Mit innovativen Flugzeugkonzepten
hoch hinaus

DRUCKENNACRE

NACRE
Den Traum vom sauberen, leisen und billigen Flugzeug Wirklichkeit werden zu lassen, das ist das Ziel des Projekts NACRE (New Aircraft Concepts Research). Und die ersten Ergebnisse des Projekts deuten bereits darauf hin, dass das Luftfahrzeug der Zukunft völlig anders aussehen könnte als die Flugzeuge, die heute über unsere Köpfe hinwegfliegen.

Im Bestreben nach Verbesserung der Qualität, Senkung der Kosten und Steigerung der Umweltverträglichkeit von Flugzeugen gibt das Projekt der Flugzeugkonstruktion – von der Flugzeugform bis hin zu den einzelnen Komponenten – eine völlig neue Richtung.

Ein Industriezweig unter Druck

Die Flugzeugindustrie ist mit einem Anteil von etwa 2,5 % am BIP ein Schlüsselbereich der europäischen Wirtschaft und mit mehr als 3 Mio. Arbeitsplätzen auch ein wichtiger Arbeitgeber. Um angesichts der globalen Konkurrenz die Wettbewerbsfähigkeit dieses Sektors aufrechterhalten zu können, müssen neue Flugzeugkonzepte entwickelt werden. Auch NACRE ist daran beteiligt.

LESEN SIE MEHR

Der weltweite Flugverkehr wird sich voraussichtlich in den nächsten zehn bis 15 Jahren verdoppeln und innerhalb von 20 Jahren verdreifachen. Trotz steigender Passagierzahlen steht dieser Wirtschaftszweig unter wachsendem Druck, weil er die Auswirkungen auf die Umwelt reduzieren und gleichzeitig die Flugpreise niedrig halten muss. Nach Angaben der Internationalen Zivilen Luftfahrtorganisation ICAO sind 2 % der weltweiten Treibhausgasemissionen auf den Luftverkehr zurückzuführen. Diese Werte werden voraussichtlich noch um 3 % bis 4 %jährlich steigen.

Flugzeuge stoßen auch Stickstoffoxide (NOX) aus, bei deren Zerfall in der Atmosphäre Ozon entsteht. Ein weiteres Problem ist die Lärmbelastung, die von Flugzeugen ausgeht.

Angesichts der Forderungen nach Verbesserung der Umweltverträglichkeit hat die europäische Flugzeugindustrie freiwillig zugesagt, bis 2020 die CO2-Emissionen (Kohlendioxid) der Flugzeuge um 50 % und die NOx-Emissionen um 80 % zu senken. Der nach außen abgegebene Lärm soll um die Hälfte reduziert werden. Diese vom Beirat für Luftund Raumfahrtforschung in Europa (Advisory Council for Aeronautical Research in Europe, ACARE) vorgeschlagenen Ziele wurden von den NACRE-Projektpartnern aufgenommen. Weitere von NACRE aufgegriffene ACARE-Ziele sind u. a. die Entwicklung, Herstellung und Wartung umweltfreundlicher Flugzeuge.

Das von Airbus koordinierte Projekt vereint Partner aus Universitäten, Forschungseinrichtungen und der Industrie, einschließlich vieler großer Flugzeughersteller, aus zwölf EU-Mitgliedstaaten und Russland.

Flugzeugkonstruktion von Grund auf überdenken

In den letzten 50 Jahren haben die Flugzeugkonstrukteure deutliche Fortschritte bei der Treibstoffeffizienz und damit auch bei der Umweltverträglichkeit erzielt. Will man jedoch darüber hinausgehen, müssen völlig neue Flugzeugkonzepte entwickelt werden. Und hier setzt das NACRE-Projekt an.

Die Forscher konzentrieren sich hierbei nicht so sehr auf die Arbeit an einem speziellen Flugzeugtyp, sondern vielmehr auf die Entwicklung allgemeiner Lösungen für einzelne Bauteile und Komponenten, sodass es möglich sein wird, die Ergebnisse auf ein breites Spektrum neuer Flugzeugtypen anzuwenden.

Für jede wichtige Flugzeugkomponente (Kabine, Flügel, Antriebssystem, Rumpf) untersuchen die Forscher verschiedene Faktoren, wie Aerodynamik, Material, Struktur, Triebwerke und Systeme, um zu sehen, wie sich diese auf die Qualität, Erschwinglichkeit und Umweltverträglichkeit des Luftverkehrs auswirken.

Die Projektpartner arbeiten mit drei spezifischen Flugzeugkonzepten. Das „Pro Green“-Konzept (PG) konzentriert sich auf die Senkung der Umweltbelastungen durch den Flugverkehr, während das „Payload Driven Aircraft“-Konzept (PDA) eine Optimierung der Nutzlast und der Qualität des Flugzeugs für die Endnutzer anstrebt. Das „Simple Flying Bus“-Konzept (SFB) schließlich wurde entwickelt, um sowohl die Herstellungs- als auch die Betriebskosten zu reduzieren.

Ein völlig unkonventionelles Flugzeug gestalten

Bei der Suche nach besseren Flugzeugen scheute das NACRE-Team auch nicht vor Veränderungen an der Flugzeugform zurück. So hat es einen „Nurflügler“ entwickelt, bei dem es keine Differenzierung zwischen Tragflächen und Rumpf mehr gibt und das ganze Flugzeug wie ein einziger riesiger Flügel aussieht.

Um einen komfortablen Passagierraum zu schaffen, haben die Projektpartner die Nutzfläche des Flugzeuginneren optimiert. In Experimenten wurde nachgewiesen, dass es möglich ist, die Passagiere innerhalb der in den Sicherheitsvorschriften angegebenen Zeit aus einem derartigen Flugzeug zu evakuieren.

Die Form des Nurflüglers reduziert den Luftwiderstand erheblich und die Partner arbeiten an einer weiteren Verbesserung der Flügelform, sodass die Luft so ungestört wie möglich über das Flugzeug hinwegströmt. Ein geringerer Luftwiderstand führt zu enormen Treibstoffeinsparungen, die sowohl der Umwelt als auch dem Portemonnaie der Passagiere zugute kommen.

Von der Idee zur Wirklichkeit

Das Projektteam kann nicht vorhersagen, wann die im Rahmen von NACRE erreichten Entwicklungen tatsächlich in die Praxis umgesetzt werden können. Für viele Technologien sind äußerst unkonventionelle Bauformen erforderlich, sodass sie sich wohl eher für die nächste Generation von Flugzeugen eignen als für das Flugzeug von heute.

Unter den Projektpartnern befinden sich aber auch viele Flugzeughersteller, die weiter maximieren wollen, was in dem Projekt bislang erreicht wurde. Vor diesem Hintergrund rechnet der Projektkoordinator damit, dass die Flugzeuge, die in den nächsten Jahren neu gebaut werden, zwar wahrscheinlich noch keine von NACRE entwickelten Komponenten enthalten werden, aber durchaus die der nachfolgenden Generation.

In der Zwischenzeit muss viel Forschungsarbeit geleistet werden, bevor diese Technologien kommerziell genutzt werden können. Die NACRE-Projektpartner haben bereits neue Projekte initiiert, um die Forschungen durchzuführen und diese interessanten neuen Technologien voranzubringen.

Unterdessen können Technologien, die dem praktischen Einsatz bereits ein Stück näher sind, von der gemeinsamen Technologieinitiative (Joint Technology Initiative, JTI) „Clean Sky“ genutzt werden. Bei der JTI handelt es sich um eine öffentlich-private Initiative, an der sich sowohl öffentliche Fördereinrichtungen, einschließlich der Europäischen Kommission, als auch der private Sektor beteiligen. Auch viele der NACRE-Partner wirken aktiv an „Clean Sky“ mit, was sie in die optimale Lage versetzt, die Ergebnisse von NACRE einer breiteren Luftfahrtforschungsgemeinschaft zugänglich zu machen.