Was­ser­stofflug­zeug Hy­Ze­ro ist Ge­win­ner der NA­SA/DLR De­sign Chal­len­ge

Mit dem Entwurf HyZero gewinnt das Team der RWTH Aachen im deutschen Teil der diesjährigen NASA/DLR Design Challenge. Diesmal widmete sich der Studierendenwettbewerb der Entwicklung eines Wasserstoff-Flugzeugs vor dem Hintergrund der Wasserstoffstrategie der Bundesregierung und des „Green Deals“ in der EU. Bereits zum fünften Mal forderte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit der amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA Studierende technischer Universitäten in Deutschland und den USA zu dem Ideenwettbewerb heraus. Mit der NASA/DLR Design Challenge fördern zwei der bedeutendsten Luftfahrtforschungseinrichtungen der Welt den grenzüberschreitenden Austausch der Studierenden.

„Mit dem diesjährigen IPCC-Bericht zum Stand des Klimawandels haben wir vor Augen geführt bekommen, wie wichtig es ist zu handeln“, sagt Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, die Vorstandsvorsitzende des DLR. „Die Studierenden im Wettbewerb haben beachtliche Impulse gesetzt, wie der klimaneutrale Luftverkehr von morgen aussehen kann und wie vielseitig sich zum Beispiel Wasserstoff dafür einsetzen lässt.“

In der diesjährigen Design Challenge sollten die Studierenden ein Kurz- und Mittelstreckenflugzeug für 150 Passagiere entwerfen, dass bis 2035 einsatzbereit sein könnte. Dabei waren Szenarien für eine 600 und eine 2.000 Kilometer weite Flugstrecke zu berücksichtigen für die anhand des Flugzeugentwurfs eine Gesamtenergiebilanz zu erstellen war. Den Siegern der RWTH Aachen gelang dies besonders gut. In ihrem Entwurf HyZero kombinierten sie einen Auftrieb erzeugenden Doppelrumpf mit verformbaren ultraglatten Laminar-Flügeln. Ein hybrider Antriebsstrang ermöglicht die Direktverbrennung von Wasserstoff ebenso wie die Stromgewinnung über Brennstoffzellen. Ein Wasserstofftank im Heck stellt den nachhaltig gewonnenen Brennstoff bereit. Ein zusätzliches Triebwerk am Heck nutzt den Grenzschicht-Effekt für einen besonders effizienten Antrieb. Insgesamt benötigt dieses Flugzeug rund 40 Prozent weniger Energie als von einem vergleichbaren konventionell angetriebenen Referenzflugzeug im Jahr 2035 zu erwarten wäre. An diesem Entwurf zeigt sich, dass die Zukunft der klimaneutralen Luftfahrt bei Flugzeugen liegt, die besonders wenig Energie verbrauchen, die zudem aus regenerativen Quellen bereitgestellt wird.

Sofern es wieder möglich ist, präsentieren die deutschen Gewinner bei einer gemeinsamen Veranstaltung mit der amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA ihre Arbeit neben den amerikanischen Siegern des Wettbewerbs. Zudem erhalten die prämierten Teams die Möglichkeit, auf dem Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress vorzutragen.

Platz 1: RWTH Aachen, HyZero – Sina Bahm, Lena Meinberg, Tobias Welsch, Simon Kotlarov, Malte Seibt, Johann Stürken

Platz 2: TU Dresden, HeRA – Marc Rodekamp, Daniel Helmert, Jonathan Bölk, Luckas Bach, Markus Lötzsch, Thomas Hanl

Platz 2: TU Berlin, CHANGE – Kotayba Al Rashwany, Ramón Beck, Florian Feldhahn, Lennart Kracke, Kristof Miertsch, Jan Frederik Nittka

Platz 2: Uni Stuttgart, Hy2Sky – Arian Mojaabi, Bianca Weber, Codrin Ciul, Maximilian Jansen, Samarth Srivastava, Shashank Sharma

Platz 3: TU Hamburg, MANTA – Ahmet Akyüz, Eduardo Zegarra Berodt, Ghassen Hajiri, Philip Salmang, Rhea Shah, Xiaowei Zhu

Das DLR und die NASA arbeiten seit langem eng zusammen. In der Luftfahrtforschung engagieren sich beide Partner besonders bei gemeinsamen Forschungsprojekten in den Bereichen Luftverkehrsmanagement, lärmarmes und klimaschonendes Fliegen. Ein Beispiel sind gemeinsame Testflüge in Deutschland zur Untersuchung der Emissionen nahhaltiger Luftfahrt-Kraftstoffe mit richtungsweisenden Ergebnissen.

An der NASA/DLR Design Challenge haben sich 2021 auf deutscher Seite 30 Studierende aus fünf Hochschulen beteiligt, darunter die RWTH Aachen, TU Dresden, TU Hamburg, TU Berlin sowie die Universität Stuttgart. Auf amerikanischer Seite gibt es ebenfalls eine zweistellige Anzahl Teilnehmer verschiedener Hochschulen. Auf beiden Seiten wird jeweils ein Siegerteam gekürt.

DLR – Forschung für einen klimaneutralen Luftverkehr

Die Folgen des Klimawandels fordern unser Handeln für einen klimaneutralen Luftverkehr. Dabei geht es um neue Technologien die auch in Zukunft eine globale Mobilität gewährleisten. Mit 25 Instituten und Einrichtungen in der Luftfahrtforschung treibt das DLR diesen Wandel mit nachhaltigen Technologien für eine zukunftsfähige umweltverträgliche Luftfahrt voran. Eine wichtige Rolle spielen dabei auch unsere Kompetenzen aus den Forschungsprogrammen Raumfahrt, Energie und Verkehr.

Das DLR verfügt über eine Systemkompetenz in der Luftfahrtforschung und sieht sich in der Funktion eines Architekten. Das Ziel des DLR ist eine „emissionsfreie Luftfahrt“ um die gesetzten Klimaziele zu erreichen. Dabei müssen die Forschungsergebnisse direkt in die Entwicklung neuer Produkte einfließen.

Auf dem Weg zum klimaverträglichen Luftverkehr besteht ein erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf, der einer kontinuierlichen Förderung und Unterstützung bedarf. Vieles davon muss in den Grundlagen erforscht, praktisch erprobt und zugelassen werden. Das DLR kann das mit Großanlagen wie seinen Forschungsflugzeugen, Antriebsdemonstratoren und Großrechnern. Im Jahr 2020 hat das DLR gemeinsam mit dem BDLI das Whitepaper ZERO EMISSION AVIATION veröffentlicht. Aktuell arbeitet das DLR an einer ZEROEMISSION-Strategie.