GATE
Green Aviation Technologies
Mit dem GATE Förderprogramm unterstützt Hamburg gezielt Luftfahrtprojekte, die helfen werden, das Fliegen nachhaltiger zu machen. Entworfen und durchgeführt hauptsächlich von kleinen und mittleren Unternehmen sowie Forschungseinrichtungen machen diese sechs Projekte Fortschritte in ganz unterschiedlichen Bereichen, von Wasserstoff-Leckagen über Antriebstränge bis hin zu Kabinenakustik und wiederverwertbare Flugzeugsitze.
Das Förderprogramm GATE (Green Aviation Technologies) umfasst ein Fördervolumen von €4 Mio. und wurde von Hamburg Aviation im Zuge der Initiative „Technology Roadmap“ mit entworfen und begleitet. GATE wird von der Stadt Hamburg durch die IFB Hamburg ermöglicht.
FAIRcraft: Die nachhaltige Flugzeugkabine von Morgen
CompriseTec GmbH, BFGF, Autoflug und Diehl Aviation
Die Designstudie „FairCraft“ untersucht einen neuen, umweltbewussten Ansatz beim Gestalten von Kabineninnenräumen. Hier wird das gesamte Kabinenkonzept aus Nachhaltigkeitsperspektive gedacht. Dabei sollen Materialien zum Einsatz kommen, die nicht nur recycelbar, sondern auch leichter sind. Denn in der Luftfahrt bedeutet ein geringeres Gewicht auch weniger Treibstoffverbrauch. Damit birgt das FairCraft-Konzept erhebliche Potenziale, Flugzeugemissionen einzusparen.
Dabei ist FairCraft so konzipiert, dass trotz des großen Sparpotenzials das Komfortgefühl der Passagiere gesteigert werden soll. Ein angenehmeres Raumklima wird durch ein zentrales Belüftungssystem und ergonomischeres Lichtkonzept ermöglicht. Gleichzeitig sorgen die verwendeten Textilen für ein organischeres Feeling in der Kabine als bisherige Sitzlösungen, die auf traditionelle Aluminiumkomponenten aufbauen.
FairCraft ist aus einer Cross-Cluster Initiative von Hamburg Aviation und der Hamburger Kreativ Gesellschaft hervorgegangen.
Hydroleak: Wasserstoff Leckagen aufspüren
3D.aero GmbH, TU Hamburg
Mit fortschreitender Innovation in der Mobilität wird Wasserstoff als Fahrzeugtreibstoff künftig eine bedeutende Rolle spielen. Diese neue Entwicklung erfordert angepasste Sicherheitskonzepte, denn H2 ist hochflüchtig und explosiv. Das Projekt Hydroleak erforscht eine neue Methode, Wasserstoff Leckagen in Tanks oder Rohren schnell aufzuspüren. Das optische Detektionssystem Hydroleak wird als tragbares Gerät dem Bodenpersonal ermöglichen, schnell und effizient manuell nach Leckagen zu suchen. Ein Background-Oriented-Schlieren (BOS) Verfahren erlaubt eine schnelle Detektion und dreidimensionale Lokalisierung von H2-Leckagen und dessen Bewertung.
Mit Hydroleak wird ein Kamerabild in Echtzeit ausgewertet und angereichert mit visuellen Informationen auf einem Bildschirm ausgegeben. Die zugrundeliegenden Analyseverfahren werden sowohl durch KI als auch durch Informationen aus dem digitalen Zwilling des Wasserstoffsystems unterstützt. Die bidirektionale Kopplung der lokalen Daten mit dem digitalen Zwilling erlaubt zudem einen Datenaustausch, um die Leckage im Kontext eines Anlagemodells zu spezifizieren und zu dokumentieren.
Somit kann Hydroleak einen wichtigen Beitrag zur Sicherheit bei der Arbeit mit Wasserstoff leisten.
CATECO: Noise Cancelling in der gesamten Kabine
Airbus, DLR, HAW Hamburg
In der Zukunft sollen insbesondere Regionalflugzeuge mit flüssigem Wasserstoff angetrieben werden, entweder durch die Verbrennung in einem Triebwerk oder elektrisch mittels einer Brennstoffzelle. Während Wasserstoff-Antriebe zwar einerseits die C02-Emissionen drastisch senken können, erzeugen sie andererseits bevorzugt ihren Vortrieb mittels offener Rotoren. Diese verursachen wiederum mehr Lärm als die heutigen geschlossenen Turbinen.
Das Projektkonsortium Airbus, HAW Hamburg und Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt CATECO entwirft daher ein neues System zur Bewertung von verschiedensten Kabinen- und Antriebskonfigurationen hinsichtlich ihrer akustischen Eigenschaften mittels Simulation. Das Ziel: den künftigen Geräuschpegel in der Kabine von möglichen Flugzeugen mit Propellerantrieb auf dem heutigen Niveau von Jetantrieben zu halten. Airlines werden ihren Kunden zwar das Reisen in neuen, nachhaltigeren Propellermaschinen anbieten, ihnen aber keinen gestiegenen Geräuschpegel während des Flugs zumuten wollen.
Dazu wird im Projekt CATECO auch ein neues System zur Schallreduktion in der Kabine entworfen. Die Active Noise Cancelling Technologie ist vielen Reisenden schon bekannt als Verfahren, um Kopfhörer „schalldicht“ zu machen. Hier werden akustische Signale aus der Umgebung durch künstlich erzeugte Schallwellen aktiv ausgelöscht.
CATECO untersucht Ansätze, diese Idee auf die gesamte Kabine anzuwenden. Denn das Reisen soll für den Passagier grüner, jedoch nicht lauter werden.
MIWa: MBSE-basierte Integration & Variantenbildung von Wasserstoffkryodrucktanksystemen
Centerline GmbH, DLR, HAW Hamburg
Flüssigwasserstoff bietet als möglicher Treibstoff großes Potenzial, C02-Emissionen in der Luftfahrt zu verringern. Aber welche Lösungsansätze und Systemarchitekturen sind am besten geeignet, um LH2 als Treibstoff einzusetzen? Eine entwicklungsperspektivische Antwort auf diese weitreichende Frage ist noch nicht in Sicht. Zudem wird der Weg dorthin dadurch erschwert, dass das Gesamtsystem „wasserstoffangetriebenes Verkehrsflugzeug“ extrem komplex ist.
Um die Vielzahl an verschiedenen Konfigurationsmöglichkeiten für einen optimalen Flugzeuggesamtentwurf untersuchen zu können, entwickelt das Projekt MIWa ein digitales MBSE-Systemmodell, welches sowohl zur Integration von Wasserstoff-Kryodrucktanksystemen im Flugzeug als auch zur Auslegung und zum Benchmarking verschiedener Varianten genutzt werden kann. Die Verknüpfung mit parametrisierten 3D-Geometrie- und Simulationsmodellen ermöglicht zusätzlich eine Analyse und Bewertung der Design-Varianten in räumlicher Darstellung.
H2-Finity: Ein skalierbarer Brennstoffzellenantrieb
Teccon Consulting & Engineering GmbH, ZAL GmbH, mb + Partner, Thelsys GmbH
Das Projekt H2-Finity erforscht und entwickelt einen hybrid-elektrischen Antrieb, der Wasserstoff als Treibstoff nutzt. Der Antrieb soll sich durch eine hohe Flugleistung, Schadstofffreiheit und geringe Lärmbelastung auszeichnen. Vorerst wird dieser für 25 kg Drohnen und im Weiteren für Kleinflugzeuge in der 120 kg Klasse entwickelt und getestet.
Neue Technologien erfordern grundlegend neue Lösungen, in denen die Technologiebausteine synergetisch miteinander kombiniert werden. Der gesamte Entwicklungsprozess bei H2-Finity wird Luftfahrt konform definiert und als zukünftiges Auslegungssystem zertifiziert. So kann je nach Fluggerät eine Auslegung definiert und bestimmt werden, ohne erneut große Zulassungsaufwände notwendig zu machen.
CCH2
Treo - Labor für Umweltsimulation GmbH, CompriseTec GmbH
Grüner Wasserstoff als nachhaltiger Treibstoff für die Luftfahrt: Dieser vielversprechende Ansatz bringt viele neue Herausforderungen mit sich. Da in der Luftfahrt die Sicherheit der Fluggäste und Crew an erster Stelle steht, hat die Entwicklung von präzisen Testverfahren einen sehr hohen Stellenwert. Das Projekt CCH2 untersucht Ansätze für Testszenarien und -umgebungen, damit neue für Materialien und Komponenten ausreichend geprüft werden können.
Dabei spielen die chemischen Eigenschaften von H2 eine große Rolle. Ein Beispiel ist die sogenannte Permeabilität von Wasserstoff. Als Gas ist es extrem flüchtig und kann sogar Materialien durchdringen, die für Wasser oder Kerosin undurchlässig sind. Dieses stellt Flugzeugingenieure vor großen Herausforderungen, da mit neuen Materialien und Verfahren gearbeitet werden muss, die bisher unzureichend untersucht sind.
Hier wird CCH2 einen wichtigen Beitrag leisten, indem es die Voraussetzungen für neue Teststrategien schaffen wird.
