So soll es später einmal aussehen – ein Demonstrationsflugzeug mit hybridem Antrieb, das die BTU in Kooperation mit Rolls-Royce und APUS entwirft.

Luftfahrt unter Strom

Der weltweite Kerosinverbrauch in der Luftfahrt nimmt jedes Jahr aufs Neue astronomische Größen an. Über 11 Milliarden Liter wurden im Jahr 2018 verbraucht – auf einen einzelnen Passagier heruntergerechnet entspricht das 3,55 Liter pro 100 Kilometer. Auch wenn die Effizienz der Flugzeuge steigt und die geflogenen Kilometer infolge der Coronavirus-Pandemie in 2020 deutlich abgenommen haben, braucht es neue Lösungen, um die Luftfahrt von Morgen klimafreundlicher zu gestalten. Einer vielversprechenden Idee widmet sich Rolls-Royce Deutschland in Kooperation mit dem Luftfahrtentwicklungsbetrieb APUS aus Strausberg und der BTU Cottbus-Senftenberg.

Zwei Herzen in der Turbine
Die Vision der Forscher: Einen Teil der Antriebsenergie des Flugzeugs mit elektrischer Energie leisten – am besten solcher, die klimaneutral gewonnen wurde. Hybride KFZ machen es bereits vor – sie erobern zunehmend auch Deutschlands Straßen und können häufig einen erheblich geringeren Benzin- bzw. Dieselverbrauch vorweisen. Um dieses Prinzip auf die Luftfahrt zu übertragen, soll bis Ende 2023 ein hybrid-elektrischer Flugdemonstrator entstehen. Damit soll der Weg für erste Experimentalflüge mit Flugzeugen geebnet werden.

Anwendung in Flugzeugen und Helikoptern
Das Projekt nutzt dafür eine APUS i-5-Flugzeugzelle, um die praktische Anwendung der hybrid-elektrischen Technologie für ein 4.000 kg schweres Versuchsflugzeug für konventionelle Starts und Landungen zu demonstrieren. Perspektivisch sollen die gewonnenen Erkenntnisse die Hybrid-Ausstattung von Helikoptern, Volokoptern und auch Passagierflugzeugen ermöglichen – um schlussendlich ressourcenschonend und elektrifiziert mit einem in der Lausitz erforschten Antrieb zu fliegen.

BTU-Forscher auf Fehlersuche
Während das Design der Hybrid-Triebwerke von Rolls-Royce vorgegeben ist, sind die Forscher vom BTU-Lehrstuhl Leistungselektronik und Antriebssysteme um Prof. Möhlenkamp dafür verantwortlich, das System auf Herz und Nieren zu prüfen. Dafür simuliert der Lehrstuhl allerlei Fehler bei allen einzelnen Komponenten – z.B. Teilausfälle im inneren Ablauf, aber auch äußere Einflüsse wie die Witterung oder Vogelkollisionen. Im nächsten Schritt sollen die einzelnen, analysierten Komponenten zu einem ersten, Flugzeug-ähnlichen System zusammengebaut und erneut geprüft werden. Schritt für Schritt nähern sich die BTU, Rolls-Royce und APUS so dem gewünschten Demonstrationsflugzeug an.

Rolls-Royce und die BTU
Der Rolls-Royce-Konzern begann im Jahr 1990 mit dem Aufbau seines Forschungsnetzwerks und der Gründung des ersten University Technology Centre (UTC). Es entstand in Großbritannien, schrittweise kamen in den darauffolgenden Jahren weitere weltweit hinzu. Als erste Universität Deutschlands wurde auch die BTU Cottbus-Senftenberg 2005 Mitglied dieses Forschungsnetzwerks. Seit mittlerweile 15 Jahren wird nun am UTC am Zentralcampus an Triebwerkstechnik geforscht.

Weitere aktuelle BTU-Forschungsprojekte im Web

Für das Cover der aktuellen Ausgabe schlüpfte BTU-Wissenschaftler Yinghui Yang in eine Kapitänsuniform. Der ehemalige BTU-Studi arbeitet am Flugdemonstrator-Projekt mit.