Luftfahrt - den Luftverkehr von morgen gestalten

Unser Forschungsprogramm Luftfahrt verfolgt die Ziele, den Schadstoffausstoß von Flugzeugen zu verringern, Fluglärm zu reduzieren, unbemannte Flugsysteme zu entwickeln und die Luftfahrt durchgängig zu digitalisieren. Dabei haben wir gleichzeitig im Blick, die deutsche Luftfahrtindustrie im internationalen Wettbewerb zu stärken.

Die ökologische Verantwortung der Luftfahrtindustrie ist riesig: Momentan trägt der globale Luftverkehr 3,5 Prozent zur Klimaerwärmung bei. Mit dem Pariser Klima-Abkommen von 2015 haben sich die Staaten der Welt jedoch verpflichtet, die Erderwärmung auf unter 2 Grad Celsius, möglichst unter 1,5 Grad Celsius zu begrenzen. Dies wird nur möglich sein, wenn der weltweite Luftverkehr spätestens ab 2050 emissionsfrei sein wird.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, arbeiten die Helmholtz-Wissenschaftler:innen daran, den Luftverkehr entscheidend weiterzuentwickeln. Das Spektrum reicht von elektrisch oder mit Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie angetriebenen Flugzeugen bis zu „digitalen Zwillingen“ echter Fluggeräte, die das Flugzeug von der Planung über den Betrieb bis hin zur Außerdienststellung virtuell widerspiegeln und somit jederzeit Kenntnis über den Zustand jedes Bauteils ermöglichen. Sie entwerfen außerdem völlig neue Flugzeugmodelle, etwa effiziente Nurflügelflugzeuge ohne Rumpf oder Flugzeuge ohne Fenster, in denen Passagiere mit einer VR-Brille nach draußen sehen. Die Beispiele zeigen, dass die Luftfahrt an der Schwelle zu großen Veränderungen steht.

Forschungsschwerpunkte des Programms Luftfahrt

In vier Forschungsschwerpunkten setzen wir alles daran, den Luftverkehr sicherer, effizienter und umweltverträglicher zu gestalten und innovative Technologien zu entwickeln:

1. „Efficient Vehicle“ zielt darauf ab, Fluggeräte nachhaltiger und wirtschaftlicher zu machen. Jedes Designkonzept wird komplett digital abgebildet, um aerodynamische Eigenschaften zu optimieren. Alle Risiken im Design und im Testbetrieb können so noch am Rechner erkannt und beseitigt werden. Dies gilt auch für neue Antriebsarten wie die Elektrifizierung des Flugbetriebs.

2. Helmholtz-Fachleute forschen im Bereich „Clean Propulsion“ an sauberen Antrieben für den Luftverkehr von morgen. Die Bandbreite ist groß: Von alternativen Kraftstoffen, die aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen werden, bis zu hybrid-elektrischen Antrieben aus Batterien oder Brennstoffzellen. Zudem verbessern sie Triebwerke, damit sie leiser werden und weniger Abgase ausstoßen. Neue Fertigungstechniken wie die additive Fertigung aus dem 3-D-Drucker stehen ebenfalls im Fokus.

3. Der Forschungsschwerpunkt „Components and Systems“ behandelt die einzelnen Flugzeugkomponenten und ihr Zusammenspiel im Gesamtsystem. Ziel ist, Flugzeuge durch neue, innovative Flügelmaterialien und -formen leichter zu machen. Darüber hinaus entwickeln wir weitgehend automatisierte Fertigungsprozesse, um Flugzeuge am Computer entwerfen, testen und zulassen zu können.

4. Schließlich widmet sich der Forschungsschwerpunkt „Air Transportation and Impact“ dem Luftfahrt-Managementsystem der Zukunft. Künftige Verkehrskonzepte werden noch stärker vernetzt sein, da zu den heutigen Verkehrsströmen vollautomatisch fliegende und unbemannte Fluggeräte hinzukommen. Fragen nach der Sicherheit und nach den wirtschaftlichen und ökologischen Folgen dieser Systeme werden hier untersucht.