Bauhaus Luftfahrt Jahrbuch 2019

20 the Hy-ShAir concept
Wasserstoffbetriebenes
Langstreckenflugzeug
Hydrogen-powered
Long-haul Aircraft
Der Entwurf eines Langstreckenflugzeuges im
Rahmen des Gruppendesignprojektes ist stark von
den operationellen Veränderungen sowie der Wahl
des Energieträgers beeinflusst. Eine Absenkung der
Fluggeschwindigkeit auf Mach 0.7 ermöglicht eine
deutliche Energieeinsparung, gleichzeitig soll die
Produktivität durch eine Kapazität von 400 Passagieren
auf vergleichbarem Niveau gehalten werden.
Die Netzwerkstruktur wird so verändert, dass zeitgleich
geplante Flüge zusammengelegt werden,
wodurch die Auslastung verbessert wird. Der Ausbau
der Direktverbindungen hilft, die Gesamtreisezeit
der Passagiere trotzdem nicht steigen zu lassen.
Für das resultierende Flugzeugkonzept Hyliner (2.0)
wird Flüssigwasserstoff (LH 2 ) als Energieträger
gewählt, welcher in Gasturbinen verbrannt wird,
aber in der Speicherung an Bord ein wesentlich
größeres Volumen benötigt (bis zum Faktor 4). Da
konventionelle Flügelintegraltanks weder das benötigte
Speichervolumen besitzen noch die erweiterten
Anforderungen an Wärmeisolierung und
Druckfestigkeit erfüllen können, werden Rumpftanks
verwendet. Ein LH 2 -Flugzeug kann aufgrund
des geringeren Gewichtes trotz größerer Volumina
energieäquivalent zu einem konventionellen Flugzeug
selbigen Technologielevels entworfen werden.
Im Rahmen des Projektes wird jedoch der Rumpfquerschnitt
durch das zusätzliche Platzangebot für
den Passagier sowie die Serviceoptionen im dritten,
für Passagiere nutzbaren Deck so stark vergrößert,
dass der Energieverbrauch um 9 % höher ist. Um
diesen Energiemehraufwand zu minimieren, fokussiert
sich die aktuelle Forschung am Bauhaus Luftfahrt
auf die synergetischen Einsparpotenziale.
Neben einem Rumpfpropulsor ermöglichen zusätzlich
der tanklose Flügel und die niedrige Flugmachzahl
die Nutzung neuer Technologien, z. B. eines
Laminarflügels hoher Streckung.
Bauhaus Luftfahrts
Hyliner-(2.0)-Flugzeug
mit einem Flügel
hoher Streckung
und einem Rumpf
mit verhältnismäßig
großem Durchmesser
inklusive
LH 2 -Tanks
Bauhaus Luftfahrt‘s
Hyliner (2.0) aircraft
with a high aspect
ratio wing and a
fuselage with
relatively large
diameter including
LH 2 tanks
The design of a long-range aircraft in the group
design project is strongly influenced by operational
changes as well as the choice of energy source.
Setting the airspeed to Mach 0.7 allows for significant
energy savings, while increasing the capacity
to 400 passengers permits to keep productivity
at the same level. Through the modification of the
network structure, parallel flights are combined
leading to an improved utilisation. The increase
in direct connections helps not to expand total
travel times for the passenger. For the resulting
aircraft concept Hyliner (2.0), liquid hydrogen (LH 2 )
is chosen as the energy source, which is burned
in gas turbines, but requires significantly larger
volumes on board for storage (up to four times).
Since conventional wing tanks neither have the
required storage volume nor can meet the
extended requirements for thermal insulation and
compressive strength, fuselage tanks are used.
Such a LH 2 aircraft can, due to its reduced weight
despite the higher volumes, be designed energyequivalent
to a conventional aircraft of the same
technology level. As part of the project, the fuselage
size is enlarged by the extra space and the
service options of a third, passenger-friendly deck,
leading to an increase in energy consumption of
9 %. In order to minimise this additional energy
expenditure, current research at Bauhaus Luftfahrt
is focusing on the synergistic saving potentials.
Beside a fuselage propulsor, these are the tankless
wing and the low flight Mach number, which
allow the use of new technologies, e.g., a laminar
wing with high aspect ratio.