Analyse, Auswahl und Integration von alternativen Antriebstechniken in den Entwurf von Passagierflugzeugen
Autor: Oliver Wischhusen
Diplomarbeit
Kurzreferat
Diese Diplomarbeit gibt dem Leser einen Überblick über mögliche alternative Energieträger
und Antriebskonzepte in der kommerziellen Luftfahrt. Durch die aktuelle Klimadiskussion, die
gesetzten ACARE Ziele 2020, das IATA Ziel „Zero Emissions Future“ und den stark angestiegenen
Ölpreis ist die Notwendigkeit gegeben, über die Verwendung von alternativen Energieträgern
und Antriebskonzepten nachzudenken. Wenn nicht in Zukunft erweiterte ACARE Ziele oder andere
Regulaarien mit weiter verschärften Emissionswerten die Flugzeugindustrie zu alternativen
Antriebskonzepten drängen, wird dies früher oder später durch die Verknappung der Erdölressourcen
erzwungen. Im Verlauf der Arbeit werden die Effizienzgrenzen konventioneller Strahltriebwerke
dargestellt. Es wird gezeigt, dass ein Erreichen der ACARE Ziele 2020 mit herkömmlichen
Antriebskonzepten schwierig ist. Alternative Energieträger werden analysiert und bewertet.
Außer Wasserstoff ermöglichen diese keine Reduktion der Emissionen im Flug. Biokraftstoff
(BTL) weist zwar eine bessere CO2 Bilanz als auf Erdöl basierendes Kerosin, jedoch entsteht
weiterhin CO2 bei der Verbrennung. Um die Umweltziele zu erreichen, bedarf es eines neuen
Antriebssystems. In diesem Zusammenhang stellt der Elektromotor eine Alternative zu den heutigen
Strahltriebwerken da. Der Entwicklungsstand, sowie vorhandene Potenziale sind in dieser Arbeit
beschrieben. Nach dem heutigen Technologiestand scheint es möglich, einen für die Luftfahrt
geeigneten Elektromotor zu entwickeln. Die Bereitstellung der elektrischen Energie ist jedoch
als kritisch anzusehen. Neben dem bekanntesten elektrischen Energiespeicher, dem Akkumulator,
sind weitere Möglichkeiten zur Bereitstellung der elektrischen Energie erläutert. Im abschließenden
Teil der Diplomarbeit wird die Integration eines elektrischen Antriebssystems anhand von drei
Konzeptstudien untersucht, um konfigurationsverändernde Parameter zu ermitteln und offene Fragen
darzulegen. Ergebnis dieser Untersuchungen ist, dass eine Hybridlösung die einzig machbare Variante
darstellt, auch wenn sie nach heutigen Gesichtspunkten als nicht sehr attraktiv erscheint.