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SCHÖNE NEUE WELT


Aero International - epaper ⋅ Ausgabe 80/2018 vom 13.07.2018

Die Lösung für Staus auf den Straßen und alle Verkehrsprobleme in Großstädten sind Lufttaxis, die ohne Pilot autonom fliegen – und sie ist nur wenige Jahre entfernt. So hört sich die Vision an, von der zur Zeit überall die Rede ist. Was ist dran?


25JAHRE AERO INTERNATIONAL | SERIE – DIE ZUKUNFT DER LUFTFAHRT

Artikelbild für den Artikel "SCHÖNE NEUE WELT" aus der Ausgabe 80/2018 von Aero International. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Aero International, Ausgabe 80/2018

So stellt sich ein Architektenbüro im Auftrag des US-Fahrdienstes Uber einen Flugplatz für Lufttaxis in einer Großstadt vor


Das Flugzeug als Nahverkehrsmittel für Jedermann, das galt noch vor wenigen Jahren als Fantasie für Science Fiction-Filme wie „Blade Runner“ oder „Das fünfte Element“. Die Hürden ...

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... schienen himmelhoch und es war keine Technologie in Sicht, sie zu überwinden. Jedenfalls war es nichts, mit dem sich jemand, der in der Luftfahrt ernstgenommen werden wollte, beschäftigt hätte.

Das hat sich radikal geändert. Urban Air Mobility ist in aller Munde. Airbus, Boeing, DLR, NASA – keiner der Großen, die sich damit nicht beschäftigen würden, von einem halben Hundert Start-Ups weltweit ganz zu schweigen. Die Lösung der Verkehrsprobleme der großen Metropolen in aller Welt scheint in der Luft zu liegen. Statt endlos im Stau zu stehen, soll man schon in naher Zukunft einfach darüber hinwegfliegen, und zwar nicht nur, wer reich und wichtig ist, sondern alle.

„Bezahlbare Mobilität im urbanen Raum“ formuliert das deutsche Start-up Volocopter sein Ziel. Versehen mit einer vorläufigen Verkehrszulassung als ultraleichtes Luftsportgerät führte das Unternehmen im Juni auf der CeBit bemannte Demoflüge mit seinem vollelektrischen Lufttaxi vor. Und auch auf der ILA standen die Drohnen und ihre Einsatzmöglichkeiten im Fokus.

Mit atemberaubender Geschwindigkeit ist der Einsatz von Lufttaxis zu einem Topthema in der Luftfahrt geworden. Immerhin geht es um einen völlig neue, disruptive Art der Mobilität. So wenig die Glühlampe technologisch gesehen eine Weiterentwicklung der Kerze ist, so wenig ist das, was sich im Bereich der Urban Air Mobility abzeichnet, eine Weiterentwicklung der Fluggeräte und Systeme, die heute den Luftverkehr bestimmen.

EINE NEUE DENKWEISE

Ein Volocopter mit seinen 18 Rotoren hat nur sehr am Rande etwas mit einem Hubschrauber zu tun, und auch der senkrecht startende Lilium Jet – ebenfalls aus Deutschland – erinnert nur sehr entfernt an ein Flugzeug. Beide haben, wie etliche andere innovativer Fluggeräte ihres Genres, bereits den Sprung vom Reißbrett in die Luft geschafft und gezeigt, dass diese teils seltsam anmutenden Konstruktionen tatsächlich fliegen können.

TEIL3: URBANE MOBILITÄT & ELEKTROFLUG

Der Volocopter aus Deutschland fliegt bereits in der Erprobung. Die Vision im Bild ist deren Ziel


Auch der brasilianische Flugzeughersteller Embraer mischt mit diesem Drohnenentwurf für stadtnahe Flüge mit


Das Problem der Mobilität in den wuchernden Metropolen rund um den Globus schreit nach neuen Lösungen. Die Straßen als Arterien städtischen Lebens sind verstopft. In London zum Beispiel ist die Durchschnittsgeschwindigkeit des innerstädtischen Verkehrs auf nur noch 15 Stundenkilometer gesunken, in Peking sind es sogar nur 12. Entsprechend groß ist der Markt, der sich für diese neue Form der Mobilität auftut. Verlässliche Zahlen gibt es naturgemäß kaum, aber es ist klar, dass er die heutige Luftfahrtindustrie an Größe eines Tages übertreffen könnte. Es ist also nur zu verständlich, dass auch Airbus und Boeing mit dabei sein wollen.

Airbus hat mit A³ Vahana, der am 31. Januar in Pendleton (Oregon) seinen erfolgreichen Erstflug absolvierte, und dem City Airbus, der auch auf der ILA zu sehen war und ebenfalls noch dieses Jahr abheben soll, gleich zwei Projekte im Rennen. Boeing andererseits hat sich im November vorigen Jahres mit Aurora Flight Science ein Unternehmen geschnappt, dessen eVTOL (electric vertical take-off and landing) bereits abgehoben hat.

Technologisch gesehen geben aber nicht die Großen den Ton an, sondern die vielen Kleinen: Start-ups mit kleinen, hochprofessionellen und vielfach jungen Teams, die inzwischen hunderte Millionen Euro an Wagniskapital von Investoren und auch aus staatlicher Förderung einsammeln. Die in Oberpfaffenhofen ansässige Lilium GmbH zum Beispiel hat inzwischen mehr als 100 Millionen US-Dollar in die Kasse bekommen. An Volocopter haben sich unter anderem Daimler und Intel beteiligt.

WIE ZU ORVILLES ZEITEN

Eine vergleichbare Vielfalt technischer Lösungsansätze und Konfigurationen, wie sie derzeit auf dem Sektor der senkrecht startenden Lufttaxis existieren, hat es allenfalls in den ersten Jahrzehnten der Fliegerei gegeben – wenn überhaupt. Der gemeinsame Nenner besteht lediglich in der dominanten Rolle der Elektronik in der Flugsteuerung und im Elektroantrieb. Verbrennungsmotoren waren hier nie im Rennen: zu kompliziert, zu wartungsintensiv, zu fehleranfällig, zu laut, zu schwer. Aber damit hören die Gemeinsamkeiten auch schon auf.

So groß wie ein Kleinbus ist dieses Mulitcopterkonzept, das auf der Uber-Konferenz vorgestellt wurde


Das aus Deutschland stammende Fluggerät Lilium hat seinen Erstflug bereits hinter sich


Volocopter zum Beispiel setzt für Aufund Vortrieb auf 18 Rotoren von jeweils 1,8 Meter Durchmesser. Das Lufttaxi wirkt wie eine zu groß geratene Spielzeugdrohne – und funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Die Steuerung um die drei Achsen erfolgt, indem die Leistung der einzelnen Motoren erhöht oder verringert wird. Geschwindigkeit und Reichweite sind bei dem als Nahverkehrsmittel konzipierten Gerät von untergeordneter Bedeutung. 30 Kilometer Reichweite sind genug, um selbst in einer Stadt wie London von den Außenbezirken in die City zu gelangen.

Der Prototyp von Lilium dagegen ist von seiner Auslegung her ein Entenflugzeug, dessen 36 Motoren zum Teil schwenkbar an der Hinterkante des Canard- und des Hauptflügels angebracht sind. So sind Start und Landung im Schwebeflug möglich, auf Strecke wird der Auftrieb aber – wesentlich effizienter – mit Tragflächen erzeugt. 300 Kilometer Reichweite bei 300 Stundenkilometer Geschwindigkeit sind das Ziel.

Der Airbus Vahana ist ebenfalls eine Art Entenflügler, der seine Flügel für Start und Landung in die Senkrechte kippt. Acht Motoren zu je 45 Kilowatt Leistung sorgen für 175 Stundenkilometer Reisegeschwindigkeit. Der Stromvorrat an Bord des einsitzigen Prototyps soll für 100 Kilometer Strecke reichen.

Alle Konzepte sehen in der Endstufe eine automatische Steuerung der Fluggeräte vor – ohne Pilot, vollkommen autonom. Bei den technischen Details dieses Problems, insbesondere wenn es um die automatische Koordination zwischen hunderten oder gar tausenden solcher Lufttaxis über einer Stadt geht, bleiben die Visionäre allerdings noch sehr vage. Erstmal wollen sie überhaupt in die Luft kommen – vorne sitzt dann oft doch noch ein Pilot.

UBER TREIBT ALLE AN

Derzeit wichtigster Treiber für die Entwicklung dieser neuen Form der Mobilität ist der US-amerikanische Fahrdienst Uber. Derzeit vermittelt er in vielen Städten weltweit Fahrgelegenheiten: Autofahrer transportieren Passagiere gegen Entgelt, vermittelt über die Internetplattform Uber. In vielen Metropolen macht Uber inzwischen traditionellen Taxis sehr ernste Konkurrenz.

Ein weiterer Entwurf für einen Lufttaxi-Landeplatz mitten in der Stadt, wie ihn sich Uber vorstellt


Doch Uber hat viel größere Pläne. Das Unternehmen möchte offenbar an Mobilität jeder Art beteiligt sein und treibt das Konzept der Lufttaxis unter dem Namen Uber Elevate (etwa „erhöhe“) massiv voran. Auf der von Uber veranstalteten zweiten Konferenz zum Thema namens Elevate Summit diskutierten Anfang Mai in Los Angeles rund 1000 Teilnehmer alle wichtigen Aspekte von der Auslegung der Fluggeräte und neue Batterietechnologien über die Gestaltung des Luftraums bis zur Architektur von sogenannten Skyports, auf denen tausende Passagiere mit Lufttaxis mitten in der Großstadt landen – pro Stunde. Auf dieser Konferenz gab auch Embraer bekannt, ein Lufttaxi für Uber entwickeln zu wollen. „Wir wollen sicher sein, dass die Menschen verstehen, dass es hier nicht um ein paar Fluggräte für eine Elite geht. Vielmehr muss jedes einzelne Element dieses System von Anfang an auf Skalierbarkeit ausgelegt sein“, sagt Mark Moore, Director of Engineering bei Uber.

Ausgestattet mit Milliarden US-Dollar an Wagniskapital gibt Uber einen scharfen Takt vor und setzt dabei auch die FAA unter zeitlichen Druck. Schon 2020 sollen in Dallas, Los Angeles und einer noch zu wählenden Stadt außerhalb der USA erste Demoflüge beginnen. Für 2023 plant das Unternehmen den kommerziellen Betrieb von zunächst jeweils 50 elektrischen Senkrechtstartern, die in jeder dieser Städte täglich rund 1000 mal zwischen einer Handvoll Skyports hin und her fliegen sollen. Ab 2025 soll dann der Betrieb in großem Maßstab anlaufen.

So ein Skyport soll in seiner Endausbau-Stufe 1800 Flüge pro Stunde abwickeln können, wobei der zeitliche Abstand zwischen den einzelnen Passagierdrohnen nur 15 Sekunden beträgt. Nach nur sechs Minuten sollen diese mit neuen Passagieren und aufgeladenen oder ausgetauschten Batterien wieder in der Luft sein. Um die Flugzeit gering zu halten, fordert Uber von den Konstrukteuren eine Geschwindigkeit von 250 bis 300 Stundenkilometern, denn nur bei extrem kurzen Flug- und Bodenzeiten kann sich die Sache rechnen.

SCHWINDELERREGEND

Die Vorstellung von hunderten pilotenloser Lufttaxis, die im Luftraum über London, Paris oder New York dahinrasen, macht schwindelig. Zumal gleichzeitig ja auch noch ebenfalls unbemannt fliegende Pizzadrohnen und Paketkuriere unterwegs sein sollen. Und zwar bei jedem Wetter. In Zusammenarbeit mit der NASA will Uber die dafür notwendigen Verfahren untersuchen. Künstliche Intelligenz und selbstlernende Algorithmen sollen den Schlüssel zum unfallfreien und hocheffizienten Miteinander am Großstadthimmel liefern.

Die derzeit fliegenden Prototypen sind von einer echten Alltagstauglichkeit und insbesondere von der Zertifizierung für den Einsatz als autonome, pilotenlose Fluggeräte über großen Städten noch ein Riesenstück entfernt. Es sind Fingerübungen einer Industrie in den Kinderschuhen, die allerdings das Potenzial deutlich zeigen. Bei der Skalierung in Bezug auf die Nutzlast wird für die beteiligten Ingenieure mehr als nur eine Denksportaufgabe zu knacken sein. Eine andere harte Nuss ist die Industrialisierung, der Weg aus der Entwicklungswerkstatt in die Fertigung als Großserie mit hunderten von Exemplaren im Monat.

ES IST NOCH EIN WEITER WEG

Und dann ist da das große Ganze: die Integration in den Luftverkehr, die Entwicklung von Zulassungsverfahren, Umweltaspekte, gesellschaftliche Akzeptanz, Geschäftsmodelle für den Betrieb, die Infrastruktur, um nur einige Aspekte zu nennen. Sollen Urban Air Verhicles tatsächlich zum Massentransportmittel für Menschen und Güter werden, so bedarf es eines wirtschaftlichen Ökosystems, dessen einzelne Elemente sich erst langsam abzeichnen und das nur im Zusammenspiel vieler Beteiligter entstehen kann.

Hier will Hamburg in Deutschland und Europa eine Vorreiterrolle übernehmen. Im Rahmen des 52. Hamburg Aviation Forums unterzeichneten die Hansestadt, Vertreter der Europäischen Innovationspartnerschaft für Smart Cities und von Eurocontrol im Juni eine Vereinbarung, die Hamburg offiziell zur Modellregion für die Erschließung ziviler Nutzungsmöglichkeiten von Drohnen- und anderen urbanen Luftverkehrstechnologien macht. In enger Zusammenarbeit von Industrie, Hochschulen und Behörden sollen Nutzungsszenarien für den systematischen Einsatz von Drohnen erarbeitet werden. Ein erster Ansatzpunkt für einen praktischen Einsatz ist zum Beispiel der Transport von Blutkonserven zwischen den Krankenhäusern der Stadt.

Sicherheit wird neben einem akzeptablen Lärmpegel der entscheidende Schlüssel für die Akzeptanz dieser neuen Form der Mobilität sein. Ob ein Stau in der Luft über dem eigenen Haus selbst bei noch so leisem Elektroantrieb für die Bevölkerung akzeptabler ist als der Lärm einer Schnellstraße, muss sich zeigen. Die Sicherheitsfrage ist noch weitgehend ungelöst. Weder gibt es Zulassungsverschriften für autonome Fluggeräte noch eine Vorstellung, wie das für den Luftverkehr unerlässliche Sicherheitsniveau nachgewiesen werden kann. Wie sich Fluggeräte etwa bei Sturm zwischen Hochhausschluchten verhalten, ist wenig bekannt. Die US-Luftfahrtbehörde FAA hat auf dem Uber-Kongress im Mai denn auch deutlich gemacht, dass ihr der Zeitplan des Unternehmens ziemlich egal ist und es in Sachen Sicherheit keine Kompromisse geben wird. Andererseits kann es wohl keinen Zweifel geben: Irgendwann werden Lufttaxis und Frachtdrohnen auch in Deutschland zum Bild großer Städte gehören.

DIE ZUKUNFTS-SERIE

Zum 25-jährigen Jubiläum von Aero International blicken wir in einer sechsteiligen Serie auf die Zukunft der Luftfahrt

Teil 1: Passagier & Kabine – wie sich das Flugerlebnis verändert

Teil 2: Industrie 4.0 – so werden Flugzeuge mit „intelligenten“ Bauteilen gefertigt

Teil 3: Urbane Mobilität & Elektroflug – ein neuer Luftverkehr im Kleinen

Teil 4: Überschallflug – die Söhne der Concorde werden erwachsen

Teil 5: Flughafen der Zukunft – die Entwicklung der Luftfahrt am Boden

Teil 6: Verkehrsentwicklung & Umwelt – beides gehört untrennbar zusammen

Das einsitzige, autonome Fluggerät Vahana von Airbus flog erstmals im Januar


Der CityAirbus soll noch dieses Jahr fliegen, er wird in Donauwörth entwickelt


FOTOS: AIRBUS (4), GARY MARSHALL

BLIND BLIND: HYBRID-LÖSUNG FÜR DEN LINIENVERKEHR

Vertreter der drei Firmen bei der Projektpräsentation


Der Eprobungsträger E-Fan X ist eine modifizierte BAe 146


Airbus, Siemens und Rolls-Royce haben sich für die Entwicklung des E-Fan X zusammengetan. Das Ziel: ein elektrisch angetriebenes Single-Aisle-Passagierflugzeug für Kurz- und vielleicht auch Mittelstrecken

Schon seit Jahren gibt es bei Airbus unter dem Namen E-Fan Forschungen zu Flugzeugen mit Elektroantrieb. Allerdings wurden bislang kleine, ein- oder zweisitzige Maschinen vorgestellt, die mit ihren Batterien nicht allzu weit kamen – deren letzte Ausbaustufe aber immerhin den Englischen Kanal überquerte. Siemens hat sich unter Leitung von Dr. Frank Anton zum Technologieführer bei elektrischen Flugmotoren entwickelt. Der zurzeit stärkste leistet 260 Kilowatt und wiegt dabei nur 50 Kilo. Rolls-Royce schließlich arbeitet daran, wie man Gasturbinen, die nach dem gleichen Prinzip wie heutige Jettriebwerke arbeiten, mit einem Generator zur Stromerzeugung kombinieren kann. All das soll nun im Projekt E-Fan X vereint werden. Aus der Erkenntnis, dass die Batteriekapazitäten für längere Flüge auf absehbare Zeit nicht reichen werden, entsteht die Idee für einen Hybrid-Airliner. Der Erprobungsträger, eine modifizierte BAe 146, soll 2020 fliegen. Eines seiner Triebwerke (später vielleicht auch ein zweites) wird durch einen 2000 Kilowatt starken Elektromotor ersetzt. Im Rumpfheck erzeugt eine Turbine den Strom dafür, eine zwei Tonnen schwere Batterie im Rumpf dient als Energiespeicher und zusätzlicher Energielieferant, wenn etwa beim Start Höchstleistung gefordert ist. Die Hybrid-Kombination soll Emmissionen verringern, aber auch den vom Flugzeug erzeugten Lärm. Weil nur eines der vier Triebwerke des Flugzeugs ersetzt wird, ist die Entwicklung und Erprobung des Antriebsstrangs relativ einfach möglich, ohne allzu viel Aufwand für die Entwicklung des Testflugzeugs zu betreiben. Die drei Partner entwickeln jeweils die ihre Fachgebiete betreffenden Segmente. Die Gestaltung des vom Siemens-Motor angetriebenen Fans und seiner Verkleidung, die wesentlichen Anteil an der Effizienz haben werden, übernehmen Rolls-Royce und Airbus gemeinsam.

Die Grafik zeigt die Komponenten des E-Fan X und welcher der drei Partner sie vorrangig entwickelt. Im Heck der BAe 146 erzeugt ein Turbinentriebwerk Strom, eine Batterie im Rumpf dient als Zwischenspeicher. Eine der vier Turbinen wird so modifiziert, dass sie von einem Elektromotor angetrieben wird. So kann das Konzept praxisnah erprobt werden


FOTOS: UBER/CORGAN, VOLOCOPTER, EMBRAER

FOTO: TOBIAS LEITENSTERN, ECRM, UBER/HUMPHREYS & PARTNERS