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Die Anzahl von verfügbaren Werkstoffen, die für die Luft- und Raumfahrt geeignet sind, ist überschaubar. Das liegt hauptsächlich daran, dass an die Werkstoffe enorme Anforderungen gestellt werden.

Zu den wichtigsten Eigenschaften zählen dabei:

• ein geringes Gewicht

• hohe Festigkeiten

• hohe Korrosionsbeständigkeit

Steht das Flugzeug auf dem Vorfeld in der prallen Sonne werden dabei sicher 70°C erreicht. Kurze Zeit später erreicht das Verkehrsflugzeug die Reiseflughöhe bei -55°C Außentemperatur. Diese Umwelteinflüsse muss der Werkstoff ohne Auswirkung auf seine Leistungsfähigkeit ertragen.

Der Werkstoff schlechthin für die Luftfahrt war und ist Aluminium. Bereits 1919 hob ein “Ganzmetall”-Flugzeug ab. Erst jetzt, knapp 90 Jahre später, wird erstmals ein Flugzeug (der Boeing 787 Dreamliner) verkauft, dessen Zelle komplett aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt.

Was also sind die Vorteile (und Nachteile) von Luftfahrtaluminium und weshalb setzen sich Faserverbundwerkstoffe zunehmend durch (auch bei schwierigen Bauteilen, z.B. Triebwerksschaufeln)? Andere Werkstoffe wie Luftfahrtstähle und Titan sind zwar auch wichtig, werden jedoch nur in Spezialbereichen mit extremsten Anforderungen eingesetzt (wg. Kosten, Gewicht) z.B. Fahrwerk, Militärluftfahrt.

Luftfahrtaluminium

Faserverbundwerkstoffe (composite materials)

In Zukunft wird Anteil der Faserverbundwerkstoffe in der Verkehrsluftfahrt aufgrund der großen Vorteile wohl stetig zunehmen.

Das nachfolgende Video zeigt, wie sich Boeing das neue Design für die Inneneinrichtung der Boeing B747-8 Interkontinental vorstellt. Orientiert hat man sich dabei am neuen Boeing B787 Dreamliner, aus dem einige Designelemente übernommen worden sind.

Sehr elegant wirkt die neue Brücke und die moderne LED-Deckenbeleuchtung, die ihre Farbe und Helligkeit stufenlos variieren kann. Ob später alle vorgestellten Ideen auch verwirklicht werden, müssen die Fluggesellschaften beim Kauf entscheiden. Zu sehen sind jedoch einige wirklich clevere Lösungen für den FLugzeuginnenraum, die für zusätzlichen Comfort sorgen.

Der Ölpreis nähert sich der magischen Grenze von 100 Dollar immer weiter an. Steigende Ölpreise treffen die Luftfahrt besonders hart. Bei den Fluggesellschaften machen Treibstoffkosten bereits heute einen großen Kostenfaktor aus, dessen Anteil zusätzlich jährlich wächst.

Zwar werden bereits die ersten Versuche unternommen Flugzeuge mit Biokraftstoffen zu betreiben, u.a. sind dafür jedoch enorme Anbauflächen nötig, die es so im Moment noch nicht gibt. Biokraftstoffe können daher nur einen kleinen Teil der nicht nachwachsenden Rohstoffe ersetzen.

Warum betreibt man Flugzeuge daher z.B. nicht mit Wasserstoffzellen und elektrischen Antrieben. Diese Idee wird zurzeit schon bei verschiedenen Forschungseinrichtungen und Unternehmen getestet. Große Mengen Wasserstoff können aner nur aus Erdgas gewonnen werden, dass jedoch auch wie Rohöl kein nachwachsender Rohstoff ist. Hier muss noch ein Weg gefunden werden um Wasserstoff auf „sauberen“ Weg herzustellen.

Auch Flugzeuge, die rein elektrisch betrieben werden bleiben im Moment ein Zukunftstraum. Es gibt bisher noch keine Möglichkeit eine hohe elektrische Energie auf leichtem und kleinen Raum zu speichern (Heutige Batterien sind zu schwer). Damit scheitert ein komplett elektrisches Flugzeug bis heute. Kerosin besitzt im Vergleich eine bisher nicht anderweitig erreichbare Energiedichte (d.h. wie viel Energie ein Kilogramm von diesem Stoff freisetzen kann).

Der heutige Standardtreibstoff, das Jet A1 Kerosin, bleibt daher auch weiterhin der nicht wirklich ersetzbare Treibstoff der Luftfahrt, der jedoch auf lange Sicht unbedingt durch alternative Kraftstoffe und Antriebe ersetzt werden muss. In erster Linie muss die (Preis-)Abhängigkeit von den Weltmärkten deutlich reduziert werden aber es müssen dabei auch die neu hinzugekommenen Anforderungen auf dem Bereich des Klima- und Umweltschutzes unbedingt erfüllt werden.

Siehe auch zum Thema Ölpreis:

http://www.spiegel.de/wirtschaft/0,1518,514868,00.html

Die Luftfahrt ist durch die Klimaschutzdebatte verstärkt in den Fokus der Öffentlichkeit geraten. Bis zu 2% des Treibhauseffektes werden durch die Luftfahrt verursacht. Hinzu kommt, dass der weltweite Luftverkehr jedes Jahr weiter wachsen soll, vor allem im asiatischen Raum. Es müssen daher weiter neue Triebwerkstechnologien entwickelt werden um die Emissionen weiter zu senken.

Aber bereits heute ist der Kerosinverbrauch von Flugzeugen bemerkenswert. Ein Paradebeispiel ist dabei der Airbus A380. Der umgerechnete Verbrauch beträgt hier 2,9l auf 100km auf einer transatlantischen Distanz, und dass bei einer Reisefluggeschwindigkeit von Mach 0,85. An der Luftfahrt führt also kein Weg vorbei.   

Aber die Rohstoffreserven sind jedoch begrenzt, und werden zur Neige gehen. Deshalb sind völlig neue Ansätze und Antriebskonzepte gefordert.

Als erstes kann man versuchen den Verbrauch und die Emissionen mit neuen Kraftstofftypen zu senken. Der Flugzeughersteller Boeing, die Fluggesellschaft Air New Zealand und der Triebwerkshersteller Rolls-Royce wollen deshalb im nächsten Jahr einen alternativen Biotreibstoff mit einer Boeing B747 testen (http://www.boeing.de/2007/070927.html).  

Als weitere Möglichkeit kann man ein neues Triebwerkskonzept entwickeln. Zurzeit wird an einem Openrotor-Konzept, auch “Propfan” genannt geforscht (Weiterer Blogartikel zu diesen Thema ).

Der Billigfliger Easyjet hat sich mit einem eigenen Flugzeugkonzept mit Namen Ecojet ins Gespräch gebracht(http://www.sueddeutsche.de/automobil/artikel/828/118689/). Bei diesem Flugzeug soll ein beträchtliches Einsparpotential möglich sein und die Technologien sind bereits vorhanden oder wären bis 2015 einsetzbar.

Die Umsetzung von neuen Ideen in marktreife Lösungen ist ein weiteres Problem. Von der Idee bis zum Produkt vergehen meist mehrere Jahrzehnte.

Eine sehr futuristische Idee haben Nasaforscher, Sie wollen Flugzeuge mithilfe von Supraleitern abheben lassen: http://www.heise.de/tr/artikel/92131. Und vielleicht überbrücken ja später Blended-Wing-Body-Flugzeuge mit Supraleiterantrieb große Distanzen über die Weltmeere.

Aber die Gebrüder Wright haben sich sicher auch niemals vorstellen können, dass sich aus ihrem Ein-Mann-Flugzeug

innerhalb eines Jahrhunderts Flugzeuge entwickeln, die mehr als 850 Passagiere mit fast 900 km/h von Kontinent zu Kontinent fliegen werden…

Nachdem dem Airbus vor einigen Jahren den Programmstart für den A380 bekannt gab (damals noch mit dem Namen A3XX), wollte man bei Boeing im Jahr 2005 nicht ohne passendes Gegenkonzept dastehen. Boeing beschloss daher eine Weiterentwicklung des sehr erfolgreichen Modells der B747-400.

Das Programm wurde mehrmals umbenannt, zeitweise hieß das Programm 747 Advanced, heute wird das Projekt unter dem Namen 747-8 weitergeführt. Dabei soll es eine Frachtervariante geben, die 747-8F (F = Freighter) heißt, und eine Passergierversion mit dem Namen 747-8I (I steht dabei für Intercontinental).

Die 8 im Programmnamen soll auf die Nähe zur Boeing B787 hinweisen, denn das 747-8 Projekt profitiert, vor allem technologisch, direkt vom neuen Dreamliner. Die B747-8 wird daher das gleiche Cockpit und gleiche Triebwerke (GEnx-2B67) wie die B787 haben. Darüber hinaus soll auch der Innenraum, in Anlehnung an die neue 787, komplett neu gestaltet werden (z.B. größere Fenster, eine regulierbare LED - Innenraumbeleuchtung)

Die 747-8 wird größer (länger, neues Flügeldesign) und schwerer als ihre Vorgänger, soll aber durch die neuen Technologien leichter, leiser und günstiger im Betrieb sein; hinzu kommt ein niederiger Anschaffungspreis als bei der Airbus A380. Und für Boeing fallen die Kosten für eine Weiterentwicklung deutlich geringer aus als für eine komplette Neuentwicklung.

Insgesamt liegen für beide Versionen (747-8F und 747-8I) bereits 90 Bestellungen vor. Die Lufthansa hat als Erstkunde insgesamt 20 neue B747-8I bestellt. Die ersten Flugzeuge sollen 2009/2010 in den Liniendienst gehen.

siehe auch:

http://en.wikipedia.org/wiki/Boeing_747-8

 Die Boeing B787 Dreamliner ist das neue Flagschiff von Boeing. Einen Traumstart legte er auf jeden Fall hin: mehr als 600 feste Bestellungen bevor der erste Prototyp überhaupt seinen Erstflug absolviert hat, einmalig in der bisherigen Zivilluftfahrt.

Aus diesem Grund wird Boeing den Dreamliner “in Serie” fertigen (16 Flugzeuge pro Monat sind wahrscheinlich angepeilt), mit Produktionsweisen, die der Automobilindustrie entsprechen.  Boeing baut das Flugzeug modulweise selbst zusammen, stellt die Einzelkomponenten aber nicht mehr selbst her [Fachbegriff: geringe Fertigungstiefe]: sehr Airbus-ähnlich. Dadurch werden die Kosten und Risiken auf die Zulieferer, die in der ganzen Welt sitzen, verteilt [und abgewälzt].

Dies bringt aber neue Herausforderungen mit sich:

A) Die Koordinierung der einzelnen Bauteile, z.B. Rumpfsektionen, Hydraulikpumpen auf Kompatibilität (Abmessungen, Anschlüsse etc.) aufeinander, die von unterschiedlichen spezialisierten Hersteller produziert werden.

B) und die rechtzeitige Lieferung der Bauteile [Fachbegriff: Just-inTime]: Fehlt ein Teil, gerät der gesamte Produktionsprozess in Stocken.

Zurzeit hat der Dreamliner wohl genau mit diesen Problemen zu kämpfen:

Das Flugzeuggewicht liegt noch ca 2-3% über dem gewünschten Gewicht, auf dem die Leistungsdaten (z.B. Reichweite) basieren. Die elektrischen und hydraulischen Systeme wurden noch nicht im gemeinsamen Zusammenspiel getestet. Und bei den Zulieferern treten Probleme in der Produktion aus.

Den Dreamliner, den man beim Rollout gesehen hat, war sozusagen ein “Kohlenstoff-Gerippe” mit einer lackierten Hülle. Das komplette Innenleben sowie die eigentliche Luftfahrttechnik hat noch gefehlt.

Der Erstflug des Prototypen wird sich deshalb weiter nach hinten verschieben (war aber beim A380 genauso). Gerüchte sprechen sogar von einer vielleicht 2-jährigen Verspätung bei den Auslieferungen an die Fluggesellschaften.

Trotzdem ist es beeindruckend in welchem Tempo die Boeing 787 entwickelt und gebaut wird, und letztendlich auch abheben und fliegen wird.

Im neuen Airbus A380 und der Boeing B787 Dreamliner  wird es wohl Standart sein: ein InFlight Entertainment für jeden Sitzplatz. Dies erhöht den Comfort für jeden Passagier und lässt die Zeit wie im Flug vergehen.

Wer bereits mit Signapore Airlines geflogen ist (z.B. Frankfurt - Signapore) wird das InFlight Entertainment (dass sich KrisWorld bei SIA-Signapore Airlines nennt) kennen. Mit einem Playstation-ähnlichem Controller kann man dabei zwischen Filmen, TV-Sendungen oder Videospielen (sogar Partien gegen andere Passagiere sind möglich) auswählen.

Diese Plattformen werden in Zukunft immer weiter ausgebaut. So wird es in Zukunft auch USB-Ports (z.B. für den IPod) und Stromanschlüsse für alle Sitze (auch in der Economy-Class) geben. Das Ganze kann dann auch per Touchsreen bedient werden und ist per Intranet/Internet angebunden.

Im A380 wird für ca. 6 Millionen Euro InFlight Entertainment-Elektronik eingebaut.  

Ein großer Hersteller für solche IFE - Systeme ist Panasonic. Das modernste System von Panasonic Avionics heißt eX2. Viele Fluggesellschaften haben diese System für ihre A380 ausgewählt.

Daneben bemüht sich Panasonic wieder Internet an Bord zu ermöglichen um so das ganze Produktportfolio aus einer Hand anbieten zu können (eigener Blog-Artikel zu diesem Thema).

siehe auch:

InFlight Entertaiment Präsentation von Virgin America (Video)

http://panasonic.aero/

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) stellte vor einigen Tagen ihren neuen Weltgesundheitsreport vor. Einen neuen Stellenwert nehmen dabei Seuchen ein. Sie stellen eine neue weltweite Bedrohung dar. In den letzen Jahren wurden dabei einige neue besonders agressive Krankheitserreger entdeckt.

Ein Mitschuld bei der schnelleren Ausbreitung trägt dabei der ständig wachsende Luftverkehr, der die Ausbreitung deutlich erleichtert und begünstigt:

Distanzen von mehreren tausenden Kilometern werden dabei innerhalb von wenigen Stunden überbrückt. Und auf Flughäfen und in Flugzeugen sind immer sehr viele Menschen auf Reisen, und dass alles auf sehr engen Raum.  

Das solche Epedemien nicht zu unterschätzen sind, verdeutlicht dass Beispiel SARS aus dem asiatischen Raum: durch die Epedemie entstanden Schäden und Kosten in Höhe von 60 Milliarden Dollar.

In modernen Verkehrsflugzeugen wird die Luft ständig umgewälzt und gefiltert. Dies verringert einer amerikanischen Studie zufolge das Ansteckungsrisiko auf einem Flug. Aber   ein Restrisiko bleibt bestehen.

In der nahen Zukunft wird man diesem Thema wohl deutlich mehr Aufmerksamkeit widmen als dies in der Vergangenheit der Fall war.

Die Verkehrsluftfahrt wird wohl der kritische Punkt bei der Seuchenbekämpfung bleiben.

siehe dazu auch:

http://www.aerztezeitung.de/docs/2007/08/24/23Internet05.asp?cat=/politik

Link zur Studie

Auch in den Vereinigten Staaten wird an einem Nurflügelflugzeug der Zukunft geforscht. Aber es ist “etwas” größer als der AC 20.30 aus Hamburg, nämlich knapp 7 Meter breit. Die grundsätzlich Rumpfform und die Triebwerkskonfirguration ist dabei sehr ähnlich. Auf dem Foto ist das Flugzeug bei Windkanaltests in den USA zu sehen.

Die eingesetzten Technologien in der Luftfahrt soll immer umweltschonender werden. Obwohl die Zahl an weltweiten Flügen jährlich steigt, sollen insgesamt immer weniger Schadstoffe ausgestoßen werden. Bei Triebwerken gibt es einen alten (aber bisher nicht verwirklichten) Ansatz: statt, (im Verhältnis) wenig Luft schnell zu beschleunigen (heutige Triebwerke) soll viel Luft langsam beschleunigt werden: dadurch sind bis zu 30% weniger Kerosinverbrauch möglich, das ganze nennt sich: Open Rotor oder auch Propfan

Aber natürlich gibt es auch einige beträchliche Nachteile bei diesem Konzept: das Ganze ist richtig LAUT und wie schützt man die Umgebung (das Flugzeug selbst) vor ablösenden Teilen, z.B. Schaufeln

aber: erste Versuchsträger gibt es bereits!

Hier gibt es einen interessanten Artikel zu diesem Thema  

einen weiteren Artikel dazu bei den Stuttgarter Nachrichten