logo

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.