Luftfahrt tätig. Insgesamt beschäftigte
das Bauhaus Luftfahrt Mitarbeiter aus 17 Nationen.
Zum 30. September 2018 ist der Vorstand Finanzen und
Organisation ausgeschieden. Mitarbeiter aus dem Bereich
Finanzen und Recht & Personal haben die Aufgaben übernommen.
Für das Jahr 2019 plant das Bauhaus Luftfahrt weitere
Einstellungen von wissenschaftlichen Nachwuchskräften.
Durch Teilnahme an Recruitingmessen und Austauschprogrammen
versucht das Bauhaus Luftfahrt, als möglicher
Arbeitgeber oder auch als Ideengeber für die Anfertigung
von Abschlussarbeiten sichtbar zu bleiben.
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Compared to previous years, the number of employees in
2018 remained constant at around 50. At the end of the
year, Bauhaus Luftfahrt employed 36 scientists, 17 of
whom had completed their doctorates. Three scientists,
two of whom have since left Bauhaus Luftfahrt, successfully
completed their doctorates in 2018. Another has
already been submitted. The proportion of female scientists
at Bauhaus Luftfahrt was 25 % in 2018. The number of
students was on target. In the course of the year, 27 students
and two scholarship holders from 13 nations worked as
scientific assistants, interns, or to write their theses at
Bauhaus Luftfahrt. In total, Bauhaus Luftfahrt employed
people from 17 nations.
As of September 30th, 2018, the Executive Director
Finance and Organisation retired. Employees from the
Finance and Legal & Human Resources departments took
over the tasks.
Bauhaus Luftfahrt plans to recruit more junior scientists
in 2019. By participating in recruiting fairs and exchange
programmes, Bauhaus Luftfahrt seeks to remain visible as
a potential employer or as a source of ideas for the
preparation of theses.
Mitarbeiter
(am Jahresende)
Employees
(end of the year)
2016
2017
2018
Executives
2
2
1
Scientists
31
36
36
Administration
14
14
13
Students
9
10
9
Munich Aerospace
scholarship holders
3
3
1

64 facts & figures
Zeitschriftenbeiträge
Journal Contributions
01.12.2018 Solar Energy | Vol. 176, pp. 230–240, DOI 10.1016/j.solener.2018.10.042
Energy analysis of solar thermochemical fuel production pathway with a focus on waste heat recuperation
and vacuum generation
Autoren/authors: C. Falter, R. Pitz-Paal
18.10.2018 Zeitschrift für Verkehrswissenschaft | Vol. 89, No. 1, pp. 68–95
On-Street vs. Off-Street Parking: An Urban Economic Analysis
Autoren/authors: A. Straubinger, S. Tscharaktschiew, G. Hirte
01.08.2018 Journal of Air Transport Management | Vol. 71, pp. 175–192, DOI 10.1016/j.jairtraman.2018.04.005
Airline categorisation by applying the business model canvas and clustering algorithms
Autoren/authors: M. Urban, M. Klemm, K. Ploetner, M. Hornung
27.07.2018 Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering |
Vol. 232, No. 14, pp. 2688–2712, DOI 10.1177/0954410018790141
Conceptual study of a mechanically integrated parallel hybrid electric turbofan
Autoren/authors: A. Seitz, M. Nickl, A. Stroh, P. Vratny
10.07.2018 IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine | pp. 10, DOI 10.3929/ethz-b-000274798
Demand estimation for aerial vehicles in urban settings
Autoren/authors: M. Balac, A. Vetrella, R. Rothfeld, B. Schmid
01.06.2018 The Aeronautical Journal | Vol. 122, No. 1252, pp. 869–888, DOI 10.1017/aer.2018.46
Investigations of the synergy of Composite Cycle and intercooled recuperation
Autoren/authors: S. Kaiser, M. Nickl, C. Salpingidou, Z. Vlahostergios, S. Donnerhack, H. Klingels
29.03.2018 Environmental Science & Technology | Vol. 52, No. 9, pp. 5490–5498, DOI 10.1021/acs.est.7b05545
Modeling Microalgae Productivity in Industrial-Scale Vertical Flat Panel Photobioreactors
Autoren/authors: C. Endres, A. Roth, T. Brueck
05.03.2018 Applied Thermal Engineering | Vol. 132, pp. 613–623, DOI 10.1016/j.applthermaleng.2017.12.087
Modeling counter-flow particle heat exchangers for two-step solar thermochemical syngas production
Autoren/authors: C. Falter, R. Pitz-Paal
05.01.2018 Chemie Ingenieur Technik | Vol. 90, No. 1–2, pp. 127–140, DOI 10.1002/cite.201700129
Power-to-Liquids as Renewable Fuel Option for Aviation: A Review
Autoren/authors: P. Schmidt, V. Batteiger, A. Roth, W. Weindorf, T. Raksha

65
Buchbeiträge
Book Contributions
01.10.2018 Towards User-Centric Transport in Europe | Springer-Verlag, pp. 255–276, ISBN 978-3-319-99756-8
Assessment of Passenger Requirements along the D2D Air Travel Chain
Autoren/authors: U. Kluge, A. Paul, M. Urban, H. Ureta

66 facts & figures
Konferenzbeiträge
Conference Contributions
10.10.2018 Ökobilanzwerkstatt 2018 | Osnabrück
Sustainable fuel production through hydrothermal liquefaction of various types of feedstock
Autoren/authors: C. Penke, B. Portner
01.10.2018 The 6th International Conference on Enterprise Systems | Limassol
Extracting and Modelling Knowledge about Aviation for Multilingual Semantic Applications in Industry 4.0
Autoren/authors: J. Lehmann, A. Heussner, M. Shamiyeh, S. Ziemer
27.09.2018 3D-Mobilität | Stuttgart
Urban Air Mobility – Trends & Challenges
Autor/author: J. Kaiser
19.09.2018 4. HTP-Fachforum „Hydrothermale Prozesse zur stofflichen und energetischen Wertschöpfung“ | Leipzig
HTL-based liquid fuel production: First results from the European collaborative project HyFlexFuel
Autoren/authors: A. Roth, K. Anastasakis, P. Biller, I. Johannsen, D. Castello, L. Rosendahl, F. Velghe
11.09.2018 22nd International Forum on Advanced Microsystems for Automotive Applications | Berlin
Urban Air Mobility – Trends & Challenges
Autor/author: J. Kaiser
09.09.2018 31st International Congress of the Aeronautical Sciences | Belo Horizonte
Design and Off-Design Performance of Electric System Architectures for Electric Powered Aircraft
Autoren/authors: P. Vratny, F. Troeltsch, J. Bijewitz, J. Kaiser, M. Hornung
09.09.2018 31st International Congress of the Aeronautical Sciences | Belo Horizonte
A Performance Benchmark of Recent Personal Air Vehicle Concepts for Urban Air Mobility
Autoren/authors: M. Shamiyeh, R. Rothfeld, M. Hornung
09.09.2018 31st International Congress of the Aeronautical Sciences | Belo Horizonte
A Framework for Unconventional Landing Gear Configuration Modelling
Autoren/authors: U. Kling, T. Bruegge, F. Peter, M. Hornung
09.09.2018 31st International Congress of the Aeronautical Sciences | Belo Horizonte
A Composite Cycle Engine Concept for Year 2050
Autoren/authors: S. Kaiser, H. Kellermann, M. Nickl, A. Seitz
09.09.2018 31st International Congress of the Aeronautical Sciences | Belo Horizonte
Evaluation of the Potential Impacts of Hybrid Electric Aircraft on the Global Air Transportation Network
Autoren/authors: G. Tay, S. Gillen, R. Rothfeld, M. Hornung

67
Konferenzbeiträge
Conference Contributions
09.09.2018 31st International Congress of the Aeronautical Sciences | Belo Horizonte
Concept Validation Study for Fuselage Wake-Filling Propulsion Integration
Autoren/authors: A. Seitz, F. Peter, J. Bijewitz, A. Habermann, Z. Goraj, M. Kowalski, A. Castillo Pardo,
C. Hall, F. Meller, R. Merkler, O. Petit, S. Samuelsson, B. Della Corte, M. van Sluis, G. Wortmann, M. Dietz
09.09.2018 31st International Congress of the Aeronautical Sciences | Belo Horizonte
Strategy and Implementation of a Parametric CAD Model for R2035 Aircraft Structure and External Configuration
Autoren/authors: Z. Goraj, B. Goliszek, M. Kowalski, A. Seitz, F. Peter, F. Meller
04.09.2018 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2018 | Friedrichshafen
Impact of Electric Taxiing on Hybrid Electric Aircraft Sizing
Autoren/authors: P. Vratny, U. Kling
04.09.2018 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2018 | Friedrichshafen
Methods Evaluating the Impact of Structural Health Monitoring on Aircraft Lifecycle Cost
Autoren/authors: D. Steinweg, M. Hornung
04.09.2018 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2018 | Friedrichshafen
Performance Bookkeeping for Aircraft Configuration with Fuselage Wake-Filling Propulsion Integration
Autoren/authors: A. Habermann, J. Bijewitz, A. Seitz, M. Hornung
04.09.2018 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2018 | Friedrichshafen
Landing Gear Assessment Methodology in the AVACON Project
Autoren/authors: U. Kling, F. Peter, M. Hornung, R. Springmann, F. Thielecke
04.09.2018 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2018 | Friedrichshafen
Assessment of Fuel as Alternative Heat Sink for Future Aircraft
Autoren/authors: H. Kellermann, A. Habermann, P. Vratny, M. Hornung
04.09.2018 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2018 | Friedrichshafen
Urban Air Mobility – Trends & Challenges
Autor/author: J. Kaiser
04.09.2018 Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2018 | Friedrichshafen
LHD Target Configurations
Autoren/authors: D. Reckzeh, B. Nagel, J. Kaiser, M. Hornung, C. Rossow, M. Hepperle
24.07.2018 GCEG 2018 | Cologne
A regional perspective on jet fuel production – a first exploration
Autor/author: A. Habersetzer

68 facts & figures
Konferenzbeiträge
Conference Contributions
09.07.2018 AIAA Propulsion and Energy Forum and Exposition 2018 | Cincinnati
Power Plant Pre-Design Exploration for a Turbo-Electric Propulsive Fuselage Concept
Autoren/authors: J. Bijewitz, A. Seitz, M. Hornung
03.07.2018 Fourth European Conference of the PHM Society | Utrecht
ROC-based Business Case Analysis for Predictive Maintenance – Applications in Aircraft Engine Monitoring
Autorin/author: L. Koops
02.07.2018 22nd ATRS World Conference | Seoul
Current experience of corporate air passengers and future developments of business travel: an explorative study
Autoren/authors: U. Kluge, A. Paul, V. Gissibl
26.06.2018 European Test and Telemetry Conference | Nuremberg
Progress and Future Perspectives in Airborne Communication Networking
Autor/author: K.-D. Buechter
25.06.2018 AIAA AVIATION 2018 | Atlanta
Fulfilling long-term emission reduction goals in aviation by alternative fuel options: An evolutionary approach
Autoren/authors: K. Ploetner, M. Urban, A. Habersetzer, A. Roth, G. Tay
25.06.2018 AIAA AVIATION 2018 | Atlanta
Agent-based Simulation of Urban Air Mobility
Autoren/authors: R. Rothfeld, M. Balac, K. Ploetner, C. Antoniou
25.06.2018 AIAA AVIATION 2018 | Atlanta
Initial Analysis of Urban Air Mobility‘s Transport Performance in Sioux Falls
Autoren/authors: R. Rothfeld, M. Balac, K. Ploetner, C. Antoniou
25.06.2018 AIAA AVIATION 2018 | Atlanta
Integrated Modeling of Dynamic Airline Behavior in the Air Transport System
Autoren/authors: M. Urban, K. Ploetner, M. Hornung
25.06.2018 2018 ITEA Annual Conference and School on Transportation Economics | Hong Kong
Options for a Welfare Analysis of Urban Air Mobility
Autoren/authors: A. Straubinger, E. Verhoef, K. Ploetner
23.06.2018 MATSim User Meeting 2018 | Atlanta
Agent-based Simulation of Urban Air Mobility
Autoren/authors: R. Rothfeld, M. Balac, K. Ploetner, C. Antoniou

69
Konferenzbeiträge
Conference Contributions
21.06.2018 G.A.R.S. 15th Aviation Student Research Workshop | Bremen
Requisites to realize future prospects of structural health monitoring in commercial aviation
Autoren/authors: D. Steinweg, M. Hornung
20.06.2018 DGSD Annual Meeting 2018 | Stuttgart
Hybrid model of dynamic airline behaviour in the air transport system
Autorin/author: M. Urban
13.06.2018 mobil.TUM 2018 | Munich
Policies Addressing Possible Urban Air Mobility Market Distortions – a First Discussion
Autorin/author: A. Straubinger
13.06.2018 mobil.TUM 2018 | Munich
Modelling and evaluating urban air mobility – an early research approach
Autoren/authors: R. Rothfeld, M. Balac, C. Antoniou
16.04.2018 Transport Research Arena 2018 | Vienna
Profiling Future Air Transport Passengers in Europe
Autoren/authors: U. Kluge, A. Paul, H. Ureta, K. Ploetner
16.04.2018 Transport Research Arena 2018 | Vienna
Identification of Relevant Aspects for Personal Air Transport System Integration in Urban Mobility Modelling
Autoren/authors: A. Straubinger, R. Rothfeld
16.04.2018 Transport Research Arena 2018 | Vienna
Advancements in passenger processes at airports – An aircraft perspective
Autoren/authors: M. Schultz, M. Schmidt
08.01.2018 2018 AIAA Science and Technology Forum and Exposition | Kissimmee
Extended Design Studies for a Mechanically Driven Propulsive Fuselage Aircraft Concept
Autoren/authors: J. Bijewitz, A. Seitz, M. Hornung

70 facts & figures
Technische Berichte
Technical Reports
06.09.2018 Deliverable 2.1 | CAMERA, pp. 57, Grant Agreement No. 769606
Establishment of Performance Framework
Autoren/authors: A. Paul, U. Kluge, A. Cook, G. Tanner, G. Gurtner, L. Delgado, S. Cristobal, D. Valput, P. López-Catalá,
I. Gomez, P. Hullah, M. Biscotto
23.04.2018 Deliverable 2.01 | CENTRELINE, pp. 21, Grant Agreement No. 723242
Definition of Multidisciplinary Interfacing Strategy
Autor/author: M. Shamiyeh
22.01.2018 Deliverable 2.3 | Mobility4EU, pp. 157, Grant Agreement No. 690732
Novel and Innovative Mobility Concepts and Solutions
Autoren/authors: Various authors

71
Abschlussarbeiten
Theses
06.12.2018 Master Thesis | RWTH Aachen University
Development of a Method to Predict Rotor Noise in Conceptual Design of Electric Aircraft for Urban Air Mobility
Autor/author: M. Luedemann
09.11.2018 Master Thesis | Technical University of Munich
Identifying the Factors Affecting the Use and Adoption of Urban Air Mobility
Autorin/author: C. Al Haddad
04.06.2018 Master Thesis | Technical University of Munich
Exploring Preferences for Transportation Modes in an Urban Air Mobility Environment: a Munich Case Study
Autorin/author: M. Fu
04.06.2018 Dissertation | TU Dresden
European Hub Airports – Assessment of Constraints for Market Power in the Local Catchment and on the
Transfer Market
Autorin/author: A. Paul
31.05.2018 Master Thesis | Technical University of Munich
Historical Data Analysis of Global Airlines‘ Business Model Evolution
Autor/author: M. Harnischfeger
29.05.2018 Master Thesis | Technical University of Munich
A GIS-based Analysis for Selecting Ground Infrastructure Locations for Urban Air Mobility
Autor/author: D. Fadhil
20.04.2018 Master Thesis | Technical University of Munich
Model- and interview-based characterisation of strategic airport-airline relationships
Autorin/author: S. Roettinger
12.03.2018 Master Thesis | Technical University of Munich
Comparison of Global Market-Based Measures to Mitigate Growth-Related Aviation Carbon Emissions
Autor/author: F. Madl
07.03.2018 Bachelor Thesis | Technical University of Munich
Quantification of Current and Future Transportation Systems for Urban Mobility
Autor/author: J. Schmid
22.02.2018 Dissertation | Technical University of Munich
Ground-Operational Assessment of Novel Aircraft Cabin Configurations
Autor/author: M. Schmidt

72 facts & figures
Patente
Patents
DE 102008022452 A1
DE 102008024463 B4
DE 102012015104.7
Deutsches Patent- und Markenamt | München
Flugzeug mit aktiv steuerbaren Hilfsflügeln
Erfinder/inventor: J. Wittmann
Deutsches Patent- und Markenamt | München
Flugzeugantriebssystem
Erfinder/inventor: A. Seitz
Deutsches Patent- und Markenamt | München
Fahrzeugtriebwerk, Fahrzeug mit diesem Fahrzeugtriebwerk und Verfahren zum Betrieb
dieses Fahrzeugtriebwerkes
Erfinder/inventor: 0. Schmitz

73
Medienberichterstattung
Media coverage
Pressemitteilungen des
Bauhaus Luftfahrt
Press releases issued
by Bauhaus Luftfahrt
Medienberichte über
das Bauhaus Luftfahrt
Media reports on
Bauhaus Luftfahrt
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Printmedien
Print media
Onlinemedien
Online media
Audiovisuelle Medien
Audiovisual media
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
2016
2017
2018

74
facts & figures
Expertenvorträge (ohne Konferenzen)
Expert lectures (without conferences)
Nationale Expertenvorträge
(ohne Konferenzen)
National expert lectures
(without conferences)
Internationale Expertenvorträge
(ohne Konferenzen)
International expert lectures
(without conferences)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
2016
2017
2018
Impressum
Imprint
Bauhaus-Luftfahrt-Jahrbuch 2018
Herausgeber /Publisher
Bauhaus Luftfahrt e. V.
Willy-Messerschmitt-Str. 1, 82024 Taufkirchen
www.bauhaus-luftfahrt.net
Redaktion /Editor
Florian Riegel
Autoren /Authors
Julian Bijewitz
Dr. Kai-Daniel Büchter
Dr. Doris Empl
Dr. Christoph Falter
Anaïs Habermann
Dr. Antoine Habersetzer
Dr. Alexander Heußner
Prof. Dr. Mirko Hornung
Moritz Höser
Dr. Jochen Kaiser
Hagen Kellermann
Dr. Lily Koops
Dr. Holger Kuhn
Ivana Matkovic
Dr. Annika Paul
Fabian Peter
Patrycja Plochowitz
Dr. Kay Plötner
Florian Riegel
Dr. Arne Roth
Raoul Rothfeld
Dr. Arne Seitz
Michael Shamiyeh
Dr. Andreas Sizmann
Marcia Urban
Bildnachweise /Picture credits
Titelseite: istock (Photitos2016), DyhrGrieshaber, S. 4: S. Ramadier, S. 6: Jan Greune, S. 10/11:
Alpensektor (Jürgen Dannenberg), Holger Gross, S. 14/15: istock (Photitos2016), DyhrGrieshaber,
S. 17: Jan Greune, S. 18/19: Bauhaus Luftfahrt e. V., Pexels (Fancycrave.com), S 20: Adobe Stock
(NicoElNino) S. 21: Jan Greune, S. 22/23: Jan Greune, Adobe Stock (sittinan), S. 24: Adobe Stock
(sittinan), S. 26/27: Adobe Stock (jo.weber), istock (Kerrick, lucentius), Jan Greune, S. 28: Jan Greune,
Adobe Stock (Oleksii Sergieiev), S. 30/31: Adobe Stock (Trueffelpix, pavlodargmxnet), S. 32:
Adobe Stock (Oleksii Sergieiev), S. 34: Jan Greune, S. 37: Mobility4EU, S. 39: Jan Greune, S. 40:
Jan Greune, S. 42/43: Adobe Stock (Daniel Vedamuthu), Jan Greune, S. 46: Aarhus University,
S. 48: Jan Greune, S. 51: Jan Greune, S. 53: Jan Greune, S. 54: Jan Greune, Bauhaus Luftfahrt e. V,
S. 56/57: Bauhaus Luftfahrt e. V, Jan Greune, S. 58: Bauhaus Luftfahrt e. V., S. 60: Jan Greune,
istockphoto (Sean_Kuma)
Konzept, Layout, Grafiken /Concept, layout, graphics
Jutta Dyhr Gerd Grieshaber GbR, Neufahrn, www.dyhrgrieshaber.de
Druck /Print
G. Peschke Druckerei GmbH, Parsdorf
Auflage /Circulation
700 Exemplare/700 copies
Aus Gründen der Lesefreundlichkeit verzichten wir auf die explizite Nennung der weiblichen Form.
Wenn zum Beispiel von Mitarbeitern die Rede ist, sind selbstverständlich auch die Mitarbeiterinnen
gemeint.

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