Systemleichtbau für die Luftfahrt

Abstract

Für die Erreichung der Klimaziele des Green Deal werden Verkehrsflugzeuge voraussichtlich mit neuen Energieträgern fliegen, deren Verfügbarkeit und Herstellungskosten eine Reduktion des Energieverbrauchs notwendig machen. Zudem wird auch bei der Verbrennung von Wasserstoff oder synthetischem Treibstoff immer eine gewisse Menge an Restemissionen entstehen. Der Systemleichtbau leistet für eine ökologische und ökonomische Luftfahrt der Zukunft entscheidende Beiträge sowohl hinsichtlich Gewichtseinsparungen wie auch in Bezug auf die Luftwiderstandsreduktion. In Flugzeugstrukturen werden zunehmend Faserverbundmaterialien eingesetzt. Die Leistungsfähigkeit dieser Materialklasse ist groß und noch nicht ausgeschöpft. Weitere Gewichtseinsparungen ermöglicht die Funktionsintegration in die Faserverbundstruktur. Faserverbunde eignen sich zudem zur Reduktion des aerodynamischen Reibungswiderstands. Wie wirken sich Gewichtseinsparungen und Widerstandsreduktion auf den Energieverbrauch künftiger Flugzeuge aus? Was unterscheidet den Systemleichtbau vom klassischen Leichtbau? Welche Methoden, Bauweisen, Fertigungstechnologien und welche Möglichkeiten der Funktionsintegration stehen für energieeffiziente Flugzeuge der Zukunft zur Verfügung? Dieses Essential richtet sich an interessierte Ingenieur*innen und Expert*innen der Luftfahrtindustrie, die auf der Suche sind nach zeitnah umsetzbaren (Teil-) Lösungen für die Effizienzsteigerung künftiger Verkehrsflugzeuge. Die Übersicht soll verdeutlichen, dass Systemleichtbau eine Einsparung im Leergewicht von mehr als 10 %, Kostenreduktionen in der Fertigung und signifikante Beiträge zur aerodynamischen Widerstandsreduktion ermöglicht. Nach einer einleitenden Übersicht erwartbarer Kosten künftiger Energieträger der Luftfahrt, einer Benennung der Potenziale von Gewichts- und Widerstandsreduktion für den Energieverbrauch, Emissionen und Kosten und einer Einführung in die Systematik werden beispielhaft Ergebnisse aus der Forschung thematisch sortiert mit kurzen einführenden Erklärungen zusammengefasst. Die Kurzbeschreibungen mit Quellenangabe erlauben interessierten Leser*innen einen schnellen und unkomplizierten Einblick in weitere Details. Die zitierten Forschungsergebnisse stellen nur einen Ausschnitt aus dem großen Fundus an Möglichkeiten des Systemleichtbaus dar, zu einer emissionsminimalen Luftfahrt der Zukunft beizutragen. Darüber hinaus will das Essential zu weiteren Forschungsarbeiten in der skizzierten Richtung anregen.