ILA: Forscher stellen Konzepte für Luftfahrt der Zukunft vor

Berlin - Zwischen Vorspeise und Hauptgang tischte Chris Emerson seinen Gästen beeindruckende Zahlen auf. 28.200 neue Passagier- und Frachtmaschinen dürften die Airlines der Welt in den kommenden 20 Jahren ordern, so die Prognose vom Airbus-Chefstrategen. Der Flugzeugbauer hatte Journalisten vor der Internationalen Luftfahrtausstellung (ILA) in ein großes Berliner Hotel geladen. Und natürlich nutzte Emerson die Gelegenheit für eine optimistische Vorausschau.

"Der Luftverkehr hat sich in der Vergangenheit alle 15 Jahre verdoppelt", frohlockte der Amerikaner. Und dieser Trend werde sich - vor allem durch das Wachstum von Schwellenländern wie China - auch mindestens in den kommenden zwei Jahrzehnten so fortsetzen. Im Jahr 2030 werden, so die Airbus-Prognose, fünf Milliarden Menschen weltweit zur Mittelklasse zählen. Und sie alle sind aus Sicht der Firma potentielle Flugzeugnutzer.

Bei Boeing präsentieren die Verantwortlichen ähnliche Voraussagen für die Verkehrsentwicklung. Gleichzeitig will die Luftfahrtbranche bis zum Jahr 2050 ihre CO2-Emissionen halbieren. Darauf hat sich der Industrieverband Air Transport Action Group festgelegt. Um weniger Kohlendioxid-, Stickstoff- und Lärmemissionen zu erreichen, arbeiten Wissenschaftler, Fluglinien und Hersteller auch im europäischen Verbund Acare (Advisory Council for Aviation Resaerch and Innovation in Europe) zusammen, der Vorgaben der EU-Kommission (Flightpath 2050) umsetzen soll.

Mehr Wachstum, weniger Emissionen - wie soll das zusammenpassen? Genau hier liegt die große Herausforderung für die Hersteller.

Bisher arbeiten die Konzerne vor allem daran, ihre existierenden Modelle zu verbessern. So hat Airbus dem Traditionsmodell A320 eine Überholung verpasst. Die als "neo" ("New Engine Option") vermarktete Variante spart - unter anderem dank sogenannter Sharklets an den Flügeln - bis zu 15 Prozent Sprit. "Mit mäßigem Aufwand ist das eine riesige Verbesserung", jubelt Airbus-Forschungschef Axel Krein.

"Wir nähern uns den physikalischen Grenzen"

Doch irgendwann muss die Evolution in der Luft durch eine Revolution abgelöst werden - weil sich bestehende Flieger nur noch mit großem Aufwand verbessern lassen. "Wir nähern uns den physikalischen Grenzen bei der Effizienz", warnt Chris Emerson. Rolf Henke, Luftfahrtvorstand beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), drückt es so aus: "Die heutigen Flugzeuge sind einfach schon ziemlich gut."

Daraus ergeben sich zwei Probleme: Neue, experimentelle technische Konzepte dürften zum Zeitpunkt ihrer Einführung schlechter abschneiden als alte, ausgefeilte. Das sei fast zwangsläufig, sagt Krein. Damit gibt es für die Hersteller aber nur wenig Anreiz, spektakuläre Studien auch in die Praxis umzusetzen. Hinzu kommt: Welche Airline würde noch ein traditionelles Modell kaufen, wenn der Jet der Zukunft nur ein paar Jahre vor der Markteinführung steht?

Spektakuläre Ideen dienen einstweilen vor allem der Öffentlichkeitsarbeit. An ihrem ILA-Messestand zeigen etwa die DLR-Luftfahrtforscher ihren "Space Liner". So heißt das Konzept für ein Raketenflugzeug, das mit Wasserstoff und Sauerstoff in den Tanks die Strecke zwischen Europa und Australien in 90 Minuten bewältigen soll. Doch selbst mittelfristig werden solch spektakuläre Konzepte in der Praxis wohl kaum eine Rolle spielen. "Die hochglänzenden Hyperschallflieger sind nicht die Lösung. Und Wasserstoff werden wir wohl bestenfalls in Brennstoffzellen sehen", gesteht DLR-Vorstand Henke ein - die könnten zum Beispiel elektrischen Strom für die Bordsysteme erzeugen.

Für Airbus will sich Axel Krein noch nicht festlegen, welche Art von Fliegern nach 2030 um die Welt jetten. Wie wäre es zum Beispiel mit Nurflüglern, also Maschinen, in denen es die klassische Trennung zwischen Rumpf und Flügel nicht mehr gibt? Die Konkurrenz von Boeing entwickelt gemeinsam mit der Nasa das Modell X-48, das als Modell Flugtests absolviert hat. In Deutschland befassen sich unter anderem Studenten der HAW Hamburg mit der Planung für einen Nurflügler.

"Solche Triebwerke kann man nicht einfach unter einen Flügel hängen"

"Das Konzept würde eine signifikante aerodynamische Verbesserung bringen", sagt Airbus-Forschungschef Krein - und sieht doch ein Problem: "Für solche Maschinen sind wartungsfreie Triebwerke nötig." Und die seien bisher einfach nicht verfügbar. Bei den Triebwerken wird am Flugzeug der Zukunft dennoch so einiges passieren. Ingenieure denken zum Beispiel über sogenannte Open-Rotor-Konzepte nach. Das sind riesige, offen liegende Triebwerke, in denen sich Propeller gegenläufig drehen.

Diese Aggregate versprechen zwar deutlich mehr Effizienz. Die in ihrem Inneren wirkenden Kräfte belasten aber die Flugzeugstruktur in bisher ungekanntem Ausmaß. "Solche Triebwerke kann man nicht einfach unter einen Flügel hängen", sagt Axel Krein. Wer die Antriebe ins Flugzeug selbst integriert, muss wiederum mit dem Lärm fertig werden. Statt einiger weniger große Triebwerke wären auch Modelle denkbar, in denen zahlreiche kleinere Aggregate in der Flugzeugoberfläche integriert sind.

Apropos Flugzeugoberfläche: Hier soll in Zukunft das Strömungsverhalten der Luft verbessert werden. Statt turbulente Wirbel sollen sogenannte laminare Ströme den Flügel umtosen. Das DLR hat dazu gerade das Forschungsprojekt "LamAiR" abgeschlossen. Das dabei entwickelte Flugzeugkonzept verfügt zum Beispiel über Flügel mit umgekehrter Pfeilung - so, als hätte ein Kind seinen Modellbaukasten falsch zusammengesetzt. Die Oberfläche des Seitentriebwerks soll wiederum mit Millionen von haarfeinen Löchern überzogen werden - über die eine Pumpe Luft absaugen soll - um so den Spritverbrauch zu senken.

Fliegen werden wohl auch die Jets der Zukunft mit Kerosin - wobei die Branche den Anteil an Biosprit steigern will. Airbus-Forschungschef Krein hält etwa eine Beimischung von 25 bis 30 Prozent bis zum Jahr 2030 für möglich. Beim Bauhaus Luftfahrt, einer von vier Luftfahrtunternehmen und dem Freistaat Bayern finanzierten Konzeptschmiede, will man dagegen mit Elektrokraft reisen.

Die Luftfahrtvisionäre zeigen auf der ILA das Modell des batteriebetriebenen "Ce-Liners". Das 43 Meter lange Flugzeug mit seinen gebogenen Flügeln ("C-Wing") könnte im Jahr 2035 Platz für 190 Passagiere bieten. Unter ihren Sitzen, in der Frachtbucht, sollen bis zu 16 mit Lithium-Akkus gefüllte Container die Energie für bis zu 1600 Kilometer lange Reisen liefern. Einmal am Ziel angekommen, werden die Batterien ausgetauscht. Ähnliches hatte EADS bereits im vergangenen Jahr mit seinem Konzept "VoltAir" vorgeschlagen. Das Problem daran: Die heute verfügbaren Akkus haben nur einen Bruchteil der für den Plan nötigen Energiedichte.

"Das ist eine plausible Möglichkeit, wie so ein Flugzeug aussehen könnte", verteidigt Projektmitarbeiter Arne Seitz das Konzept. Theoretisch tauglich sei es für etwa 79 Prozent aller geflogenen Verbindungen. "Auf der Langstrecke muss man sich andere Dinge überlegen, keine Frage." Der Bauhaus-Flieger sei vor allem als Denkanstoß zu verstehen, sagt Seitz.

Eine interessante Veränderung für den Innenraum sieht das Konzept ebenfalls vor. Wenn der Jet nicht voll ausgebucht ist, kann die Besatzung ihren Gästen einfach zu mehr Fußraum verhelfen: Überflüssige Sitze werden einfach eingeklappt und weggestellt.