DLR Design Challenge 2022 – Flugzeugkonzepte von Studierenden
Thema 2022: Waldbrandbekämpfung aus der Luft
1. Platz der DLR Design Challenge 2022 – INFERNO
INFERNO ist ein Konzept der Universität Stuttgart
Bild: 1/2, Credit:
Universität Stuttgart/INFERNO
Jury und Studierendenteams der DLR Design Challenge 2022
Am 4. August 2022 fand die Abschlussveranstaltung der insgesamt sechsten DLR Design Challenge inklusive Siegerehrung und Preisverleihung am Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) in Hamburg statt.
Die DLR Design Challenge 2022 forderte Studierende auf, ein Konzept für eine Flotte von Luftfahrzeugen zur systemischen Waldbrandbekämpfung zu entwickeln.
33 Studierende aus sechs Teams nahmen am Wettbewerb teil.
Das Team der Universität Stuttgart überzeugte die Jury mit seinem Entwurf „INFERNO“ und belegte den ersten Platz.
Ziel der Design Challenge 2022 war die Entwicklung einer Flugzeugflotte zur Waldbrandbekämpfung aus der Luft. Die Konzepte sollten einen schnellen und effizienten Löscheinsatz ermöglichen.
Die Flugzeuge mussten Wasser aus unterschiedlichen Quellen aufnehmen können und auch unter schwierigen Bedingungen sicher starten und landen. Zudem waren flexible Einsatzmöglichkeiten sowie eine wirtschaftliche Nutzung außerhalb der Waldbrandsaison gefordert.
Sechs Teams präsentierten im Jahr 2022 ihre Entwürfe
Dies war die sechste Ausgabe der jährlich stattfindenden DLR Design Challenge. Aufgrund der durch die COVID-19-Pandemie verursachten Einschränkungen fanden sowohl die Auftaktveranstaltung als auch ein Großteil der Designarbeit der Teams online statt. Die Herausforderung gipfelte in einer hybriden Abschlussveranstaltung im Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) auf dem DLR-Gelände in Hamburg. Im Anschluss an die DLR Design Challenge 2022 präsentierten die drei besten Teams ihre Konzepte auf dem Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress (DLRK 2022) in Dresden. Das siegreiche Team präsentierte sein Design auch auf dem Kongress des International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS 2022) in Stockholm.
Die eingereichten Flugzeugentwürfe im Überblick
1. Platz für Universität Stuttgart mit INFERNO
Das Gewinnerteam der Universität Stuttgart bei der DLR Design Challenge 2022
Die DLR Design Challenge gewannen 2022 die Studierenden der Universität Stuttgart mit dem Konzept „INFERNO“.
INFERNO (INtelligent FirERespoNse Operation) vom Siegerteam der Universität Stuttgart nutzt acht horizontale Rotoren, um senkrecht starten und landen zu können und zwei Propeller für den Vorwärtsflug. Möglichgemacht wird dies durch das hybridelektrische Antriebskonzept, das durch Sustainable Aviation Fuel (SAF) angetrieben wird. Das Team nutzt neben dem bekannten Scooping-Verfahren, die Immersion-Methode, um Wasser von kleinen Gewässern aufzunehmen. Da INFERNO von einer Person an Bord gesteuert wird, hat das Team ein umfangreiches Cockpitdesign entwickelt, um auch bei schlechter Sicht und bei Nacht sicher fliegen zu können. INFERNO ist hoch modular entworfen, um auch Fracht oder Passagiere zu transportieren. Um die Löschaktivitäten noch effektiver zu machen, sieht das Betriebskonzept die Möglichkeit zur Luftbetankung vor.
Den 1. Platz der DLR Design Challenge 2022 zur Waldbrandbekämpfung gewinnt das Löschflugzeug INFERNO (INtelligent FirE RespoNse Operation) vom Siegerteam der Universität Stuttgart. Es nutzt acht horizontale Rotoren um senkrecht starten und landen zu können und zwei Propeller für den Vorwärtsflug. Möglichgemacht wird dies durch das hybridelektrische Antriebskonzept, das durch Sustainable Aviation Fuel (SAF) angetrieben wird. Das Flugzeug kann Wasser auch von kleinen Gewässern aufnehmen. INFERNO ist hoch modular entworfen, um auch Fracht oder Passagiere zu transportieren. Um die Löschaktivitäten noch effektiver zu machen, sieht das Betriebskonzept die Möglichkeit zur Luftbetankung vor.
Video: Konzept INFERNO der Universität Stuttgart (engl.)
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Video: Konzept INFERNO der Universität Stuttgart (engl.)
Den 1. Platz der DLR Design Challenge 2022 zur Waldbrandbekämpfung gewinnt das Löschflugzeug INFERNO (INtelligent FirE RespoNse Operation) vom Siegerteam der Universität Stuttgart. Es nutzt acht horizontale Rotoren um senkrecht starten und landen zu können und zwei Propeller für den Vorwärtsflug. Möglichgemacht wird dies durch das hybridelektrische Antriebskonzept, das durch Sustainable Aviation Fuel (SAF) angetrieben wird. Das Flugzeug kann Wasser auch von kleinen Gewässern aufnehmen. INFERNO ist hoch modular entworfen, um auch Fracht oder Passagiere zu transportieren. Um die Löschaktivitäten noch effektiver zu machen, sieht das Betriebskonzept die Möglichkeit zur Luftbetankung vor.
2. Platz für die Technische Universität Dresden mit PEL-E-FAN-T
Das Flugzeugkonzept PEL-E-FAN-T (proPELlor driven turbo Electric hybrid Firefighting AutoNomous vTol) der Technischen Universität Dresden.
Credit:
TU Dresden/PEL-E-FAN-T
Das Konzept PEL-E-FAN-T (proPELlor driven turbo Electric hybrid Firefighting AutoNomous vTol) der TU Dresden ist eine unbemannte Drohne. Die hybridelektrische Antriebsarchitektur erlaubt Vertikal- und Horizontalflug. Die vier vertikalen Propeller ermöglichen der Dronhe senkrecht zu starten und zu landen. Dies befähigt PEL-E-FAN-T auch sehr kleine Wasserquellen für die Löschaktionen zu nutzen. Der Entwurf sieht vor, je nach Anwendung unterschiedliche Module unter dem Rumpf anzubringen. So werden im Flotteneinsatz zunächst zwei Drohnen mit einem Aufklärungsmodul ausgerüstet, um wichtige Informationen für den Löscheinsatz an die übrige Flotte weitergeben zu können. Durch Pumpen kann PEL-E-FAN-T Wasser an Bord nehmen. Des Weiteren sieht das Team Fracht- und Passagiermodule vor, um die Nutzung auch außerhalb der Waldbrandsaison zu ermöglichen.
Team der Technischen Universität Dresden
Von links: Hannes Jerzembek, Paul Sanderbrand, Maximilian Wenk, Lennard Köhler und Dominik Brunner.
Credit:
TU Dresden/PEL-E-FAN-T
3. Platz für die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen mit „FireWasp“
Das Flugzeugkonzept „FireWasp“ der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen.
Credit:
RWTH Aachen/FireWasp
Der Kombinationsflugschrauber „FireWasp“ der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen vereint die positiven Eigenschaften von Hubschraubern und Flugzeugen. Rotoren sowie Tragflächen sorgen für einen effizienten Reiseflug bei gleichzeitig hohen Fluggeschwindigkeiten. Für den Antrieb wird eine konventionelle Gasturbine vorgesehen, die bis zur Indienststellung im Jahr 2030 vollständig mit SAF betrieben werden kann. „FireWasp“ kann durch die gewählte Systemarchitektur sowohl effizient senkrecht starten und landen, was eine Wasseraufnahme aus sehr kleinen Quellen mittels Schnorchelpumpe ermöglicht. Die Flotte, bestehend aus einem Aufklärungsflugschrauber mit spezieller Ausrüstung und sechs weiteren Vehikeln mit Löschausrüstung, wird autonom betrieben und kann bei Bedarf von einer mobilen Bodenstation aus ferngesteuert werden. Durch die modulare Integration der Subsysteme kann „FireWasp“ auch zum Frachttransport, zur Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln, sowie zur luftgestützten Umweltbeobachtung genutzt werden.
Team der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen
Von links: Dominik Kau, Robin Mörsch, Mucahit Fatih Evliyaoglu und Selim Karakus.
Credit:
RWTH Aachen/ FireWasp
Erfolgreicher Beitrag der Technischen Universität Dresden und Technischen Universität Braunschweig mit GLAROS
Das Flugzeugkonzept GLAROS der Technischen Universität Dresden und der Technischen Universität Braunschweig
Credit:
TU Dresden/TU Braunschweig/GLAROS
Die Flugzeugkonfiguration des interuniversitären Teams der TU Dresden und TU Braunschweig ermöglicht hohe Effizienz im Reiseflug um größere Mengen Wasser aufzunehmen. Um die Nachteile gegenüber senkrecht startenden Vehikeln auszugleichen, nutzt GLAROS, griechisch für Möwe, den erhöhten Auftrieb aufgrund der verteilten Antriebe des turboelektrischen Systems um die Startstrecke zu minimieren. Zwei Batterien und ein Turbogenerator dienen als Energiequelle. Um die Klimawirkung zu reduzieren, kann SAF genutzt werden. Da GLAROS ein ferngesteuertes Luftfahrzeug ist, nutzt das Team Kommunikation per 4G/5G-Mobilfunknetzwerk und Satellit für eine zuverlässige Steuerung. GLAROS ist ein Flugboot und nutzt die bekannte Scooping-Technik, um Wasser aufzunehmen, das in einem Container gesammelt wird.
Team: Alejandro Antonio Arjona Reyes, Alexander Bloi, Jannis Link, Benedikt Rings, Dominik Vogt, Philipp Wilkendorf
Erfolgreicher Beitrag der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Ravensburg mit „Dipper“ und AEGIS
Erfolgreicher Beitrag „Dipper“ und AEGIS der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Ravensburg
Credit:
DHBW Ravensburg/Dipper/AEGIS
„Dipper“ ist ein hybrid-elektrisches Amphibienflugzeug, entworfen von einem der Teams der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Ravensburg. Zur zusätzlichen Abwägung und Bestimmung der Flottenanforderungen dient ein Simulationsmodell. Verteilte elektrische Antriebe durch sechs gegenläufige Propeller entlang der Spannweite sowie zwei Propeller an den Flügelspitzen steigern die aerodynamischen Eigenschaften. Diese Konfiguration erlaubt kurze Strecken für Start, Landung und Scooping auf Wasserfreiflächen. Für die Umsetzung des systemischen Flotten-Einsatzes bei der Brandbekämpfung hat das Team die Software AEGIS (Aerial Extinguishing Grouped Intervention System) konzipiert. Die Luftfahrzeugflotte besteht aus sechs Vehikeln, die über AEGIS ferngesteuert, koordiniert und überwacht werden. Das Flugzeug kann zudem als Transport- oder Forschungsflugzeug in entlegenen und rauen Gebieten eingesetzt werden. Darüber hinaus ist auch eine Umrüstung für humanitäre Missionen nach Naturkatastrophen möglich.
Team: Brendan Berg, Paul Droste, Isabella Kullmer-Ispas, Magnus Schoder, Pascal Trapp, Florian Wolff
Erfolgreicher Beitrag der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Ravensburg mit „FireF(l)ighter“
Erfolgreicher Beitrag „FireF(l)ighter“ der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Ravensburg
Credit:
DHBW Ravensburg/FireF(l)ighter
„FireF(l)ighter“ vom weiteren Team der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Ravensburg ist eine Kombination aus Hub- und Tragschrauber. Die Leistung sowohl für den Vertikalflug als Hubschrauber als auch für den Horizontalflug als Tragschrauber wird durch eine konventionelle Gasturbine bereitgestellt. Im Hubschraubermodus können sehr kleine und bewaldete Wasserquellen genutzt werden, um Löschwasser aufzunehmen. Über eine Saugvorrichtung wird der Wassertank im unteren Bereich des Rumpfs befüllt. Durch Verwendung von Löschzusätzen können Schaumteppiche bei der Unterdrückung von wieder aufflammenden Feuern in Abstimmung mit Feuerlöschtrupps am Boden unterstützen. Der Flottenbetrieb von insgesamt zehn Vehikeln wird durch mehrere Personen vom Boden aus gesteuert.
