Thema 2019: Wirtschaftliches und effizientes Regionalflugzeug für ländliche Gebiete
NASA/DLR Design Challenge 2019 – Flugzeugkonzepte von Studierenden
Thema 2019: Wirtschaftliches und effizientes Regionalflugzeug für ländliche Gebiete
„HyBird“ – 1. Platz der NASA/DLR Design Challenge 2019
„HyBird“ Flugzeugkonzept der Universität Stuttgart.
Bild: 1/2, Credit:
University of Stuttgart
Jury und Studierendenteams der NASA/DLR Design Challenge 2019
Am 1. August 2019 fand die Abschlussveranstaltung der insgesamt dritten NASA/DLR Design Challenge sowie die Siegerehrung des deutschen Gewinnerteams am Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) in Hamburg statt.
Die NASA/DLR Design Challenge 2019 forderte Studierende auf, Konzepte für kleine, flexibel einsetzbare und umweltschonende Flugzeuge zu entwerfen.
39 Studierende aus fünf Teams nahmen am Wettbewerb teil.
Das Team der Universität Stuttgart überzeugte die Jury mit seinem Entwurf „HyBird“ und belegte den ersten Platz.
Im Rahmen der NASA/DLR Design Challenge 2019 sollte ein Regionalflugzeug entwickelt werden, das abgelegene Regionen effizient anbinden kann. Es sollte sowohl für den Passagier- als auch für den Frachttransport geeignet sein.
Das Flugzeug musste mindestens neun Passagiere oder alternativ Fracht transportieren und einen schnellen Umbau zwischen beiden Konfigurationen ermöglichen. Zudem waren kurze Start- und Landestrecken, geringe Lärmemissionen sowie ein umweltfreundlicher Antrieb gefordert.
Darüber hinaus spielte die Wirtschaftlichkeit eine zentrale Rolle: Neben Betrieb und Wartung mussten auch Entwicklungs- und Lebenszykluskosten berücksichtigt werden.
Fünf Teams präsentierten im Jahr 2019 ihre Entwürfe
Frische Ideen und Konzepte für kleine, öko-effiziente Flugzeuge sind gefragt. „Das ist das Ziel, das wir zusammen mit den Luftfahrtkollegen der NASA bei der Design Challenge verfolgen: Wir wollen die Studierenden technischer Studiengänge zum Denken ‚out of the box’ ermutigen, zum Neu- und gerne auch Querdenken. Sie sollen nicht nur Bestehendes weiterentwickeln, sondern auch ganz neue Wege im Flugzeugdesign gehen“, sagte der Juryvorsitzende Prof. Rolf Henke, Mitglied des DLR-Vorstands für den Bereich Luftfahrt. „Heute ist das Design in der Luftfahrt wieder besonders wichtig. Neue Elemente wie die Elektrifizierung und Automation sind höchst anspruchsvoll und benötigen nie dagewesene Konzepte.“
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtbehörde NASA hatten Studierende von technischen Hochschulen in Deutschland und den Vereinigten Staaten aufgerufen, sich an dem Ideenwettbewerb zu beteiligen. Die Abschlussveranstaltung für die Teams in Deutschland wurde vom Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) in Hamburg ausgerichtet. Das Siegerteam der Universität Stuttgart präsentierte seine Arbeit auch im NASA Langley Research Center in den USA.
Die eingereichten Flugzeugentwürfe im Überblick
1. Platz für die Universität Stuttgart mit „HyBird“
Das Team der Universität Stuttgart
Von links: Jonathan Stober, Felix Ladwein, Florian Will, Jonas Mangold, Michael Lang und Juryvorsitzender Prof. Rolf Henke, Mitglied des DLR-Vorstands für den Bereich Luftfahrt.
Der „HyBird“-Entwurf stellt einen Hochdecker mit einem Coanda-Klappensystem, einem V-Leitwerk und einem konventionellen Rumpf dar. Das Hybrid-Antriebssystem besteht aus zwei Turbinen zur Stromerzeugung und der Möglichkeit, eines der Generatorsysteme während des Reiseflugs abzuschalten - ein innovativer Ansatz zur Steigerung der Energieeffizienz. Dies eröffnet die Möglichkeit eines niedrigen Verbrauchs, insbesondere bei Reisegeschwindigkeit. Ein ‚Batterie-Boost’ von bis zu 180 Kilowatt ermöglicht einen vollständig elektrischen Start. Das Design reduziert auch die Lärmemissionen durch die Position und Größe der Antriebe. Innovative Ideen ermöglichen eine einfache Umwandlung von einem Pendlerflugzeug in eine Frachtkonfiguration.
Universität Stuttgart präsentiert prämiertes Konzept des Hybridflugzeugs „HyBird“.
Video: Konzept „HyBird“ der Universität Stuttgart
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Video: Konzept „HyBird“ der Universität Stuttgart
Universität Stuttgart präsentiert prämiertes Konzept des Hybridflugzeugs „HyBird“.
Credit:
University of Stuttgart
2. Platz für die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen mit „aDEPt“
RWTH Aachen – „aDEPt“
Credit:
RWTH Aachen/aDEPt
„aDEPt“ ist ein Flugzeugkonzept mit hybrid-elektrischem Antrieb und verteilten elektrischen Antrieben, bei dem mehrere kleine Hochauftriebspropeller eingesetzt werden, um die Startleistung zu verbessern und eine kleinere Tragfläche zu ermöglichen. Zusätzlich sind Propeller an den Flügelspitzen vorgesehen, die den induzierten Widerstand reduzieren und damit die aerodynamische Effizienz erhöhen. Das Flugzeug verfügt über eine flexible Kabinen- und Beladungskonfiguration, die sowohl Passagier- als auch Frachtbetrieb ermöglicht. Der hybrid-elektrische Antrieb ermöglicht auch rein elektrische Kurzstreckenflüge, wodurch Energieverbrauch und Emissionen reduziert werden können. Darüber hinaus ist das System so konzipiert, dass zukünftige autonome Operationen möglich sind.
Team der Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Von links: 1. Reihe: Arthur Graf, Colin Klein, Nicolas Schneider, Kevin Poch, Maximilian Bayer, Moritz vom Schemm. Von links, 2. Reihe: Jan Spittel, Fabian Breer, Joshuah Belflower, Steffen Tarner, Marco Föry, Maximilian Bayer und Lukas Hennies
Credit:
RWTH Aachen/aDEPt
3. Platz (geteilt) für die Technische Universität Berlin mit MIRUS
Technische Universität Berlin – MIRIUS
Credit:
TU Berlin/MIRIUS
MIRUS verfügt über drei Auftriebsflächen, um die aerodynamische Effizienz zu erhöhen und eine größere Bandbreite an Nutzlastanordnungen in der Kabine zu ermöglichen. Es wird von einem seriellen Plug-in-hybrid-elektrischen Antriebssystem angetrieben, das aus einem Gasturbinen-Generator im hinteren Rumpf und drei elektrisch angetriebenen Propellern besteht. Der Heckpropeller wird nur für den Start verwendet und für den restlichen Flug in eingeklappter Position verstaut. Zur Verbesserung der Startleistung wird eine aktiv angetriebene Zirkulationskontrolle für den Flügel eingesetzt.
Team der Technischen Universität Berlin
Von links: Kristof Miertsch, Felix Fritzsche, Kevin Lehnhardt, Ramón Beck, Ai Quynh Vo, Roman Uzun, Stephanie Roscher, Yannic Cabac, Jiri Dehmel, Lennart Kracke
Credit:
TU Berlin/MIRUS
3. Platz (geteilt) für die Technische Universität Dresden mit „Xargo“
Technische Universität Dresden – „Xargo“
Credit:
TU Dresden/Xargo
„Xargo“ weist einen als Schulterdecker ausgeführten Flügel auf und ist mit zwei elektrisch angetriebenen Propellern für den Reiseflug sowie zwei zusätzlichen schwenkbaren Rotoren ausgestattet, die Kurzstart- und Landefähigkeit sowie eine hohe Steigrate ermöglichen. Die benötigte Energie wird durch eine Wasserstoff-Brennstoffzelle bereitgestellt, die alle vier Elektromotoren mit ausreichend Leistung versorgt. Durch ein modulares Cockpit- und Nutzlastraumkonzept eignet sich das Flugzeug für einen schnellen Umbau zwischen Passagierbetrieb und unbemanntem Frachtbetrieb.
Team der TU Dresden
Von links, 1. Reihe: Johannes Oppe, Mustafa Yasar Cürebal, Arnold Gatto. Von links, 2. Reihe: Daniel Roßner, Anne Gebhardt, Bengisu Çetinoğlu
Credit:
TU Dresden/Xargo
3. Platz (geteilt) für die Technische Universität Hamburg mit „rAPID“
Technische Universität Hamburg – „rAPID“
Credit:
TU Hamburg/rAPID
„rAPID“ besteht vollständig aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) und ersetzt Fenster durch Bildschirme, um Masse zu sparen. Für den Betrieb auf kleinen Flugplätzen verfügt „rAPID“ über eine Boxwing-Konfiguration zur Reduzierung des Luftwiderstands sowie über ein kompaktes Design mit einer Spannweite von lediglich 15 Meter. Impeller sind an den unteren Tragflächen angebracht, um Schub für den Start zu erzeugen und die Giersteuerung sicherzustellen. Ein Druckpropeller am Heck wird für den Reiseflug eingesetzt. Die Energieversorgung für die Triebwerke und Systeme erfolgt im Reiseflug durch eine Turbine und während Boden- und bodennaher Operationen durch eine Batterie, um einen leisen Betrieb zu gewährleisten.
Team der Technischen Universität Hamburg
Von links: Lars-Hendrik Lemke, Markus Berschik, Nils Külper, Thomas Weber, Esther Schaupeter, Julian Stuwe
