Thema 2021: Wasserstoff betriebenes Kurz- bis Mittelstreckenflugzeug der Zukunft
NASA/DLR Design Challenge 2021 – Flugzeugkonzepte von Studierenden
Thema 2021: Wasserstoff betriebenes Kurz- bis Mittelstreckenflugzeug der Zukunft
Erster Platz der NASA/DLR Design Challenge 2021: „HyZero“
Luftfahrzeugkonzept „HyZero“ der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen.
Bild: 1/1, Credit:
RWTH Aachen/HyZero
Die NASA/DLR Design Challenge 2021 forderte Studierende auf, ein wasserstoffbetriebenes Kurz- bis Mittelstreckenflugzeug für 150 Passagiere zu entwickeln.
30 Studierende aus fünf Teams nahmen am Wettbewerb teil.
Das Team der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen überzeugte die Jury mit seinem Entwurf „HyZero“ und belegte den ersten Platz.
Im Rahmen der NASA/DLR Design Challenge 2021 sollten Studierende ein wasserstoffbetriebenes Kurz- bis Mittelstreckenflugzeug entwickeln. Ziel war es, Konzepte zu entwerfen, die sowohl eine geringe Klimawirkung als auch eine hohe Wirtschaftlichkeit ermöglichen.
Das Flugzeug sollte mindestens 150 Passagiere transportieren und verschiedene Missionsprofile erfüllen. Dabei standen insbesondere Energieeffizienz, Reichweite und innovative Antriebskonzepte im Fokus.
Fünf Teams präsentierten im Jahr 2021 ihre Entwürfe
„Mit dem diesjährigen IPCC-Bericht zum Stand des Klimawandels haben wir vor Augen geführt bekommen, wie wichtig es ist zu handeln“, sagt Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, die Vorstandsvorsitzende des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). „Die Studierenden im Wettbewerb haben beachtliche Impulse gesetzt, wie der klimaneutrale Luftverkehr von morgen aussehen kann und wie vielseitig sich zum Beispiel Wasserstoff dafür einsetzen lässt.“
Das Team der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen gewann mit seinem HyZero-Design den deutschen Teil der NASA/DLR Design Challenge 2021. Das Siegerteam hat zusammen mit dem Siegerteam der Design Challenge 2020 seine Arbeit beim NASA Langley Research Center in den USA 2022 präsentiert.
Die eingereichten Flugzeugentwürfe im Überblick
1. Platz für die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen mit „HyZero“
Der „HyZero“ Entwurf kombiniert einen Auftrieb erzeugenden Rumpf mit elliptischem Querschnitt mit verformbaren, extrem glatten Laminarflügeln. Ein Hybrid-Antriebsstrang ermöglicht die direkte Verbrennung von Wasserstoff und die Stromerzeugung über Brennstoffzellen. Der nachhaltig produzierte Treibstoff wird in flüssiger Form in einem Wasserstofftank im Heck gespeichert. Ein zusätzliches Triebwerk im Heck saugt die Grenzschicht des Rumpfes ein, um die Effizienz des Antriebs zu steigern. Insgesamt wird erwartet, dass dieses Flugzeug im Jahr 2035 rund 40 Prozent weniger Energie benötigt als ein vergleichbares konventionell angetriebenes Referenzflugzeug.
Studierende der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen haben das Flugzeugkonzept „HyZero“ entworfen, das ausschließlich mit flüssigem Wasserstoff betrieben wird.
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Studierende der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen haben das Flugzeugkonzept „HyZero“ entworfen, das ausschließlich mit flüssigem Wasserstoff betrieben wird.
2. Platz (geteilt) für die Technische Universität Dresden mit „HeRA“
Luftfahrzeugkonzept „HeRA“ der TU Dresden.
Credit:
TU Dresden/HeRA
„HeRA“ verwendet einen Boxwing, um einen effizienteren Flug und die Nutzung von Wasserstoff in der zivilen Luftfahrt zu ermöglichen. Um die Effizienz und die Reichweite zu erhöhen, nutzt „HeRA“ eine Kombination aus Brennstoffzelle und Batterie um die benötigte elektrische Energie für die Antriebe bereitzustellen. Es wurde darauf geachtet, dass das Konzept die Interoperabilität mit der aktuellen Flughafeninfrastruktur beibehält.
Team der Technischen Universität Dresden
Von links: Jonathan Bölk, Daniel Helmert, Marc Rodekamp. Markus Lötzsch, Thomas Hanl und Luckas Bach.
Credit:
TU Dresden/HeRa
2. Platz (geteilt) für die Technische Universität Berlin mit „CHANGE“
Luftfahrtkonzept der TU Berlin – „CHANGE“
Credit:
TU Berlin/CHANGE
„CHANGE“ verfügt über einen verstrebten Flügel und zwei gegenläufige elektrische Schubtriebwerke. Der Strom für diese wird von Brennstoffzellen geliefert, wodurch NOx-Emissionen eliminiert werden. Im hinteren Teil des Rumpfes befinden sich die Brennstoffzellen sowie der Flüssigwasserstofftank. Das Kühlsystem saugt gleichzeitig die Grenzschicht um den hinteren Rumpf ab, um den Luftwiderstand zu verringern.
Team der Technischen Universität Berlin
Von links, erste Reihe: Jan Frederik Nittka, Kotayba Al Rashwany, Kristof Miertsch. Zweite Reihe: Lennart Kracke, Florian Feldhahn, Ramón Beck.
Credit:
TU Berlin/CHANGE
2. Platz (geteilt) für die Universität Stuttgart mit „Hy2Sky“
Luftfahrzeugkonzept „Hy2Sky“ der Uni Stuttgart
Credit:
Uni Stuttgart/Hy2Sky
Der „Hy2Sky“ verfügt über einen am Heck montierten Flügel der fließend in den Rumpf übergeht, damit die voluminösen Wasserstofftanks in der Flügelwurzel und hinter den Passagieren untergebracht werden können. Um die Manövrierfähigkeit zu gewährleisten, ist zusätzlich ein Canard angebracht. Das Flugzeug wird von zwei Ultra-High-Bypass-Turbotriebwerken angetrieben. Die Flüssigwasserstofftanks für eine Reichweite von 600 Kilometern sind fest im Flugzeug installiert, für eine Reichweite von 2.000 Kilometern können zusätzliche Tanks hinzugefügt werden. Der Rumpf ähnelt dem bestehender Flugzeuge, um die Herstellungskosten niedrig zu halten.
Team der Universität Stuttgart
Von links: Arian Mojaabi, Bianca Weber, Codrin Ciul, Maximilian Jansen, Samarth Srivastava und Shashank Sharma.
Credit:
Universität Stuttgart /Hy2Sky
3. Platz für die Technische Universität Hamburg mit MANTA
Das Luftfahrtkonzept der Technischen Universität Hamburg – „MANTA“
Credit:
TU Hamburg/MANTA
„MANTA“ ist ein Blended-Wing-Body-Entwurf und legt den Fokus darauf, den Passagieren einen sicheren und komfortablen Innenraum zu bieten. Der Antrieb erfolgt über elektrisch angetrieben Mantelstromtriebwerke auf der Oberseite, die von einem Brennstoffzellensystem gespeist werden. Der Wasserstoff wird in flüssiger Form in vier isolierten Tanks gespeichert. Der Wasserstoff wird in flüssiger Form in vier isolierten Tanks gespeichert.
Team der Technischen Universität Hamburg
Von links: Jonathan Bölk, Daniel Helmert, Marc Rodekamp. Markus Lötzsch, Thomas Hanl und Luckas Bach.
