Die hybrid-elektrische Antriebstechnologie im zivilen Flugzeugbau könnte eine Schlüsseltechnologie auf dem Weg zur Energiewende in der Luftfahrt sein. Mit Hilfe dieser Technologie können die Antriebe über die Spannweite eines Flügels verteilt werden und damit zu einer effizienteren Umströmung, d.h. Aerodynamik, führen. Gleichzeitig kann durch eine Verteilung der Antriebsmassen eine günstigere Flügellastverteilung und dadurch eine geringere Flügelmasse erzielt werden. Darüber hinaus gibt es weitere Freiheitsgrade für die Flugsteuerung und Potentiale zur Lärmreduktion. Diese Aspekte sollen im Kontext des gesamten Flugzeugs, d.h. in ihrer multidisziplinären Wechselwirkung, im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Vorhabens SynergIE (Untersuchung von verteilten hybrid-elektrischen Antrieben an Kurzstreckenflugzeugen) untersucht werden.
Das Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik leitet das DLR-Partnerprojekt mit insgesamt vier beteiligten Instituten. Hauptziel der Forschungsarbeiten in SynergIE ist es, das Gesamtsystem eines hybrid-elektrischen Kurzstreckenflugzeugs für bis zu 100 Passagiere mit verteilten Antrieben am Flügel zu untersuchen. Dabei liegt der Fokus der Wissenschaftler auf der Betrachtung potentieller Effizienzsteigerung, um diese in den Flugzeugentwurf zu integrieren und Empfehlungen für die weiteren Entwicklungsschritte bis hin zu Demonstratorkonzepten zu geben. Dies wird in enger Zusammenarbeit mit dem Gesamtverbundleiter Airbus sowie den Partnern Rolls-Royce Deutschland und Bauhaus Luftfahrt erfolgen.
Darüber hinaus wird eine durchgängige „Software-Simulations-Tool-Kette“ für zukünftige Flugzeugentwürfe mit verteilten hybrid-elektrischen Antrieben im DLR entwickelt und etabliert, um die Gesamtbewertungsfähigkeit der deutschen Forschung und Industrie auszubauen. Die disziplin-übergreifenden Arbeitsinhalte umfassen die integrierte Aerodynamik von Flügel und Propeller in enger Wechselwirkung mit flugmechanischen Fragestellungen zur Steuerung sowie Randbedingungen der Struktur. Außerdem erfolgt eine erste Bewertung des Propellerlärms. Das Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik entwirft in SynergIE einen möglichst effizienten Tragflügel sowie die Propeller, quantifiziert den Leistungsbedarf der Kombination von Tragflügel und Propellern mit Hilfe von RANS CFD Verfahren und trifft fundierte Aussagen zum aerodynamischen Wirkungsgrad der Kombination.