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Zukunft 2030
Für unsere Zukunftsserie haben wir Wissenschaftler aus der ganzen Welt in Universitäten, Schulen und Labors der Industrie besucht.

28. Juni 2012

Interview: Flugzeugentwicklung - Kampf ums Gewicht

 Von Lilo Berg
Mirko Hornung (40) ist Professor für Luftfahrtsysteme an der Technischen Universität München und zugleich Vorstand für Wissenschaft und Technik am Bauhaus Luftfahrt.  Foto: TU München / Eckert/Heddergott

Die Flugzeuge der nächsten Generation sollen leichter, leiser und effizienter sein. Mirko Hornung arbeitet daran. Ein Gespräch.

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Im Foyer ein paar Flugzeugmodelle, ansonsten sieht es im Bauhaus Luftfahrt aus wie in einem normalen Bürogebäude. Die Forschungsstätte im Münchener Norden bringt 35 Wissenschaftler aus verschiedenen Disziplinen zusammen. Von ihren Ideen zum Flugverkehr der Zukunft verspricht sich die Industrie neue Impulse. Gefördert wird die Einrichtung von vier großen Unternehmen der europäischen Luftfahrtbranche und dem Freistaat Bayern. Seit gut zwei Jahren leitet Mirko Hornung das Forscherteam. Derzeit arbeitet der 40-jährige Ingenieurwissenschaftler am Konzept eines elektrisch angetriebenen Verkehrsflugzeugs. Ein Modell wird im September auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung in Berlin zu sehen sein.

Herr Professor Hornung, wissen Sie schon, wie die Flugzeuge des Jahres 2030 aussehen werden?

Das Bild wird sich nicht sehr vom heutigen unterscheiden. Die meisten Flugzeuge, die jetzt in Betrieb sind, werden auch dann noch fliegen. Manche Modelle haben dann aber bereits sparsamere Triebwerke, etwa die neue Generation von Kurz- und Mittelstreckenflugzeugen wie der Airbus A320 und die Boeing 737.

Wann ist mit wirklichen Änderungen zu rechnen?

Erst nach 2030. Das erklärt sich aus den langen Zyklen der Luftfahrtindustrie: Es dauert fünfzehn Jahre, um ein Flugzeug zu entwickeln und dann ist es rund dreißig Jahre in Betrieb. Die Konzepte, die wir derzeit entwickeln, werden frühestens in zwanzig Jahren realisiert. Im Einsatz wären die Flugzeuge dann ungefähr ab 2040.

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Wie unterscheiden die Maschinen von übermorgen sich von den heutigen?

Nehmen wir zum Beispiel den Claire Liner, der aus dem Bauhaus Luftfahrt stammt. Die Besonderheit dieses Luftfahrzeugs sind die beiden tief ins Flugzeugheck integrierten Turbinentriebwerke. Dadurch werden Treibstoffverbrauch und Lärmpegel gesenkt. Im hinteren Teil des Rumpfs entsteht Platz für eine doppelstöckige Economy-Kabine, im vorderen, spitz zulaufenden Teil ist die besonders geräumige Businessklasse untergebracht. Radikalere Veränderungen des äußeren Erscheinungsbildes entstehen durch das sogenannte Morphing, mit dem wir derzeit experimentieren. Dabei verändern Tragflügel, Leitwerke und Rumpf ihre Geometrie, um sich den Flugbedingungen optimal anzupassen. Beim Blick aus dem Kabinenfenster könnte der Passagier dann zum Beispiel beobachten, wie sich auf einmal die Flügelspitzen verformen.

Arbeiten Sie auch an Überschallflugzeugen?

Nein. Es geht bei uns wie in der ganzen Luftfahrt derzeit vorrangig darum, Flugzeuge leiser und sparsamer zu machen. Überschallflugzeuge stehen nicht im Fokus. Dennoch gibt es hier und da Gedankenspiele um neue Überschalljets, etwa für Geschäftsreisende.

Wie werden sich die Flugzeuge in naher Zukunft verändern?

Bis 2030 werden einige neue Flugzeugmodelle auf den Markt kommen, die weitere Verbesserungen aufweisen, etwa der Airbus A 350 mit einem hohen Anteil an leichten Verbundwerkstoffen. Auch bei der kürzlich in den Liniendienst übernommenen Boeing 787 werden Rumpf und Flügel fast komplett aus Verbundwerkstoffen gefertigt. Dadurch sinkt das Gewicht und mit ihm der Treibstoffverbrauch. Zudem sollte es gelingen, die Triebwerke effizienter und leiser zu machen.

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Wie viel leiser?

Die nächste Generation von Flugzeugen wird voraussichtlich bis zu 15 Dezibel leiser sein. Das ist schon eine Menge; es entspricht etwa dem Unterschied zwischen normaler Sprache und einem Staubsauger, beides aus einem Meter Entfernung wahrgenommen. Der Lärm hängt auch mit der Routenführung in der Luft zusammen. Hier sind ebenfalls Verbesserungen zu erwarten.

Wird irgendwann das Flüsterflugzeug kommen?

Das ist physikalisch kaum möglich. Lärm entwickelt sich dort, wo Luft beschleunigt wird und nur durch Luftbeschleunigung entsteht der Schub, den ein Flugzeug braucht, um voranzukommen. Absolut leise wird das auch in Zukunft nicht gehen.

Für Economy-Passagiere ist das Fliegen oft unbequem. Wird das Reisen künftig komfortabler?

Auch daran arbeiten wir. Eine Idee ist, ungenutzte Sitze zu komprimieren, so dass mehr Platz für die tatsächlich anwesenden Passagiere entsteht. Auch der Gang zwischen den Sitzreihen könnte dadurch breiter werden. Das hilft, Staus zu vermeiden - Mitreisende, die beim Ein- oder Aussteigen mit ihrem Gepäck hantieren, können dann überholt werden.

Wie wird sich die Nachfrage im Luftverkehr in den nächsten Jahren entwickeln?

Die Schätzungen gehen von einer weltweiten Zunahme um vier bis fünf Prozent pro Jahr aus. Für den Frachtverkehr sind noch höhere Wachstumsraten zu erwarten. Treibende Kräfte sind die Globalisierung und der überall zunehmende Wohlstand. Vor allem in Asien ist mit einem starken Wachstum zu rechnen, in der westlichen Welt wird die Nachfrage eher leicht ansteigen.

Welche Folgen hat das für das Klima?

Von 2020 an soll das Wachstum ohne weiteren Anstieg der Kohlendioxidemissionen erfolgen. Dazu hat sich die Luftfahrtindustrie verpflichtet. Und bis 2050 will sie den Ausstoß des Gases im Vergleich zu 2005 sogar halbieren.

Wie kann das gelingen?

Durch Verbesserungen an allen Ecken und Enden. Gewichtseinsparungen sind ein Ansatz, Verbesserungen der Aerodynamik ein anderer. Für den Übergang wird man Biokraftstoffe verwenden, zum Beispiel synthetisches Kerosin, das unter anderem aus Rapsöl oder der Jatropha-Nuss gewonnen werden kann. Es kann, das zeigen alle bisherigen Tests, wie konventionelles Kerosin eingesetzt werden. Allerdings ist auch der Schadstoffausstoß, was Stickoxide und Kohlenmonoxid angeht, in etwa der gleiche. Mittelfristig brauchen wir andere Lösungen.

Das Solarflugzeug Solar Impulse bricht derzeit einen Rekord nach dem anderen: Sind auch Passagiermaschinen nach diesem Vorbild denkbar?

Nein. Diese Flugzeuge sind sehr leicht und jedes Kilogramm mehr gefährdet ihren Erfolg. Mit Solarzellen allein ist kein Verkehrsflugzeug denkbar, selbst dann nicht, wenn die Kollektoren viel besser werden. Aber das heißt nicht, dass solare Energie keine Zukunft im Luftverkehr hat.

Welche Chancen sehen Sie?

Statt den Strom in der Luft zu erzeugen, ist es viel effektiver, ihn am Boden zu produzieren und in der Luft zu verwenden. Dafür brauchen wir allerdings hochleistungsfähige Speichermedien und Motoren. Aber die müssen erst noch entwickelt werden.

Ist Wasserstoff eine Alternative?

Diese Frage beschäftigt die Luftfahrtindustrie seit Jahren, und mit entsprechenden Flugzeugen wurde immer wieder experimentiert. Es gibt verschiedene Konzepte, auch bei uns laufen entsprechende Studien. Das Flugzeug müsste dafür aber anders konstruiert werden, etwa um die Drucktanks für den Wasserstoff unterzubringen. Ideal ist dieser Antrieb übrigens nicht: Denn bei der Nutzung von Wasserstoff entsteht zwar nur Wasserdampf, aber auch der belastet das Klima.

Welchem Treibstoff gehört die Zukunft?

Am besten wäre auch in der Luftfahrt die Elektromobilität. Denn mit Strom, der regenerativ erzeugt wurde, ist vollkommen emissionsfreies Fliegen möglich. Als Übergangslösung eignen sich Hybridantriebe - mit einem Elektromotor für die Reisegeschwindigkeit und einem Verbrennungsmotor für Start, Steigflüge und andere Flugphasen, in denen es auf hohe Leistung ankommt.

Schon bald sollen fliegende Autos auf den Markt kommen. Was halten Sie davon?

Im Prinzip können Flugautos eine Bereicherung für den Individualverkehr sein. Voll wird der Himmel ja erst oberhalb von zehn Kilometern, darunter ist Platz. Aber bis zur Praxisreife ist der Weg weit: Die Geräte müssen zum Beispiel effizienter und sicherer werden und noch fehlt ein geeignetes Flugmanagement. Doch sollten Flugfahrzeuge irgendwann in der Lage sein, eigenständig ihre Position abzusprechen und sich weitgehend autonom zu steuern, sehe ich durchaus Chancen.

Das Gespräch führte Lilo Berg

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