NASA/DLR Design Challenge 2017 – Flugzeugkonzepte von Studierenden
Thema 2017: Flugzeug der Zukunft
1. Platz der DLR Design Challenge 2017: Technische Universität München „Urban Liner“
Die Münchner entwarfen mit ihrem „Urban Liner“ ein ungewöhnlich aussehendes Flugzeug mit Hybridantrieb. Auffallendstes Merkmal ist das einzelne Triebwerk, das am Heck zwischen den Leitwerken angebracht ist. Geht es nach den Studierenden, soll der Treibstoffverbrauch halbiert und der Stickoxidausstoß gar um 80 Prozent verringert werden können.
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TU München (CC-BY 3.0)
Würdigung des deutschen Siegerteams der TU München
Würdigung des deutschen Siegerteams bei der DLR/NASA-DesignChallenge. Von links: George Finelli, Direktor Luftfahrtforschung am NASA Langley Research Center, Christian Decher, Daniel Metzler, Soma Varga (Siegerteam TU München) und Horst Hüners, DLR-Programmdirektor Luftfahrtforschung.
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NASA
Teilnehmer des Sieger-Symposiums zur DLR/NASA-DesignChallenge
Neben dem deutschen Siegerteam der TU-München präsentierten fünf amerikanische Teams ihre Flugzeugentwürfe der Zukunft.
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NASA
Die erste NASA/DLR Design Challenge im Jahr 2017 forderte Studierende auf, ein Konzept für das Flugzeug der Zukunft zu entwickeln.
63 Studierende aus zehn Teams nahmen am Wettbewerb teil.
Das Team der Technischen Universität München überzeugte mit seinem Konzept „Urban Liner“ und gewann den ersten Platz.
In der ersten NASA/DLR Design Challenge 2017 waren Design-Vorschläge für leiseres Fliegen und effiziente Überschalljets gefragt. Die teilnehmenden Teams in Deutschland und Amerika konnten jeweils zwischen den Kategorien „Low Noise Subsonic Challenge“ (Geräuscharmer Überschall) und „Commercial Supersonic Design Challenge“ (Zivile Überschallflugzeugkonstruktionen) wählen.
Kategorie 1: Low Noise Subsonic Challenge
Ziel dieser Aufgabenstellung war die Entwicklung eines unkonventionellen Verkehrsflugzeugentwurfs mit einer Indienststellung (Entry-into-Service) im Zeitraum 2025 bis 2035, der insbesondere hinsichtlich Lärm, Treibstoffverbrauch und Emissionen deutlich verbessert ist. Der Entwurf musste auf Gesamtflugzeugebene ausgelegt werden und geeignete neue Technologien sowie innovative Flugzeugkonfigurationen integrieren. Dabei waren fortschrittliche und lärmarme Antriebskonzepte wie Open-Rotor- oder neuartige Turbofan-Triebwerke zu berücksichtigen. Das Flugzeug sollte für eine Kapazität von mindestens 200 Passagieren ausgelegt sein und auch effiziente Flugoperationen in das Design einbeziehen. Für den Zeitraum 2025 bis 2035 wurden Zielwerte von etwa 32 bis 42 Dezibel geringerer Lärmemission, rund 80 Prozent reduzierter Stickoxidausstoß und einer Verbesserung der Energieeffizienz um etwa 50 bis 60 Prozent im Vergleich zum Referenzstand von 2005 gefordert. Der Entwurf sollte insgesamt die technische Machbarkeit dieser Ziele durch geeignete Kombination von Konfiguration, Antrieb und Technologien nachweisen.
Kategorie 2: Commercial Supersonic Design Challenge
Aufgabe war die Entwicklung eines hocheffizienten und umweltfreundlichen Überschallflugzeugentwurfs mit einer Betriebsbereitschaft im Jahr 2025, der den kommerziellen Überschallflug unter Einhaltung moderner Umweltstandards ermöglichen soll. Der Entwurf musste insbesondere die Herausforderungen Überschallknall, Treibstoffeffizienz, Emissionen in großen Flughöhen sowie Lärm beim Start, bei der Landung und entlang der Flugroute berücksichtigen. Gefordert war ein Flugzeug mit einer Reisefluggeschwindigkeit von Mach 1,6 bis 1,8, einer Reichweite von 4.000 nautischen Meilen und einer Nutzlast von sechs bis zwanzig Passagieren. Zusätzlich musste eine Treibstoffeffizienz von etwa 3,55 Passagierkilometern pro Kilogramm Treibstoff erreicht sowie eine maximale Startbahnlänge von unter 2.133 Metern eingehalten werden. Der Entwurf sollte geeignete Hochauftriebssysteme und technische Lösungen zur Reduktion von Lärm und Emissionen integrieren und gleichzeitig einen effizienten Überschallflug sicherstellen. Darüber hinaus sollten Konzepte berücksichtigt werden, die eine praktische Integration des Flugzeugs in zukünftige Lufttransportsysteme und Flughafeninfrastrukturen ermöglichen.
Zehn Teams präsentierten im Jahr 2017 ihre Entwürfe
Nach der Auftaktveranstaltung im Februar 2017 in Hamburg hatten die zehn teilnehmenden Teams fünf Monate Zeit, ihre Flugzeugkonzepte zu entwerfen und die Abschlussberichte zu schreiben. Bei der Abschlussveranstaltung im August in Braunschweig hatten alle Teams die Möglichkeit ihre Entwürfe einer Jury aus DLR-Expertinnen und- Experten zu präsentieren. Das Team der TU München konnte mit ihrem Entwurf des „Urban Liners“ die Jury überzeugen und den ersten Platz erreichen. Insgesamt nahmen 63 Studierende von sieben Universitäten an der deutschen Seite der NASA/DLR Design Challenge 2017 teil. Auf amerikanischer Seite gab es ebenfalls eine zweistellige Anzahl teilnehmender Teams verschiedener Hochschulen. Das deutsche Gewinnerteam des Wettbewerbs reiste im Herbst 2017 zur US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA in die USA. Dort präsentierten sie neben den amerikanischen Siegern ihre prämierte Arbeit in einem Symposium mit international anerkannten Luftfahrtforschern. „Mit dieser gemeinsamen Aktion zur Nachwuchsförderung wird auch die hervorragende Kooperation des DLR mit der NASA im Bereich Luftfahrtforschung weiter gestärkt“, stellte Prof. Henke Mitglied des DLR-Vorstands für den Bereich Luftfahrt abschließend fest.
Die eingereichten Flugzeugentwürfe im Überblick
1. Platz für Technische Universität München mit „Urban Liner“
Die Münchner entwarfen mit ihrem „Urban Liner“ ein ungewöhnlich aussehendes Flugzeug mit Hybridantrieb. Ein zentrales Merkmal ist das einzelne Triebwerk, das am Heck zwischen den Leitwerken angebracht ist. Nach Einschätzung der Studierenden könnte der Treibstoffverbrauch halbiert und der Stickoxidausstoß gar um 80 Prozent verringert werden können.
Siegerteam der TU München
Von links: Soma Varga, Prof. Rolf Henke (Mitglied des DLR-Vorstands für den Bereich Luftfahrt), Daniel Metzler und Christian Decher.
2. Platz für Fachhochschule Aachen mit „HORUS 3000-300“
FH Aachen „HORUS 3000-300“ der
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FH Aachen (CC-BY 3.0)
Das Team der Fachhochschule Aachen kombinierte einen Blended Wing Body mit einem C-Wing. Die ungepfeilte Tragfläche soll den Treibstoffverbrauch reduzieren. Die vier elektrisch angetrieben Mantelpropeller werden durch einen hybriden Antriebsstrang mit Energie versorgt. Durch den Verzicht auf Fenster zugunsten hochauflösender Bildschirme wird das Gewicht reduziert. Insgesamt soll der Treibstoffverbrauch um 33 Prozent reduziert werden können.
Team: Jan Frederik Bremen, Christian Franke, Ole Bergmann, Daniel Hardt, Christina Heitsch, Yohan John, Benjamin Licht, Felix Möhren, Carolina Muñoz, Robert Plante, Johannes Rommeler, Philip Schreiber, Carsten Schabroch und Darius Weber.
3. Platz für Universität Stuttgart mit HELESA
Universität Stuttgart „HELESA“
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Universität Stuttgart
Ein innovatives Konzept für ein Überschallflugzeug, ein potenzieller umweltfreundlicher Nachfolger der Concorde, präsentierte ein Team der Universität Stuttgart. Deren Konzept HELESA schlägt ein langgestrecktes Flugzeug mit vorwärts gepfeilten Flügeln vor. Damit soll der Überschallknall unter 75 Dezibel bleiben.
Team: Daniel Silberhorn und Dominik Schaupp
4. Platz für Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen mit Low Noise Hybrid Passenger Aircraft
Vorwärts gepfeilte Canard-Flügel und ein nicht einziehbares Fahrwerk im Leitwerk: der Entwurf der Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen weist ungewöhnliche Ideen auf, die Lärm und Treibstoffverbrauch verringern sollen. Die Mantelpropeller werden von einer Gasturbine in der Nase mit elektrischer Energie versorgt.
Team: Jason Bonni, Bianca Burghoff, Eray Dincer, Jonas Felix, Lambert Eichler, Thomas Ferguson, Humza Mirza, Miguel Nuno und Martin Valley
