Ausgabe 2 / April – Juni 2016 / ISSN 0173-6264 B 13716 / EUR 5,– / SFR 9.–
Luft- & Raumfahrt
Informieren • Vernetzen • Fördern
Einzigartig, leise und
sauber – dank MTU
15 Prozent weniger Kraftstoff, 15 Prozent weniger CO2 -Emissionen und nur mehr halb
so laut: Der Getriebefan ist die Zukunft der Luftfahrt. Die einzigartige schnelllaufende
Niederdruckturbine der MTU macht es möglich. Die Technologie überzeugt: Die
PurePower®-Triebwerksfamilie von Pratt & Whitney ist die erste Wahl für die neue
Generation von Regional- und Single-Aisle-Flugzeugen.
www.mtu.de
Umweltfreundlicher
durch die Lüfte –
die neue A320neo
Der Weg nach oben – mit Ariane 6
Synthetische Treibstoffe
für nachhaltiges Fliegen
Interview mit ESA-Generaldirektor
Johann-Dietrich Wörner
Anzeige
2
Editorial
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bild: Michael Griebler
Alisa Wilken
DGLR-Kommunikation
Inhalt Ausgabe 2 / 2016
Vorwort. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Meldungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 – 7
Eine neue Ära
der „Luft- und Raumfahrt“
Luftfahrt
Militärische Luftfahrtstrategie I Neues Airbus-Werk in China
125 Jahre Menschenflug I Flugsicherheit
Eröffnung ZAL TechCenter I Gepäckabgabe I-drop
Raumfahrt
Abschied von Lander Philae I EDRS
Gravitationswellen nachgewiesen I LISA Pathfinder
Sentinel 3-A I Erste deutsche Astronautin gesucht
Ein Jahr im All – Scott Kelly wieder gelandet I ExoMars DGLR Neues Präsidium für die DGLR
Verleihungen: Eugen-Sänger- und Otto-Lilienthal-Medaille
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THE GLOBAL SHOW
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Titelthema:
Die neue A320neo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 – 19
Liebe Leserinnen und Leser,
Bild: Lufthansa
in der Luft- und Raumfahrt gibt es jeden Tag neue Perspektiven,
neue Erfindungen, neue Technologien. Die Menschen erreichen
immer neue, vorher nicht für möglich gehaltene Ziele in der Luft
oder im Weltraum. Das bringt eine Faszination mit sich, die wir für
Sie in diesem Magazin einfangen wollen.
Wie Sie gesehen haben, ist die Einführung der A320neo unser
­erstes Titelthema. Die A320neo beruht auf der ersten A320, die
schon 1988 erstmals ausgeliefert wurde. Ähnlich haben wir es
auch mit unserem Magazin „Luft- und Raumfahrt“ gemacht.
Nach 25 Jahren übernehmen wir jetzt die Redaktion selber und
kommen mit einem neuen, überarbeiteten Magazin heraus.
Wir haben es uns zum Ziel gesetzt, Ihnen eine frische, moderne
„Luft- und Raumfahrt“ mit spannenden Themen und Inhalten zu
präsentieren. Wie auch zuvor bekommen Sie in diesem Heft Hintergrundinformation zu Themen aus der Luft- und Raumfahrt.
­Darüber hinaus bieten wir Ihnen verstärkt Berichte aus der DGLR.
Wir präsentieren Ihnen Bezirksgruppen und Fachbereiche, zeigen
Ihnen Möglichkeiten zur Vertiefung Ihrer Interessen auf und bieten Blicke hinter die Kulissen von Nachwuchsprojekten.
In dieser ersten Ausgabe geht es zum Beispiel um die Entwicklung
der Ariane-Trägerraketen mit besonderem Fokus auf die neue
­Ariane 6. Wir klären Sie über den Einsatz synthetischer Flugtreibstoffe auf und inwieweit sie sich derzeit rentieren. Außerdem haben
wir für Sie ein Interview mit dem neuen ESA-Generaldirektor
­Johann-Dietrich Wörner geführt. In den Berichten über unsere
­Bezirksgruppe Braunschweig und die Nachwuchsgruppe IFSys
­erfahren Sie mehr über die DGLR.
So bricht jetzt für dieses Magazins, die „Luft- und Raumfahrt“ eine
neue Ära an. Wir starten mit diesem Magazin einen Neuanfang und
hoffen, dass Sie genauso überzeugt sind wie wir. Wenn Sie noch
Fragen haben, dann senden Sie uns eine E-Mail an kommunika­
[email protected]. Ansonsten lehnen Sie sich entspannt zurück und
genießen Sie die Faszination Luft- und Raumfahrt.
Ihre Alisa Wilken
FOR GENERAL AVIATION
Friedrichshafen | Germany | April 20 – 23, 2016
www.aero-expo.com
Luftfahrt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 – 27
Synthetische Treibstoffe für die Luftfahrt
Aeroelastik im Flugzeugbau
20
24
Raumfahrt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 – 36
Der Weg nach oben mit Ariane 6
Interview mit Johann-Dietrich Wörner
Das Deutsche Zentrum für Satelliten-Kommunikation
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34
Vorstellung FB / BG: Bezirksgruppe Braunschweig . . . 38 – 39
Nachwuchsgruppe: IFSys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 – 42
Technischer Artikel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 – 47
Exposé: Kognitive Systemarchitektur zur UAV-Missionsplanung
Veranstaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 – 52
Termine 2016
48
DGLR-Jahresempfang49
Raumfahrthistorisches Kolloquium
50
Auftakt "Luftfahrt der Zukunft"
51
Modellbasierte Softwareentwicklung
52
Personalia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 – 57
Neumitglieder und Danksagung
54
Geburtstage56
Nachruf und Todesfälle
57
Impressum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Supported by
EDNY: N 47 40.3
E 009 30.7
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Inhalt
Die neue A320neo: S. 14 – 19
Kraftvoll,
präzise, sicher.
Ariane 6: S. 28 – 31
Synthetische Treibstoffe: S. 20 – 23
Interview mit Johann-Dietrich Wörner: S. 32 / 33
Experten-Netzwerk DeSK: S. 34 – 36
Aeroelastik im Flugzeugbau S. 24 – 27
Powered by Tiger·tec® Silver
Verbinden Sie mit der neuen Walter
BLAXX Fräser-Generation Produktivität
und absolute Präzision. Setzen Sie damit
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4
Vorwort
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bild: Gregor Hübl, Köln
Sehr geehrte Leserinnen und Leser,
liebe Mitglieder der DGLR,
mit diesem Heft erhalten Sie die erste Ausgabe der „Luft- und Raumfahrt“ komplett
aus DGLR-Hand. Der DGLR-Geschäfts­
stelle, insbesondere dem Generalsekretär
Philip Nickenig und der Kommunikationsmanagerin Alisa Wilken ist für die Umsetzung der vom Präsidium beschlossenen
Pläne zu danken. Wir glauben, dass dies
nicht nur ­finanziell, sondern vor allem auch
inhaltlich der richtige Weg ist. Wir möchten
unseren Mitgliedern und auch den anderen
Lesern (die hoffentlich alle noch Mitglieder
werden!) ein professionelles, modernes, aktuelles Medium in die Hand geben, das unser Motto am besten darstellt: Informieren,
Vernetzen, Fördern.
Ein solcher Neuanfang ist eine gute Gelegenheit für eine Statusanalyse: Die Luftund Raumfahrt in Deutschland steht vor
mehreren Belastungsproben. Die industrielle Landschaft hat sich in den letzten Jahren stark verändert. Mit Gründung der
EADS (heute Airbus Group) und zeitgleicher Insolvenz des letzten großen nationalen Herstellers Dornier haben sich die Rollen der Akteure und damit die Ausrichtung
des deutschen Standortes geändert. Neben der Triebwerksindustrie haben sich die
Zulieferer weiterentwickelt und sind in
­allen Programmen der Luft- und Raumfahrt
weltweit vertreten – es wird aber eine
span­nende Frage der Zukunft sein, ob das
ausreicht, sich in künftigen Großprogrammen als Mitverantwortung tragender Partner zu behaupten. Die Finanzierung von
Forschung und Entwicklung hat in Deutsch­
land immer einen hohen Stellenwert ge­
habt, hierfür ist der Politik sehr zu danken.
Dies im Umfang aufrecht zu erhalten, bei
allen aktuellen Problemen in der Finanzoder auch Flüchtlingskrise und es außerdem inhaltlich anzupassen, zum Beispiel im
Kontext der Energiewende und des Klimawandels, ist eine Aufgabe der Zukunft.
Den Entscheidungsträgern in Firmen, Instituten, Lehrstühlen, Forschungseinrichtungen und politischen Bereichen mit Ein-
fluss auf die Luft- und Raumfahrt ist in
dieser Gemengelage aus gesellschaftlichen, industriellen und politischen Fragestellungen viel Geschick, Mut, und eine
glückliche Hand zu wünschen. Nur so können wir gestärkt in die nächsten Jahre gehen. Die DGLR begleitet diese Prozesse.
Sie ist nicht nur Teil, sondern aktives Bindeglied in den Netzwerken. Wir stellen das
Forum, in dem die obigen Themen diskutiert werden und wir informieren diejenigen
Entscheider in Industrie, Wissenschaft,
Forschung und Politik, die auf unsere Erfahrung setzen.
Im Februar habe ich an der Feier zur Übergabe der A320neo von Airbus an die Lufthansa teilnehmen dürfen, dem Flugzeug,
das uns in der näheren Zukunft begleiten
wird. Während der Reden, des Geschenkeaustauschs und des nachfolgenden Fototermins kam Freude über das bisher Erreichte auf. Es zeigte den Weg, den wir in
der Luftfahrtforschung bereits beschritten
hatten und auch, dass noch viel vor uns
liegt – dem Wunsch folgend, die Luft- und
Raumfahrt weiterhin spannend, attraktiv
und faszinierend zu gestalten. Eine Politikerin sagte in diesem Zusammenhang,
dass sie zunächst reserviert gegenüber
der Luftfahrt gewesen wäre, sie aber die
Begeisterung teilen könne, seitdem sie einmal unter dem Flügel einer A380 gestanden hat. Ein solches Erlebnis wünsche ich
allen, die Sehnsucht nach der Faszination
Luft- und Raumfahrt verspüren oder sie
zum ersten Mal erfahren wollen. Besuchen
Sie daher die ILA in Berlin im Juni und erleben Sie die Luft- und Raumfahrt hautnah!
Dieses Jahr ist das Lilienthal-Jahr, wir feiern „125 Jahre Menschenflug“. Den gab es
vorher ja auch schon, angefangen bei Daedalus und Ikarus, aber es waren die Brüder
Lilienthal, die dies wissenschaftlich und
auch technisch angingen. Geehrt wird Karl
Wilhelm Otto Lilienthal neben den wissenschaftlichen Abhandlungen vor allem für
seine Gleitflüge. Dabei wird häufig überse-
Prof. Dipl.-Ing. Rolf Henke
Präsident der DGLR
hen, dass sein Ziel das angetriebene Fluggerät war. Er wollte längerfristig mit Antrieb steigen und nicht nur gleiten, hat
Konzepte dafür entworfen und Boden­
testeinrichtungen gebaut. Wer weiß, wie
weit er gekommen wäre, hätte der Strömungsabriss auf seinem letzten Flug seinem Forscherdrang im Alter von nur 48
Jahren nicht ein zu frühes Ende gesetzt.
Die DGLR wurde erst 16 Jahre nach dem
Tod Otto Lilienthals gegründet. Als „technisch-wissenschaftliche Gesellschaft“ sehen wir uns aber durchaus in seinem Sinn
aufgestellt; nicht etwa durch eigene Forschung innerhalb unserer Gesellschaft,
sondern indem wir getreu unserem Motto
über technisch-wissenschaftliche Themen
informieren, die Handelnden vernetzen,
und das Vorgehen insgesamt fördern.
Zurück zu diesem Heft, zum Beginn einer
neuen „Luft- und Raumfahrt“, in der Sie
­einige der hier gerade beschriebenen Themen wiederfinden werden. Wir, das Präsidium der DGLR und die Geschäftsstelle hoffen sehr, dass Ihnen das Heft gefällt, dass
Sie es als Weiterentwicklung des bisherigen begrüßen und dass Sie uns in Zukunft
treu bleiben. Wir sind auf dem Weg zur
„DGLR 4.0“. Über eine Diskussion mit
­Ihnen über diese und noch mehr Themen
freue ich mich – wir sehen uns hoffentlich
alle auf dem diesjährigen Luft- und Raumfahrtkongress vom 13. bis 15. September in
Braunschweig.
Ihr Rolf Henke
Meldungen – Luftfahrt
5
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Erste Militärische Luftfahrtstrategie veröffentlicht
Eine Strategie für die militärische Luftfahrt
zu erstellen ist schon aus dem Grund wichtig, dass die Entwicklung von neuen Flugzeugen, Hubschraubern oder anderen System viele Jahre in Anspruch nimmt. So
erreicht zum Beispiel in den nächsten zehn
Jahren der Transporthubschrauber CH53
das Ende seiner Nutzungsdauer. Durch die
Bild: Luftwaffe / Metternich
Am 19. Januar 2016 hat das deutsche Verteidigungsministerium die erste Militärische Luftfahrtstrategie veröffentlicht. Sie
ist Teil der Luftfahrtstrategie der Bundesregierung von 2014 und definiert, über
­welche Fähigkeiten die Bundeswehr in der
Luftfahrt verfügen muss und welche
optio­nal sind. Damit einhergehend werden
die Schwerpunkte der deutschen Rüstungspolitik identifiziert.
Priorisierung der Fähigkeiten in der Strategie wird für solche Fälle der aktuelle und
zukünftige Handlungsbedarf identifiziert.
Dabei arbeitet die militärische Forschung
und Entwicklung seit vielen Jahren mit internationalen Partnern zusammen. Erfahrungen zeigen jedoch, dass diese Kooperationen eine Neuausrichtung benötigen.
Nach dem Lead-Nation-Prinzip soll laut
Strategie pro Projekt ein Land die Führungsrolle übernehmen.
So möchte Deutschland die Führung zur
Entwicklung einer waffenfähigen Aufklärungsdrohne übernehmen. Die Militärische
Luftfahrtstrategie sieht darin eine Schlüsselkompetenz, die durch industrielle Bei­
träge aus Deutschland geprägt werden soll.
Der Eurofighter – eine Gemeinschaftsproduktion von
Deutschland, Spanien Italien und Großbritannien
In Deutschland arbeiten fast 100 Firmen
mit über 22.000 Mitarbeitern in der wehrtechnischen Luftfahrt. •
Neues Airbus-Auslieferungswerk für China
Bild: Airbus S.A.S.
Dort sollen ab Ende 2017 die Lang­
streckenflugzeuge des Typs A330 fertig
­gestellt und ausgeliefert werden. Die Passagierflugzeuge werden in Toulouse in Frankreich gebaut und dann nach China gebracht,
wo sie ­lackiert und innen ausgestattet wer-
den. Außerdem finden dort die Testflüge und
später die Übergabe an den Kunden statt.
Die A330 wird von vielen chinesischen
Fluggesellschaften genutzt. Kurz vor dem
offiziellen Baubeginn des Auslieferungswerkes in Tianjin bestellte Air China zwölf
A330-300-Maschinen für einen Listenpreis von 2,7 Milliarden Euro. Das durchschnittliche Wachstum des innerstaatlichen Luftfahrtmarktes in China liegt
derzeit bei 6,9 Prozent, das für den inter­
nationalen Markt bei 6,8 Prozent. Diese
Werte liegen deutlich über dem weltweiten
Durchschnitt von 4,6 Prozent.
Neben dem neuen Werk besitzt Airbus
­bereits ein weiteres Werk in Tianjin. Hier
baut Airbus Flugzeuge des kleineren Mittelstreckenmodells A320. •
Bild: Airbus S.A.S.
Immer mehr Menschen in China können
sich Flugreisen leisten. Der Tourismus
wächst und damit steigt auch der Bedarf an
Flugzeugen. Das möchte sich Flugzeug­
hersteller Airbus zunutze machen. Am 2.
März 2016 hat er mit dem Bau eines neuen
Auslieferungswerkes für A330-Flugzeuge in
der Hafenstadt Tianjin in China begonnen.
Zeremonie zum Baubeginn in Tianjin
6
MELDUNGEN – Luftfahrt
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bildarchiv: Otto-Lilienthal-Museum Anklam
Für seine Flugversuche legte Otto Lilienthal den fast 60 Meter hohen Fliegeberg in Berlin an
Auf den Spuren Lilienthals: 125 Jahre Menschenflug
2016 ist ein besonderes Jahr für die Luftfahrt. Denn vor genau 125 Jahren, im
Frühjahr 1891, startete Karl Wilhelm Otto
Lilienthal die ersten erfolgreichen Gleitflüge mit einem Flugzeug. Lilienthal war
nicht der erste Mensch, der sich mit
­einem Fluggerät in die Luft erhob, – das
gelang bereits vorher mit Heißluftballons
– aber er gilt als der erste, der dies wiederholt mit einem Gerät tat, das schwerer
als Luft war.
Zusammen mit seinem jüngeren Bruder
Gustav arbeitete Otto Lilienthal schon ab
1874 an zahlreichen experimentellen Ver-
suchen zur Wölbung der Tragflächen im
Zusammenhang mit dem Auftrieb. Seine
Arbeiten führten zur noch heute gültigen
physikalischen Beschreibung der Trag­
fläche. 1889 veröffentlichte Lilienthal dazu
ein Buch und ging dann zu praktischen
Gleitflügen über.
Lilienthal baute in seinem Leben mehrere
Gleitflugzeuge, von denen 1894 eines in
Serienproduktion ging. Es war die erste
­
­Serienfertigung eines Flugapparates überhaupt. Nur zwei Jahre später starb Lilien­
thal, als er auf einem Testflug aus 15 Metern
Höhe abstürzte.
Seine Forschung aber wurde weitergetragen und bildete die Grundlage für viele
nachfolgende Entwicklungen. Seit 1891 hat
sich die Luftfahrt stark weiterentwickelt.
Die Gleitflugzeuge wurden bald um Flugzeuge mit Motor ergänzt. Dann wurden die
Flugzeuge größer, erreichten größere
Reichweiten und wurden bald zu Massentransportmitteln. Heute arbeiten mehr als
74.000 Menschen in der zivilen Luftfahrt.
Mehr zum Thema „125 Jahre Menschenflug“ erfahren Sie in unserer diesjährigen
Sonderausgabe der „Luft- und Raumfahrt“,
die im Sommer erscheinen wird. •
Fliegen wird sicherer: die Absturzbilanz 2015
Trotz einiger tragischer Abstürze im vergangenen Jahr zeigt die Statistik, dass das
Fliegen weiterhin sicherer wird. Das Avia­
tion Safety Network (ASN) aus den Niederlanden vermeldete 2015 16 Abstürze von
Verkehrsflugzeugen mit 560 Toten. Damit
sei 2015 das sicherste Jahr nach Anzahl der
Unfälle und das fünftsicherste nach Zahl
der Opfer. Weltweit wurden Passagierflüge
mit Flugzeugen ab 14 Sitzen erfasst.
Das schwerste Unglück ereignete sich am
31. Oktober 2015 als ein Airbus A321 von
Metrojet mit 224 Insassen über dem Sinai
abstürzte. Der Absturz wird auf eine Bombe an Bord zurückgeführt. Das zweitschwerste Unglück war das einer Germanwings-Maschine am 24. März 2015 durch
den Selbstmord des psychisch ­erkrankten
Copiloten. Alle 150 Insassen starben.
International Air Transport Association
(IATA), die Flight Safety Foundation sowie
die Luftfahrtindustrie für höhere Sicherheitsstandards im Luftverkehr ein. Zwei
der Unglücksflugzeuge von 2015 wurden
von Airlines betrieben, die auf der „Schwarzen Liste“ der Europäischen Union standen.
Die sinkende Zahl der Unfälle kann auf die
steigende Anzahl an sicherheitsbezogenen Maßnahmen zurückgeführt werden.
Unter anderem setzen sich die International Civil Aviation Organisation (ICAO), die
Insgesamt flogen nach Angaben der IATA
im Jahr 2015 rund 3,5 Millionen Passa­
giere mit Airlines weltweit. Diese Zahl wird
auch in Zukunft kontinuierlich weiter
wachsen. •
MELDUNGEN – Luftfahrt
7
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Eröffnung des ZAL TechCenters
Bild: Martin Kunze / ReGe
Die ganze Kompetenz der zivilen Luftfahrt­
industrie unter einem Dach. Das ist das
Ziel des neugebauten ZAL TechCenters,
das am 7. März 2016 eröffnet wurde. Das
ZAL Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung ist das technologische Forschungs- und Entwicklungsnetzwerk der
zivilen Luftfahrtindustrie in der Metropolregion Hamburg. Im TechCenter sollen alle
großen Unternehmen, Hochschulen und
Forschungsunternehmen der Region aus
der Luftfahrt vertreten sein und gemeinsam forschen.
Auf 28.000 Quadratmetern entstand dazu
in Finkenwerder ein modernes Gebäude
mit hochwertigen Testinfrastrukturen sowie Präsentations-, Büro-, und Labor­
räumen. Hier befindet sich zum Beispiel
ein Fuel Cell Lab, das Entwicklungen im
­Bereich der Wasserstoff- und Brennstoff­
zellentechnologie ermöglicht. Im Virtual
Reality Lab können bis zu 30 Personen
gleichzeitig 3D-Konstruktionen betrachten
und bearbeiten.
Luftfahrtforschung auf 28.000 Quadratmetern in Hamburg-Finkenwerder
Außerdem beinhaltet das Center ein in
­Europa einzigartiges Akustik-Labor, in dem
Schalldruck wie bei Flugbetrieb simuliert
und somit exakte Messungen der Schallausbreitung ermöglicht werden können. In
den Werkhallen können ganze Flugzeug­
rümpfe in den Gerüststrukturen bewegt,
untersucht und bearbeitet werden.
Im ZAL TechCenter hat die ZAL GmbH
­bereits zu Beginn des Jahres die ersten
Arbeitsplätze eingenommen. Bis zur Er­
­
öffnung im März folgten noch rund 250
Mitarbeiter von Airbus sowie Mitarbeiter
von Lufthansa Technik. Das Gebäude ist
auf insgesamt 600 Arbeitsplätze aus­
gelegt. •
Fotos: Hamburg Airport / Michael Penner
Hamburg Airport setzt auf Gepäckautomaten I-drop
Bei der Optimierung der Passagierabfer­
tigung setzt Hamburg Airport verstärkt
auf Self-Service-Automaten, die innovativ
und einfach zu bedienen sind. Neuestes
Beispiel ist die Gepäckaufgabe mit dem
selbst entwickelten System „I-drop“.
Mittels CUSS-basierter (Common Use Self
Service) Software Applikation bietet I-drop
eine einfache Menüsteuerung, die den Prozess der Gepäckaufgabe stark beschleunigt. Nachdem der Passagier eingecheckt
hat – ob online von zu Hause oder am SelfCheck-in-Automat –, scannt er den Barcode
auf seiner Bordkarte und stellt sein Gepäckstück auf das Förderband. Dort wird der Kof-
fer gewogen, vermessen, fotografiert und
geprüft, ob das Gepäckstück in der Gepäckförderanlage „verarbeitet“ werden kann.
Sind alle Bedingungen erfüllt, druckt I-drop
automatisch einen individuellen Koffer­
an­
hänger aus. Dieser Anhänger ist selbst­kle­
bend, sodass der Fluggast ihn ganz bequem
am Gepäckstück befestigen kann.
Anschließend durchläuft das Gepäckstück
eine weitere Kontrolle und wird über die
Förderanlage weitertransportiert. Auch
­
ohne Übung benötigt dieser Vorgang nur
wenige Minuten. Damit werden lange Wartezeiten am Counter vermieden. Entsprechende Tech­
nik mit Scannern, Sensoren und
­ ameras gewährleistet zudem eine lückenK
lose ­Sicherheitskette.
In der Pilotphase am Hamburger Flughafen
nutzten die Passagiere der teilnehmenden
Airlines Air France, KLM, Lufthansa und
­EasyJet die Automaten zum Teil fast wie
selbstverständlich. Je nach Flugplan wurden 600 bis 1.700 Gepäckstücke pro Woche
aufgegeben. Im Laufe des Jahres 2016 soll
I-drop nun weiter ausgebaut und allen Airlines zur Verfügung gestellt werden. Vorgesehen ist die Einrichtung von vorerst zehn
Gepäckautomaten im Terminal 1 mit einer
entsprechenden Anzahl an Check-­​in-Automaten und personell besetzten Countern. •
MELDUNGEN – Raumfahrt
8
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Abschied von Lander Philae
Bild: ESA / ATG Medialab
Als am 12. November 2014 der Lander Philae auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko landete, schrieb er ein Stück Raumfahrtgeschichte. Seitdem konnten die
Wissenschaftler des Deutschen Zentrums
für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der
­Europäischen Weltraumorganisation ESA
noch acht Mal Kontakt zu dem Lander aufnehmen. Dass noch ein weiterer Kontakt
entsteht, wird nun immer unwahrscheinlicher. Die Chancen gingen gegen Null, sagte
Philae-Projektleiter Dr. Stephan Ulamec.
In den vergangenen Monaten meldete sich
Philae nur sehr selten. Das bedeutet, dass
er wahrscheinlich eisfrei, aber voraussichtlich mit Staub bedeckt an einem schattigen
Platz auf dem Kometen steht. Nachdem
der Komet am 13. August 2015 seinen sonnennächsten Punkt erreicht hatte, wird es
für Philae und Rosetta nun immer kälter. In
der Kälte schaltet sich Lander Philae nicht
mehr ein und geht damit in einen ewigen
Winterschlaf über.
Die Landung am 12. November 2014 verlief
nicht ganz nach Plan. Sobald Philae landete,
sollten Harpunen auslösen und ihn im Kometen verankern. Dies schlug fehl und Philae hopste auf der Kometenfläche weiter bis
Philaes geplanter Landeplatz lag auf einer relativ ebenen Fläche des Kometen. Nachdem er zwei Mal vom
Kometen abgeprallt war, blieb er in schroffem und schattigen Gelände stehen.
er an einem schattigen Platz stehen blieb.
Hier reichte die Sonneneinstrahlung nicht
aus, um Philaes Akkus ausreichend aufzu­
laden. So kam es nur zu wenigen kurzen
Kontakten zwischen dem Lander und der
Sonde Rosetta. Diese leitete die Daten, die
Philae senden konnte, an die Erde weiter.
Die Sonde Rosetta soll noch bis September
2016 Komet Churyumov-Gerasimenko um-
kreisen und weitere wissenschaftliche Messungen durchführen. Dann soll sie ebenfalls
auf dem Kometen landen. Bis dahin wird sie
weiter auf Signale von Philae horchen.
Rosetta und Philae waren 2004 von der
Erde aus aufgebrochen, um einen Kometen
zu untersuchen. Dieser sollte Aufschlüsse
darüber liefern, ob durch diese Himmelskörper Wasser zur Erde gelangt ist. •
EDRS: Europas satellitengestützte Datenautobahn
Bild: ESA
Der 29. Januar 2016 war der Startschuss
für Europas satellitengestützte Datenauto­
bahn im Weltraum. Um 23.20 Uhr Mitteleuropäischer Zeit startete der Kommunikationssatellit Eutelsat 9B mit EDRS-A –
dem ersten Laserknoten des Europäischen
Datenrelaissystems EDRS – an Bord einer
Proton-Rakete vom russischen Raumfahrt­
bahnhof Baikonur, Kasachstan.
Das „European Data Relay Satellite System“ (EDRS) gilt als Meilenstein in der Telekommunikation. Das Programm von der
Europäischen Weltraumorganisation ESA
und Airbus Defence and Space soll Daten
von bis zu 1,8 Gigabit pro Sekunde mit minimalem Zeitverzug vom All zur Erde transportieren.
Kommunikationsdaten dieser Satelliten
aufnehmen und ohne große zeitliche Verzögerung zur Erde weiterleiten. Die schnellere Technologie sorgt insbesondere bei
zeitkritischen Daten, wie Notfalldiensten,
Naturkatastrophen, Wettervorher­sagen oder
in der Seefahrt, für schnellere Handlungsmöglichkeiten.
EDRS-A befindet sich im geostationären
Orbit, 36.000 Kilometer von der Erde entfernt. Es arbeitet mit einer optischen Laser­
verbindung und benötigt weniger als eine
Minute, um eine Verbindung zwischen dem
geostationären Orbit und den Satelliten im
niedrigen Erdorbit herzustellen. Aufgrund
seiner festen Position über der Erde kann
EDRS-A – und ab 2017 auch EDRS-C – die
EDRS-A soll die Arbeit ab Sommer 2016
aufnehmen. Zu den ersten Nutznießern
werden die europäischen Copernicus-­
Satelliten Sentinel-1 und Sentinel-2 zählen.
Ab 2018 soll auch die Internationale Raumstation ISS über EDRS mit der Erde kommunizieren. Zusammen mit EDRS-C soll
EDRS-A täglich mehr als 50 Terabyte an
Daten zur Erde senden. •
EDRS soll dafür sorgen, dass zeitkritische Daten –
wie im Fall von Naturkatastophen – schnell die Erde erreichen
MELDUNGEN – Raumfahrt
9
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Erster Nachweis von Gravitationswellen
Vor fast genau 100 Jahren sagte Physiker
Albert Einstein die Existenz von Gravita­
tionswellen voraus. Doch erst am 14. September 2015 konnten sie erstmals nach­
gewiesen werden. Bis zum 11. Februar 2016
dauerte es noch, bis die beteiligten Forscher alle Daten analysiert hatten und sich
sicher sein konnten: Gravitationswellen
existieren tatsächlich.
Das Laser Interferometer Gravitational-­
Wave Observatory (LIGO) in Hanford ­
(Bundesstaat Washington) und Livingston
(Bundesstaat Louisiana) konnte nun das
Signal eines Zusammenstoßes zweier
­
Schwarzer Löcher auf­neh­men. Die beiden
Schwarzen Löcher, 36 und 29 Sonnen­
massen schwer, waren 1,3 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt fusioniert. Die
daraus resultierenden Gravitationswellen
bewegten sich von dort mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum, bis sie
schließlich auf der Erde nachgewiesen
werden konnten.
sers, ist das im Über­­la­ge­rungsmuster der
gespiegelten Laserstrahlen zu erkennen.
Die Gravitationswellen kamen im genau richtigen Abstand an den beiden Interferometern in den 3.000 Kilometern voneinander
entfernten Orten an. Aus Sicht der Forscher
ist die Übereinstimmung mit den erstellten
Modellen überzeugend. Insgesamt waren
mehr als tausend Autoren an der Veröffentlichung über die Entdeckung beteiligt. •
Bild: Hurt / Caltech-JPL
Gravitationswellen entstehen, wenn irgendwo im Universum Massen beschleunigt werden. Dabei sind die Wellen oft so schwach
ausgeprägt, dass der Nachweis bisher nicht
möglich war.
Die Interferometer (genannt aLIGO, Ad­
vanced LIGO) an beiden Stand­orten des
Observatoriums bestehen aus je zwei Vaku­
um-Röhren. Diese sind vier Kilometer lang
und im 90 Grad Winkel zueinander ausgerichtet. Das Innere der Röhren wird mit
­einem Laser vermessen, der mit e­ inem Spiegelsystem in der Röhre hin und her ­geworfen
wird. Passiert eine Gravitationswelle die
Röhre und verändert ihre ­Länge damit auch
nur um den Bruchteil eines Atomdurchmes-
Materie krümmt den Raum um sich. Werden zwei schwere Objekte stark beschleunigt, verzerren sie den Raum
wellenförmig. So entstehen Gravitationswellen.
Auf den Spuren der Gravitationswellen: LISA Pathfinder
eLISA soll mit drei Sonden durch Laser­
interferometrie Gravitationswellen im Weltraum messen. Die Sonden sind dabei jeweils
rund zwei Millionen Kilometer entfernt voneinander im Dreieck angeordnet. Die Kanten
dieses Dreiecks werden von sich über­
lagernden Laserstrahlen gebildet, die die
Gravitationswellen erfassen sollen. Anfang
Februar hatten Wissenschaftler verkündet,
erst­mals Gravitationswellen nachgewiesen
zu haben. Die Forscher erhoffen sich durch
die Mission eine Wiederholung des Erfolgs.
LISA Pathfinder soll nachweisen, ob die
Inertialsensoren zur Aufspürung der kleins­
ten Bewegung, die Laserinterferometrie
und die Stabilitätskontrolle wie vorgesehen
funktionieren und bei eLISA eingesetzt
werden können. Dazu befinden sich im Inneren der Sonde zwei würfelförmige Testmassen aus einer Gold-Platin-Legierung
mit einer Kantenlänge von 46 Millimetern
und einer Masse von zwei Kilogramm. Diese beiden Massen wurden nun freigegeben
und driften freischwebend in der Sonde.
Abstand und Ausrichtung der Testmassen
werden durch das Laserinterferometer und
die Inertialsensoren mit der Genauigkeit
von weniger als zehn Pikometern – weniger
als das Zehnmillionstel eines Haares – gemessen. Zur Erprobung wurde LISA Pathfinder an einen Punkt befördert, an dem
sich die Gravitationskräfte von Sonne und
Erde die Waage halten. Nur der Mond und
die Planeten wirken geringfügig auf die
Sonde ein. So herrschen nahezu konstante
Kräfte­verhältnisse, Temperaturen und geringstmögliche Störungen. Die verblie­benen
Einflüsse werden durch eine hochpräzise
Lagekontrolle mithilfe von Mikro-Newton-­
Triebwerken ausgeglichen. •
Bild: ESA / C.Carreau
Am 22. Februar 2016 startete die Technologieerprobung der Sonde LISA Pathfinder
rund 1,5 Millionen Kilometer von der Erde
entfernt. LISA Pathfinder war im Dezember
vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou zu einer zweimonatigen Reise zu ihrem
Ziel, dem Lagrangepunkt L1, gestartet. Die
Sonde ist eine wissenschaftliche Technologieerprobung für die geplante ESA-Mission
eLISA (evolved Laser Inferometer Space
Antenna), die 2034 starten soll.
Nach Freilassung der Testmassen im Inneren
von LISA Pathfinder kann der wissenschaftliche
Testbetrieb starten
MELDUNGEN – Raumfahrt
10
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Die Meere im Blick: Sentinel-3A erfolgreich gestartet
Bild: ESA-Pierre Carril
Europas Umweltprogramm Copernicus
wächst. Am 16. Februar 2016 startete Satellit Sentinel-3A um 18.57 Uhr mitteleuropäischer Zeit an Bord einer Rockot-Träger­
rakete vom russischen Plessezk aus. Der
Satellit erreichte planmäßig seine Umlaufbahn in 815 Kilometern Höhe und sendete
schon 92 Minuten nach dem Start das erste Signal.
Sentinel-3A überwacht insbesondere die
Meere, indem er Temperaturen, Farbe, Höhe
der Meeresoberfläche und die Dicke des
Meereises misst. Die gewonnenen Daten
dienen zur Überwachung von Klimaveränderungen. Außerdem können damit die
Meeresverschmutzung, Meeresströmungen und die Wasserqualität erfasst werden.
Über Land misst Sentinel-3A die Höhe von
Flüssen und Seen, liefert Angaben zum
Vegetationsstand und erstellt Karten zur
Landnutzung. Darüber hinaus kann der
Satellit Waldbrände überwachen oder
­
Lava­ströme aufspüren und verfolgen.
Aus 815 Kilometern Höhe überwacht Sentinel-3A die Meere, um Umwelt und Klima im Auge zu behalten
Zur Vervollständigung der Mission soll
2017 ein zweiter, baugleicher Satellit,
Sentinel-3B, starten. Sentinel-3 ist die
­
dritte von insgesamt sechs Missionen, die
das euro­
päische Umweltüberwachungsnetz Copernicus bilden. Dieses umfasst
die Sentinel-Missionen und stützt sich
auch auf weitere beitragende Missionen,
um Daten zur Umweltüber­­wa­chung und
Unterstützung ziviler Sicherheits­
tech­
niken bereitzustellen. Die Daten sämt­
licher Sentinel-­Missionen sollen allen Nutzern weltweit gebührenfrei zur Verfügung
stehen. •
Bewerbungsstart für die erste deutsche Astronautin
Bild: NASA
Frauen sind immer mehr in naturwissenschaftlichen Berufen vertreten. Auch in
der Luft- und Raumfahrtbranche steigt
ihre Zahl. Unter Deutschlands elf Astro­
nauten, die im Weltraum waren, befand
sich jedoch bislang nie eine Frau. Das
möchte der Personaldienstleister HE ­Space
jetzt ändern: ab sofort können sich Frauen
für die Stelle als erste deutsche Astronautin bewerben. Bewerbungsschluss ist der
30. April 2016.
Bis 2020 soll so die erste deutsche Frau zu
ihrer Mission zur Internationalen Raumstation ISS starten. Das Projekt möchte zum
einen der deutschen Luft- und Raumfahrt
wieder mehr Dynamik verleihen und zum
anderen ein Vorbild für Frauen und Mädchen hervorbringen, um diese für Luft- und
Raumfahrt zu begeistern. Darüber hinaus
sollen auf der ISS Tests durchgeführt werden, die die Besonderheiten des weiblichen
Körpers in Schwerelosigkeit untersuchen.
Die Voraussetzungen für eine erfolgreiche
Bewerbung sind ein abgeschlossenes Ingenieurs- oder Naturwissenschaftsstudium
oder eine vergleichbare Ausbildung im militärischen Bereich, gute physische und
psychische Kondition sowie die deutsche
Staatsbürgerschaft. Die Bewerberinnen
werden psychologische und medizinische
Tests durchlaufen.
Im Oktober 2016 werden schließlich zwei
­Finalistinnen bekannt gegeben, die beide
eine 18-monatige Ausbildung zur Astro­
nautin im Juri-Gagarin-Kosmonauten­
trainingszentrum im russischen Sternenstädtchen absolvieren sollen. Eine der
Astronautinnen wird noch vor 2020 den
Flug zur ISS antreten.
Das Projekt wird von privatwirtschaftlichen
Sponsoren finanziert und von Vertretern
aus Wissenschaft, Politik und Wirtschaft
unterstützt. •
ESA-Astronautin Samantha Cristoforetti
im Sokol-Raumanzug mit ihren Kollegen:
NASA-Astronaut Terry Virts (links) und
Kosmonaut Anton Shkaplerov.
MELDUNGEN – Raumfahrt
11
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Ein Jahr im All
Fast ein Jahr, genauer gesagt 340 Tage,
haben Astronaut Scott Kelly und Kosmonaut Mikhail Kornijenko an Bord der Internationalen Raumstation ISS verbracht. Am
2. März 2016 sind beide nach ihrem langen
Aufenthalt wieder sicher auf der Erde gelandet. Mit der Jahres-Mission möchte die
NASA feststellen, wie sich der menschliche Körper auf einer Langzeit-Mission im
Weltraum verhält.
tion und auf der Erde durchgeführt, um eine
maximale Vergleichbarkeit zu erreichen.
Eines der Forschungsprojekte beschäftigt
sich zum Beispiel mit der Flüssigkeits­
bewegung im menschlichen Körper. In
Schwerelosigkeit bewegen sich die Flüssigkeiten in den Oberkörper. Dies kann
­Einflüsse auf das Sehvermögen und den
Hirndruck haben. Die Studie arbeitete mit
dem russischen Chibis-Anzug. Dieser
zieht die Flüssigkeiten zurück in die Beine
während die Augen untersucht werden,
um Änderungen festzustellen.
Zurück auf der Erde wird Scott Kelly sich
zahlreichen weiteren Untersuchungen unterziehen. •
Bild: NASA
Mission und Ergebnisse gelten als Test für
mögliche Reisen zum Mars. Denn nach
heutigem Stand würde ein Raumfahrzeug
etwa 250 Tage bis zum roten Planeten benötigen. Um Ergebnisse für eine solche
Langzeit-Mission zu gewinnen, mussten
sich Scott und Kornijenko zahlreichen medizinischen Studien unterziehen. So wurde
untersucht, wie sich der Körper an Schwerelosigkeit, Isolation, Weltraumstrahlung
und Stress gewöhnt.
Als Vergleichswert für Astronaut Scott
­Kelly diente sein eineiiger Zwillingsbruder
Mark Kelly. Mark Kelly ist ebenfalls Astro­
naut und blieb für das Jahr auf der Erde
zurück. So konnten die Wissenschaftler die
Effekte des Weltraums auf Körper und
Geist bis auf zelluläre Ebene vergleichen.
Einige Untersuchungen wie die Entnahme
von Blutproben oder Fitnesstests, wurden
zeitgleich mit beiden Brüdern auf der Sta­
Astronaut Scott Kelly (links) und sein Kollege Kosmonaut Mikhail Kornijenko auf der ISS
Auf der Suche nach Leben: ExoMars ist startbereit
Die TGO-Raumsonde soll die Spurengase
in der Atmosphäre des Mars untersuchen.
Die Sonde Mars Express, die bereits seit
2003 den Mars umkreist, hatte dort geringe Mengen von Methan nachgewiesen. Das
TGO soll nun klären, woher das Gas stammt
und ob biologische Organismen oder geologische Ursprünge eine mögliche Quelle
sind. Darüber hinaus wird der TGO die sai-
sonalen Veränderungen in Zusammensetzung und Temperatur der Atmosphäre
überwachen und nach verborgenem Wassereis suchen.
soll. Die Daten vom Landevorgang kommen
der Folgemission ExoMars 2018 zugute. •
Bild: ESA-D. Ducros, 2012
Dieses Jahr starten Europa und Russland
die Suche nach Leben auf dem Mars. Am
14. März 2016 soll der erste Teil der ExoMars-Mission mit einer Proton-Rakete von
Baikonur, Kasachstan aus starten. Dieser
Teil der Mission umfasst den Trace Gas
­Orbiter (TGO) und den Landedemonstrator Schiaparelli. 2018 wird der zweite Teil der
Mission, ein Rover, zum Mars aufbrechen.
Der Landedemonstrator Schiaparelli dient
in erster Linie dazu, eine Reihe von Technologien zu demonstrieren, die eine kontrollierte Landung auf dem Mars ermöglichen
sollen. Darüber hinaus führt es ein kleines
Wissenschaftspaket mit, um nach der Landung seine unmittelbare Umgebung auf
dem Mars zu analysieren.
Schiaparelli soll sich am 16. Oktober 2016
nach einem beinahe siebenmonatigen Flug
von dem TGO trennen und am 19. Oktober
2016 in die Marsatmosphäre eintreten, wo
er in der Ebene Meridani Planum landen
Landeeinheit Schiaparelli soll sich vom Trace Gas
Orbiter trennen und langsam Richtung Marsober­
fläche hinabgleiten
12
MELDUNGEN – DGLR
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Neues Präsidium für die DGLR
Am 3. Dezember 2015 hat der Senat der
Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt (DGLR) ein neues Präsidium für die
Amtszeit 2016 bis einschließlich 2018 gewählt. Prof. Rolf Henke (DLR) bleibt auch
nach der Wahl weiterhin Präsident der DGLR.
Darüber hinaus wird es einige Änderungen
im Präsidium geben. Claudia Kessler, ehemalige Vizepräsidentin legt ihr Amt nieder
und tritt aus dem Präsidium aus. Ihr folgt
Dr. Cornelia Hillenherms (DLR), die bereits
Mitglied des vorigen Präsidiums war.
Dagegen bleibt Heiko Lütjens (Liebherr
Aero­space) dem neuen Präsidium in seiner
Funktion als zweiter Vizepräsident und
Schatzmeister erhalten.
Auch Prof. Dr. Mirko Hornung (Bauhaus
Luftfahrt) und Dr. Michael Menking (Airbus Group) bleiben dem Präsidium der
DGLR erhalten.
Christoph Hohage und Prof. Dr. Rainer Walther
traten für die nächste Amtsperiode nicht mehr
zur Wahl an. Für sie werden Dr. Rolf Janovsky
und Ulrich Wenger dem Präsidium beitreten.
Dr. Rolf Janovsky ar­beitet bei OHB-System
und ist dort Director Predevelopment, Space
Systems & Proposals. Ulrich Wenger ist Leiter
der Forschungs- und Entwicklungsab­teilung
bei Rolls-Royce Deutschland.
Im Februar 2016, in der ersten Sitzung des
neuen Präsidiums, wurde zusätzlich Dr. Irena Bido für das DGLR-Präsidium kooptiert.
Bido arbeitet beim Raumfahrt­management
des DLR in der Abteilung Strategie und
Programmatik. •
Präsidium der DGLR
für den Zeitraum vom 1. Januar 2016 bis zum 31. Dezember 2018
Prof. Dipl.-Ing. Rolf Henke
Präsident
Dr.-Ing. Cornelia Hillenherms
1. Vizepräsidentin
Dipl.-Ing. Heiko Lütjens
2. Vizepräsident und Schatzmeister
Mitglieder des Präsidiums
(in alphabetischer Reihenfolge):
Dr. rer. nat.
Irena Bido
Prof. Dr.-Ing.
Mirko Hornung
Dr.-Ing.
Rolf Janovsky
Dr.-Ing.
Michael Menking
Dipl.-Ing.
Ulrich Wenger
MELDUNGEN – DGLR
13
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Ausnahmetalent in der Robotik:
Prof. Dr. Gerd Hirzinger erhält die Eugen-Sänger-Medaille
in den Weltraum geschickt und ihn von der
Erde aus gesteuert hat.“ Hirzinger studierte
von 1964 bis 1969 Elektrotechnik an der
Technischen Hochschule München. Nach
seinem Studium begann er seine Arbeit beim
Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt
(DLR) in Oberpfaffenhofen als wissenschaftlicher Mitarbeiter für das Fachgebiet Regelungstechnik. 1974 promovierte er und wurde
zwei Jahre später Leiter des DLR-Instituts für
Dynamik der Flugsys­teme.
Am 1. Dezember 2015 hat Prof. Dr. Gerd
Hirzinger die 23. Eugen-Sänger-Medaille
erhalten. Die Eugen-Sänger-Medaille ist
eine Auszeichnung der Deutschen Gesellschaft für Luft und Raumfahrt (DGLR) und
ehrt besondere eigene Verdienste auf dem
Gebiet der Raumfahrtwissenschaften bzw.
des Raumfahrtgeräts. Hirzinger erhielt die
Medaille für seine herausragenden Leistungen auf dem Gebiet der Raumfahrt-­Robotik.
„Prof. Hirzinger gehört zu den Pionieren der
Weltraum-Robotik“, sagte Claudia Kessler, Vizepräsidentin der DGLR, die die Eugen-­
Sänger-Medaille an den erfreuten Preisträger
übergab. „Er war der Erste, der einen Roboter
Ab 2009 baute Hirzinger das Robotik und
Mechatronik Zentrum am DLR in Oberpfaf1987 initiierte und l­eitete er das Ro­boter- fenhofen auf. Seit 2012 ist er offiziell im RuTechnologie-Experi­ment ROTEX. Der Robo- hestand. Die Verleihung der Medaille fand
ter startete 1993 mit der Spacelab-D2-­ im Rahmen des DLR-Raumfahrtabends in
Mission und war der erste, der von der Erde Bonn statt. •
DGLR-Vizepräsidentin Claudia Kessler überreichte
die Medaille
Bild: DLR (CC-BY 3.0)
Bild: DGLR
Bild: DGLR
Prof. Dr. Gerd Hirzinger
aus ferngesteuert und fernprogrammiert
werden konnte. Während dieser Zeit wurde
er zum Direktor des DLR-Instituts für Robotik und Systemdynamik ernannt. 1999
war Hirzinger an der Fern­steuerung des
ersten freifliegenden Weltraum-Roboters
im Rahmen der japanischen ETS-VII-Mission beteiligt. Außerdem arbeitete er an dem
robotischen Arm ROKVISS.
(v.l.n.r.) Dr. Wolfgang Scheremet, Claudia Kessler,
Prof. Dr. Gerd Hirzinger, Dr. Gerd Gruppe, Evert Dudok,
Prof. Dr. Pascale Ehrenfreund
Verdienste im deutschen Flugzeugbau:
Die 14. Otto-Lilienthal-Medaille geht an Dr. Reiner Stemme
„Dr. Stemme ist es gelungen, das Potenzial
eines Segelfliegers voll auszunutzen“, sagte
Prof. Rolf Henke, Präsident der DGLR, der die
Medaille überreichte. „Er hat ein qualitativ
hochwertiges Flugzeug entwickelt, das weite
Strecken ohne zu landen zurücklegen kann,
aber nicht zwingend vom Wetter abhängig
ist. Dazu hat er alles, vom Entwurf bis zur Zu-
lassung, in einer eigenen Firma realisiert.“
Stemmes Flugzeuge erflogen bereits Weltrekorde im Sportbereich. Außerdem
werden sie erfolgreich als Nutzflugzeuge
auf den Gebieten der Atmosphärenforschung, der Erdbeobachtung, Erdvermessung sowie der Erforschung des unbemannten, autonomen Fliegens eingesetzt.
die er nach Entwurf, Flugerprobung und
Musterzulassung die Serienherstellung
und weltweite Vermarktung seines Flugzeugs erreichte.
Stemme erhielt die Medaille im Rahmen des
Jahresempfangs der DGLR in der Vertretung
des Landes Baden-Württemberg in Berlin. •
Bild: DGLR
Am 2. Dezember 2015 hat die Deutsche
Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt
(DGLR) Dr. Reiner Stemme mit der 14. Otto-­
Lilienthal-Medaille ausgezeichnet. „Dr.
Reiner Stemme hat sich herausragende
Verdienste im deutschen Flugzeugbau erworben“, hieß es in der Urkunde. Stemme
entwickelte ein Segelflugzeug, das zum
einen als Motorsegler weitgehend unabhängig vom Wetter ist, zum anderen aber
auch das Potenzial eines Hochleistungs-Segelflugzeuges hat, das auf­grund
seiner Bauart besonders gut gleitet und
Aufwinde zum Antrieb nutzt.
Stemme studierte von 1963 bis 1970 Physik
an der TU Berlin. Anschließend baute er
eine Firma für Lasertechnik in der Schweiz
auf und promovierte 1975 an der Universität Bern. Von 1976 bis 1985 war er als Geschäftsführer beim VDI-Technologiezentrum in Düsseldorf und Berlin zuständig für
die Einführung und Finanzierung neuer
physikalischer Technologien in die deutsche Industrie.
1985 begann Stemme seine Vorstellung eines Hochleistungs-Motorseglers umzusetzen. Er gründete eine Firma in Berlin durch
DGLR-Präsident Prof. Rolf Henke überreichte
Dr. Reiner Stemme die Medaille und die Urkunde
Bild: Lufthansa
Umweltfreundlicher
durch die Lüfte –
die neue A320neo
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
TITELTHEMA – A320neo
15
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Die A320neo bietet 15 Prozent weniger
Verbrauch, eine höhere Reichweite und
weniger Fluglärm als ihr Vorgängermodell.
Bild: Lufthansa
V
om ersten Plan eines neuen Flugzeugs bis zur abschließenden Auslieferung ist es ein langer Weg. Das Konzept
muss genauestens ausgearbeitet und umgesetzt werden,
danach folgen Montage, Flugerprobungen und immer wieder
Tests und Anpassungen. Insgesamt vier Jahre dauerte es für das
neue „alte“ Passagierflugzeug von Airbus. Am 20. Januar 2016
war es dann so weit: die erste Airbus A320neo konnte offiziell an
den Kunden Lufthansa übergeben werden.
Damit schloss sich bei Airbus ein Kapitel der Produktentwicklung,
das es so in der Geschichte des Unternehmens noch nicht gegeben hat. Innerhalb kürzester Zeit wurde aus dem überarbeiteten
Konzept der A320-Reihe eine zugelassene und fast neue Flugzeugfamilie, inklusive neu entwickelter Triebwerke. Mit der Auslieferung im Januar konnte ein Meilenstein erreicht werden. Es bleibt
jedoch nicht der letzte. Denn neben der A320 werden auch die
A321 und die A319 mit dem Zusatz „NEO“ ausgestattet. NEO steht
für „new engine option“ und beschreibt den Einsatz der neuen
Triebwerk-Option für die Flugzeuge.
Diese Überarbeitung einer kompletten Flugzeugfamilie stellt
­Hersteller Airbus vor eine weitere Herausforderung. Die Produk­
tionslinie der A320-Flugzeuge muss im Betrieb von „CEO“ (current
­engine option) auf NEO umgestellt werden und das bei einer
gleichzeitigen Erhöhung der A320-Produktionsrate auf 60 Flugzeuge pro Monat bis zum Jahr 2019. Denn seit Ankündigung der
neuen Serie gingen bei Airbus rund 4.500 Bestellungen von circa
80 Kunden ein. Die Vorteile der neuen A320-Flugzeuge ziehen die
Kunden an: 15 Prozent weniger Verbrauch, eine höhere Reichweite
und weniger Fluglärm.
Auslieferung an den Kunden
Die Übergabe eines Flugzeugs vom Hersteller an den Endkunden
ist eine eingespielte Prozedur. Der Auslieferungsprozess beginnt
mit der Vorstellung des Flugzeugs durch Airbus-Mitarbeiter. Dazu
stellen diese im Vorhinein alle Dokumente wie Handbücher, Qualitätsprotokolle und den sogenannten Wägebericht, ein Bericht in
dem die vertraglichen Teil- und Gesamtgewichte des Flugzeugs
festgelegt sind, zusammen.
Die A320 gehört mit nur einem Mittelgang zu dem sogenannten
Single-Aisle-Programm und damit zu den kleineren Passagier­
flugzeugen. Bei diesen kleineren Fliegern dauert eine Übergabe
typischerweise vier bis sieben Tage. Bei neuen Flugzeugmustern,
wie der A320neo mit einer sogenannten „Head of Version“, der ersten auszuliefernden Maschine ihrer Art, kann das allerdings auch
länger dauern. Besonders da die Varianten der A320 mittlerweile
sehr komplex geworden sind. Es gibt viele mögliche Ausstattungs-
Die erste A320neo für die Lufthansa startet zum Probeflug in Finkenwerder
merkmale, die früher nur den größeren Langstreckenflugzeugen
vor­behalten waren, zum Beispiel Satelliten-Verbindungen oder ein
Dreiklassen-Layout mit First-class.
Nach der Vorstellung durch den Hersteller überprüft ein Expertenteam des Kunden das Flugzeug am Boden und in der Luft. Die
­Experten vergleichen die Leistung des Flugzeugs genau mit den
angegebenen Spezifikationen im Datenblatt. Zunächst findet eine
visuelle Kontrolle von Oberflächen, Gepäckraum, Elektronik, Cockpit und Kabine statt. Dann werden die Triebwerke am Boden
­getestet bevor die ersten Flüge mit dem Kunden starten. Dieser
kontrolliert alle Flugzeug- und Kabinensysteme und beobachtet
das Flugverhalten genau. Die Airbus-Crew steht während der Prüfung bereit, um etwaige Nachbesserungen aufzunehmen und
­gegebenenfalls sofort umzusetzen.
Abschließend stellt Airbus alle technischen Dokumente für die
Musterzulassung und das Lufttüchtigkeitszeugnis bereit. Dann erhält das Flugzeug seine neue Bezeichnung vom Kunden. Mit diesem sogenannten „Transfer of Title“ wird offiziell der Wechsel des
Eigentümers vollzogen.
Der Weg zur Zulassung
Bevor ein Flugzeug einer neuen Serie überhaupt ausgeliefert werden
und fliegen darf, muss es erst eine Zulassung erhalten. Da es sich bei
der A320neo nicht um einen völlig neuen Flugzeugtypen handelt, benötigte Airbus keine komplette Neuzulassung sondern lediglich eine
Erweiterung der bestehenden A320 „Type Certification“.
16
TITELTHEMA – A320neo
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bild: Lufthansa
Für die Erweiterung der Zulassung musste Airbus diverse Dokumente einreichen und nachweisen, dass die Neuentwicklung insgesamt und alle spezifischen Veränderungen zur ursprünglichen
A320 dokumentiert sind. Es wurden Berichte, Berechnungen und
Messungen aus dem Testflugprogramm präsentiert, die bestätigen, dass die Sicherheit des Flugzeuges garantiert ist.
Das Flugprogramm für die Tests war mit circa 3.000 Flugstunden
bislang sehr umfangreich und ist noch immer nicht beendet. Die
Kunden der A320neo-Familie können zwischen zwei verschiedenen Triebwerken wählen. So mussten auch beide Triebwerke mit
den einzelnen Flugzeugen getestet werden. Nur die Flugtest­phase
für die A320neo konnte in 2015 abgeschlossen werden. Am
24. November 2015 beendete die Zulassungserweiterung zur
„A320-271n“ auf den Urkunden der European Aviation Safety
Agency (EASA) und der Federal Aviation Administration (FAA) die
lange Entwicklungs- und Flugtestphase der A320neo mit dem ersten Triebwerk. Die Zulassungserweiterung für das zweite Triebwerk soll 2016 folgen.
Auf die A319neo und die A321neo warten in 2016 noch weitere
Testflüge. Insgesamt sind sieben Flugzeuge mit verschiedenen
Aufgaben und Instrumentierungen an der Testkampange beteiligt.
Die Zulassungen der A319neo und A321neo werden im Laufe des
Jahres 2016 mit beiden Triebwerken erwartet.
Neuerung statt Neuentwicklung
Als Airbus das Projekt der A320neo 2010 beschloss, entschied
sich das Unternehmen bewusst gegen eine komplette Neuentwicklung im Kurz- und Mittelstreckenbereich. Zwar bieten viele
Entwicklungen der letzten Jahre in der Luftfahrt großes Potenzial
für Neuentwicklungen – wie innovative Strukturen, neue Triebwerke bis hin zum „open rotor“, einem Triebwerk mit offenliegenden
gegenläufigen Propellern, aerodynamische Verbesserungen, hin
zur laminaren Strömung, alternative Treibstoffe und neue Systeme
– sie benötigen aber noch Zeit für weitere Entwicklung und Reife.
Dem gegenüber stand der Druck von Betreibern und Behörden, die
A320 als das meistgenutzte Passagierflugzeug des Luftverkehrs
auf dieselben Umwelt- und Verbrauchsstandards wie eine A350
oder Boeing 787 zu bringen. Für Airbus lag schließlich die beste
Lösung darin, beidem gerecht zu werden. Das Unternehmen verband die Vorteile der A320-Familie mit einigen neuen ausgewählten und reifen Technologien.
Im täglichen Betrieb erreicht die A320-Familie eine Einsatzzuverlässigkeit von 99,8 Prozent bei neuen Flugzeugen und circa 99,5
Prozent im Flottendurchschnitt. Praktisch bedeutet das, dass eine
Ansage „Aus technischen Gründen verspätet sich der Flug.“ bei
einer A320 eher selten oder wahrscheinlich vorgeschoben ist. Das
liegt insbesondere daran, dass die eingebauten Flugzeugsysteme
der A320 zwar im Allgemeinen sehr komplex aber aus Sicherheitsgründen auch mehrfach vorhanden sind.
Ein weiterer praktischer Grund, die A320 zu erneuern anstatt zu
ersetzen, sind die Piloten und Wartungsbetriebe. Sie müssen ihre
Arbeit für die A320neo-Familie nicht neu lernen, sondern nur anpassen. Ein Flugzeug der NEO-Generation kann ohne weiteres
Training von allen A320-Piloten geflogen werden. Diese Tatsache
erlaubt außerdem den parallelen Betrieb von alten und neuen Maschinen. Bis auf die Triebwerke und deren Aufhängungen an den
Flügeln, die komplett neu sind, sind alle Strukturteile und Systeme
zwar überarbeitet, aber nicht anders als bei den bisher fliegenden
Flugzeugen der A320-Familie.
TITELTHEMA – A320neo
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Von Alt zu Neu
Zu erkennen gibt sich die A320neo gegenüber den alten Modellen
mit seinen neuen Tragflächen und größeren Turbinen. Die Trag­
flächen sind länger und vergrößern damit die Spannweite des
­Fliegers. Außerdem befinden sich an den Flügeln sogenannte
Winglets. Sie sehen aus wie nach oben gebogene Flügelenden. Diese erhöhen die Streckung der Tragfläche, ohne dass dabei die
Spannweite größer wird. Das sorgt für bessere aerodynamische
Verhältnisse der Flugzeuge und verringert damit den Treibstoffverbrauch. Die Größe der Turbinen wächst im Durchmesser von 1,7
auf zwei Meter. Das Flugzeug bekommt dadurch in der Silhouette
ein ähnliches Aussehen wie die A350 oder die Boeing 787. Der
Durchmesser des Triebwerks sorgt für eine deutlich geringere
Lärmbelastung beim Start.
A320
68"
Flügelstruktur, Rumpf und
Kabine: Anpassungen an
neuen Motor aufnehmen
Mit der Auslieferung der ersten Flugzeuge beginnt nun die in­
dustrielle Herausforderung. Innerhalb von zwei Jahren sollen die
Produktionen der Airbus-Flugzeuge A319, A320 und A321 auf die
­neuen Triebwerkvarianten umgestellt werden. Um die Komponentenintegration zusammen mit den Zulieferern möglichst einfach zu
halten, wurden kleine Modifikationen schon jetzt in die laufende
Serie eingeführt. Das betrifft hauptsächlich Struktur- und Systembauteile. Die wirklich neuen Hauptkomponenten wie Triebwerke,
Triebwerksverkleidung und -aufhängung erfordern den Aufbau
neuer Fertigungsstraßen und Produktionsstätten.
Neu ist auch, dass die beiden Triebwerke im Gegensatz zur „alten“
A320 verschiedene Aufhängungen an den Flügeln erhalten.
Dies ist den unterschiedlichen Triebwerkstechnologien und Aufhängungspunkten, die hier zum Einsatz gelangen, geschuldet.
Angepasste
Systeme für
den Motor
Neuer Pylon
(Triebwerksaufhängung)
Neues Antriebssystem
(Engine & Nacelle)
Die neue Airbus A320neo
Rigid
structures
Low Speed
Fan
Proven materials and
advanced cooling
High-Speed
LPC & LPT
Lean-burn,
low-emissions
combustor
Directdrive
Die anderen Strukturbauteile des Flugzeuges wurden mit den erhöhten Auslegungslasten der Turbinen überprüft und verstärkt.
Auch alle Systeme wurden auf die neuen Triebwerke abgestimmt.
Doppelter Hochlauf als Herausforderung
81"
Die A320neo charakterisiert sich sichtbar durch ihre größeren Triebwerke und
die Winglets
Ermöglicht wird dies durch zwei verschiedene Triebwerke der neuesten Generation. Der Triebwerkhersteller Pratt & Whitney (P&W)
setzt auf das PW1100G. Der Fan und die Niederdruckturbine sind,
im Gegensatz zu jetzigen Triebwerken, mit einem Getriebe gekoppelt. Das bewirkt, dass sich der Fan langsamer als die Turbine und
zwar im Verhältnis von eins zu drei dreht. So erreichen beide Komponenten ihr jeweiliges Optimum. Das bedeutet weniger Lärm und
mehr Effizienz. Beim PW1100G dreht sich der Fan 3.000 bis 4.000
Mal pro Minute. Die Niederdruckturbine läuft mit etwa 9.000 Umdrehungen pro Minute.
Die zweite Triebwerksoption kommt von CFM International. Sie
nutzen eine Weiterentwicklung des CFM56-Triebwerkes mit der
Bezeichnung LEAP. Die Technologie hier setzt auf eine weiterentwickelte Aerodynamik des Fans und der einzelnen Komponenten.
Im Gegensatz zum PW1100G sind Niederdruckturbine und Fan fest
miteinander verbunden und drehen sich mit circa 6.000 Umdrehungen pro Minute. Dafür haben die Fans ein außerordentlich
komplexes Turbinenschaufel-Design. Die Schaufeln bewegen sich
aerodynamisch an den Spitzen im Überschallbereich und verformen sich optimal mit zunehmender Drehzahl. Der Unterschied zum
P&W-Triebwerk ist die höhere Anzahl von Turbinenscheiben.
A320neo
3rdgen 3-D
aerodynamics
Composite fan
blades and fan case
10-Stage 22:1
HPC pressure ratio
NEO Triebwerke: CFM LEAP-X
2013
advanced core and
TALON™ X combustor
2014
2015
Fan Drive
Gear System
Pure Power® PW1100G
2016
2017
ceo a/c
2013
2014
5 fewer stages and
1.500 fewer airfoils
2018
2019
neo a/c
2015
2016
2017
2018
Übergang der Produktion von CEO in NEO innerhalb von zwei Jahren
2019
17
18
TITELTHEMA – A320neo
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Was geht noch? – Potenzial der neuen Technologien
Die A321 wird wohl am meisten von der verbesserten Reichweite
durch die neuen Turbinen profitieren. Routen, die bis jetzt nur mit
Schon während der Entwicklungsphase des NEO-Programms wur- Einschränkungen geflogen werden konnten, wie in den USA von
de über weitere Entwicklungsmöglichkeiten der Single-Aisle-­ Küste zu Küste, sind jetzt mit voller Beladung durchführbar. Der
Familie nachgedacht. Das Potenzial der Triebwerke, speziell die nächste Schritt ist eine A321-Version mit erhöhtem Abfluggewicht
Pratt & Whitney und des Standardrumpfes, kann noch für weitere und zusätzlichen Treibstofftanks im Frachtraum. Als sogenannte
Flieger ausgenutzt werden. Sie könnten zum Beispiel auf die Air- A321LR mit bis zu 7400 Kilometern Reichweite könnte sie den
­Atlantik überqueren und so die Lücke zu der größeren A330-200
bus Corporate Jets angewendet werden.
schließen.
Auch wurden die Möglichkeiten zur Notevakuierung verbessert.
Deshalb dürfen nicht mehr nur 180 sondern bis zu 195 Passagiere Sicherlich gibt es noch viele weitere Möglichkeiten die A320-Flugim Flugzeug fliegen. Diese Erweiterung zusammen mit der Verbes- zugfamilie zu verbessern. Airbus arbeitet kontinuierlich an mög­
serung der Kabinen und der Flugleistung ermöglichen es, eine grö- lichen Entwicklungen. Auch die Triebwerkshersteller P&W und
CFM mit ihrer neuen Triebwerksgeneration bieten noch großes
ßere Anzahl von Passagieren zu transportieren.
Entwicklungspotenzial für den Luftverkehr der Zukunft.
Die Nachfrage nach komfortablen zwei und drei Klassenvarianten
könnte in Zukunft ebenfalls umgesetzt werden. Um diesen Anfor- Die A320 ist das Aushängeschild von Airbus. Verglichen mit der
derungen gerecht zu werden wurde die Airbus-Cabin-Flex(ACF)-Va- A380 ist sie zwar wenig beeindruckend und mit der eleganten und
riante entworfen. Bei dieser Version wird eine Tür entfernt und die technologisch weit entwickelten A350 kann sie aufgrund ihres
von der A320 bekannten zwei Notausgangstüren über dem Flügel ­Alters nicht mithalten. Doch die A320 ist durch ihre passende Gröübernommen. Das Resultat ist eine flexible Kabine mit der Mög- ße und Reichweite auf Kurz- und Mittelstrecken vielseitig einsetzlichkeit eine komfortable Drei-Klassen-Bestuhlung oder eine maxi- bar. Schon bald soll die A320neo diesen Titel übernehmen und
zuverlässig jeden Tag an allen Flugplätzen der Welt ihren Dienst
mal Bestuhlung von 240 Passagieren anzubieten.
verrichten. Die A319neo, die A320neo und die A321neo werden die
Speziell für die A320 wurde außerdem ein System entwickelt, das nächsten 25 Jahre überall zu sehen, aber dank der neuen Technozusammen mit den neuen Triebwerken eine bessere Startleistung logien nicht mehr so sehr zu hören sein. •
auf hochgelegenen Flugplätzen verspricht.
Dirk von Reith,
Airbus
Bild: Airbus S.A.S.
Von links nach rechts: David Hess, Executive Vice President and Chief Customer Officer, Aerospace, für United Technologies; Robert Leduc, Präsident Pratt & Whitney;
Carsten Spohr, Vorstandsvorsitzender der Deutschen Lufthansa AG; Fabrice Brégier, Airbus Präsident und CEO; und Klaus Roewe, Airbus Senior Vice President, Leiter
des A320-Programms
TITELTHEMA – A320neo
19
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Interview zum PW1000G –
Fragen zum Triebwerk für die A320neo
Das Getriebefan-Triebwerk PW1100G-JM
ist das Nachfolgetriebwerk des bisher an
der Airbus A320 sehr erfolgreich eingesetzten Triebwerks V2500-A5.
Das PW1100G-JM bedeutet für Airbus und
seine Kunden ein Quantensprung an verbesserter Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit, denn Treibstoffverbrauch
und CO2 -Emissionen sind um je 15 Prozent
niedriger. Zudem wird die A320neo mit dem
PW1100G-JM wesentlich leiser fliegen und
damit vor allem die Regionen um die Flughäfen entlasten. Der empfundene Lärm­pegel
nimmt um 40 Prozent ab. Die Stickoxidemission verringert sich dank neuester Brennkammertechnologie sogar um 60 Prozent.
Auch die Instandhaltung der Triebwerke
wird einfacher und günstiger. Das liegt an
der gesunkenen Schaufelzahl in den Turbinen und Verdichtern sowie an den moderaten Betriebstemperaturen in der Hochdruck­
turbine.
DGLR: Airbus bietet die Option, die Flugzeuge auch mit dem Triebwerk LEAP des
Herstellers CFM International auszustatten.
Was unterscheidet die beiden Triebwerke?
Beide Antriebe sind Turbofan-Triebwerke
mit zwei Wellen – einer Niederdruck- und
einer Hochdruckwelle. Das PW1100G-JM
hat im Unterschied zum LEAP als neues
Element ein Getriebe zwischen dem Fan
und dem Verdichter der Niederdruckwelle.
Das Getriebe ermöglicht es, die Komponenten der Niederdruckwelle mit der optimalen Drehzahl zu betreiben.
Dank des Getriebes kann die Drehzahl des
großen Fans gesenkt werden. Die dadurch
bedingten niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten führen zu geringeren Verlusten
und es entsteht weniger Lärm. Gleichzeitig
kann die Drehzahl von Niederdruckverdichter und Niederdruckturbine erhöht
Bild: MTU Aero Engines
DGLR: Anfang dieses Jahres wurde
die erste ­Airbus A320neo ausgeliefert.
­Angetrieben wird das Flugzeug vom
PW1100G-JM. ­Warum hat Airbus sich für
den Einsatz d
­ ieses Triebwerks entschieden? Was macht es so besonders?
werden; damit können diese Komponenten
mit kleinerem Durchmesser und mit weniger Stufen ausgelegt werden. Beide Komponenten sind so wesentlich leichter und
haben bessere Wirkungsgrade.
Das PW1100G-JM unterscheidet sich
durch einen größeren Fan-Durchmesser
auch sichtbar vom LEAP.
DGLR: Wie sind die Anforderungen an die
Triebwerke der Zukunft?
Die kommerzielle Luftfahrt hat sich mit
Flightpath 2050 ehrgeizige Ziele für Lärmund Schadstoffemissionen gesetzt. Relativ
zu Flugzeugen des Jahres 2000 sollen die
CO2 -Emissionen um 75 Prozent, die Stick­
oxidemissionen um 90 Prozent und der
Lärm um 65 Prozent reduziert werden.
Dazu müssen die Triebwerke einen wesentlichen Beitrag leisten. Die Anforderungen
an die Triebwerke der Zukunft leiten sich
unmittelbar aus diesen Umweltzielen ab –
natürlich immer verbunden mit der Notwendigkeit eines höchst zuverlässigen und
wirtschaftlichen Betriebs.
DGLR: Wie reagieren Sie auf diese Anforderungen?
Die Getriebefan-Technologie hat noch vielversprechende Verbesserungspotenziale.
Der Vortriebswirkungsgrad und der ther­
mi­sche Wirkungsgrad müssen gesteigert
wer­den. Das führt zu weiter steigenden
Triebwerksdurchmessern. Bei neuen Flugzeugentwürfen muss das berücksichtigt
werden, um den Strömungswiderstand der
größer werdenden Triebwerke zu mini­mieren.
Die Triebwerke der nächsten Generation
werden zur Verbesserung des thermischen
Wirkungsgrades mit einem höheren Gesamtdruckverhältnis arbeiten. Die Folge
sind höhere Betriebstemperaturen sowie
kleiner werdende Kerntriebwerke – damit
steigen die Anforderungen an Bauteile und
Werkstoffe. Um die verbleibenden Verluste
zu minimieren, müssen wir die Wirkungsgrade erhöhen. Dazu brauchen wir neue Lösungen. Um diese zu ermitteln, müssen auch die
Simulationsmethoden verbessert werden.
Dr. Jörg-Michael Henne
MTU Aero Engines,
Leiter Entwicklung und Technologie
»Die Anforderungen an
die Triebwerke der
­Zukunft leiten sich
­unmittelbar aus den
­Umweltzielen ab.«
Die MTU-Technologie-Roadmap adressiert
alle diese Fragestellungen. Mit unseren
Partnern aus Industrie und Forschung entwickeln wir die Technologien, die wir zur
Erreichung der Ziele benötigen. Für die fernere Zukunft arbeiten wir zum Beispiel mit
Bauhaus Luftfahrt an konzeptionellen
Flugzeug- und Triebwerksstudien, um so
schon heute ein Verständnis für die Anforderungen an kommende Triebwerksgenerationen zu entwickeln. Wir betrachten
auch alternative Triebwerkskonzepte. Was
das elektrische Fliegen angeht, bin ich jedoch eher skeptisch: Das wird in den
nächsten 25 Jahren in der kommerziellen
Luftfahrt nicht realisierbar sein, weil es keine Batterien mit ausreichend hoher Leistungsdichte geben wird.
Wir bedanken uns bei Dr. Jörg-Michael
Henne für das Interview.
Bild: Boeing
Treibstoffe für
nachhaltiges Fliegen
LUFTFAHRT – Synthetische Treibstoffe
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Wäre Deutschland für die Chinesen so populär
wie Mallorca für die Deutschen,
dann flögen pro Jahr etwa 70 Millionen
chinesische Gäste auf deutschen Airports ein.
D
er weltweite Flugverkehr ist in den letzten Jahrzehnten
jährlich um fünf Prozent gewachsen. Die Luftfahrt­
for­
schung rechnet auch in Zukunft mit ähnlichen Wachstumsraten. Dieser erhöhte Luftverkehr bringt vor allem wach­sende
Treibhausgasemissionen mit sich. Aus diesem Grund arbeiten
Wissenschaftler am Institut für Technische Thermo­dynamik des
Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) an einem
synthetischen Flugbenzin aus Ökostrom. Dieses Benzin soll dabei helfen, in ­Zukunft eine CO2-neutrale Luftfahrt zu ­ermöglichen.
Ex-Bundeskanzler Gerhard Schröder soll bei einer Chinareise einmal gesagt haben: „Ich würde mich freuen, wenn jeder Bürger der
Volksrepublik China einmal unser schönes Deutschland besucht.“
Wäre Deutschland für die Chinesen so populär wie Mallorca für die
Deutschen (jedes Jahr reisen vier Millionen Deutsche, also fünf
Prozent der Bevölkerung, auf die Baleareninsel), dann flögen pro
Jahr etwa 70 Millionen chinesische Gäste auf deutschen Airports
ein. Hierzu müsste Deutschland seine Flughafenkapazität fast verdoppeln und die CO2 -Emissionen würden sprunghaft steigen.
Das Beispiel ist fiktiv, zeigt aber vor welchen Herausforderungen
die Luftfahrt steht, wenn sich Urlauber und Geschäftsleute aus
Entwicklungs- und Schwellenländern in den kommenden Jahrzehnten die deutschen Reisegewohnheiten aneignen würden. Die
Belastung auf die Umwelt würde enorm steigen. CO2 -neutrale synthetische Treibstoffe könnten der Schlüssel für die sogenannte
Dekarbonisierung des weltweiten Flugverkehrs sein. Dekarbonisierung heißt noch nicht, komplett emissionsfrei zu fliegen. Denn
weitere Emissionen wie etwa Wasserdampf oder Rußpartikel beeinflussen ebenfalls das Klima. Doch spielt die Neutralisierung des
CO2 eine zentrale Rolle für nachhaltiges Fliegen.
In Europa und Nordamerika haben sich die verbrauchten Kerosinmengen seit 2000 wenig verändert. Der Verbrauch in den Wachstumsregionen ist dagegen stark angestiegen in China um den Faktor 3! Dabei liegt die pro-Kopf-Flugstrecke in China trotz des
massiven Wachstums der letzten Jahre noch deutlich unter den
Werten in der westlichen Welt.
Die Begrenzung der Emissionen ist dringlich, da aus dem fünfprozentigen Luftverkehrswachstum und der erwarteten jährlichen
Verbesserung der Brennstoffeffizienz um maximal 1,5 Prozent
durch umweltfreundlichere Flugzeugkonzepte, eine wachsende
„Kerosinlücke“ entsteht: In den Jahren 2020, 2021, 2022 müssten
etwa sechs, zwölf, 18 Millionen Tonnen Kerosin zusätzlich eingespart oder durch einen CO2 -neutralen Antriebsstoff ersetzt werden,
um die Ziele zu erreichen.
Zwar verweisen Intergovernmental Panel on Climate C
­hange
(IPCC) und IATA darauf, dass dies grundsätzlich mit Biokraftstoffen machbar sei. Doch die wesentlichen Fragen zu den Kosten und
zum tatsächlich nutzbaren Biomassepotenzial unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeitskriterien und Nutzungskonkurrenzen
bleiben unbeantwortet.
Herstellung von synthetischem Flugbenzin
CO2 -neutrales Flugbenzin lässt sich grundsätzlich auf zwei Arten
herstellen – entweder auf der Basis von Biomasse oder auf der
­Basis von CO2 -neutralem Strom. Unter letzterem versteht man
elektrische Energie, deren Erzeugung die Gesamtmenge an CO2 in
der Erdatmosphäre nicht vergrößert. Doch wie funktioniert diese
zweite Methode?
Synthetisches Flugbenzin kann in vier Schritten aus Wasser, Kohlendioxid und Elektroenergie hergestellt werden. Mittels CO2 -neutralem Strom aus Windenergieanlagen, Solarkraftwerken oder anderen Quellen, einschließlich Kernkraft, wird in einem Elektrolyseur
Wasser in die Gase Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Wasserstoff lässt sich in Salzkavernen oder anderen Gasspeichern sammeln und dient als erster Ausgangsstoff.
1030
510
1210
2880
370
440
860
77
750
2720
60
2014
CO2-Reduktion im Luftverkehr
Die europäische „High Level Group on Aviation Research“ formuliert
in ihrem Flightpath 2050 das Ziel, die CO2 -Emissionen pro Passagierkilometer bis 2050 um 75 Prozent zu reduzieren. Die International Air Transportation Association (IATA) will den Luftverkehr von
2020 an ohne eine weitere Zunahme der Treibhaus­gasemissionen
gewährleisten und die Emissionen bis 2050 um 50 Prozent gegenüber dem Jahr 2005 senken. Diese ehrgeizigen Ziele erheben die
Frage, wie sich der CO2 -Ausstoß des Flugverkehrs wirksam begrenzen lässt, ohne das Fliegen durch Verbote einzuschränken.
760
2000
NordAmerika
Europa
China
Flugverkehrsleistungen innerhalb dreier Weltregionen in Mrd. Personenkilometern
pro Jahr. Die kursiv gedruckten kleinen Zahlen geben die Passagierkilometer pro
Jahr pro Kopf an. Quelle: DLR, Institut für Flughafenwesen und Luftverkehr
basierend auf Boeings „Current Market Outlook“
21
22
LUFTFAHRT – Synthetische Treibstoffe
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bild: Airbus S. A. S.
Eines der vier Triebwerke eines Airbus A380
Der zweite Ausgangsstoff ist „grünes“ CO2. Dieses kann heute nur
durch Abscheidung aus der Umgebungsluft oder aus Biomasse
erzeugt werden. Heutiges CO2 aus Kohlekraftwerken, Hochöfen
und Zementfabriken ist nicht grün. In einer fiktiven Zukunftswelt
ohne fossile Energieträger gibt es hingegen nur noch grünes CO2.
Das Gas ist dann kein Schadstoff mehr, sondern Wertstoff und
kann ohne ökologische Bedenken am Markt eingekauft werden –
ähnlich wie heute Trinkwasser für das Bierbrauen.
Aus den beiden Ausgangsstoffen Wasserstoff und Kohlendioxid
wird in einem zweiten Schritt unter Wärmezufuhr ein Gemisch aus
Wasserstoff und Kohlenmonoxid hergestellt. Dieses wird als Synthesegas bezeichnet.
Als dritter Schritt schließt sich ein Syntheseprozess an, der nach
seinen Erfindern, den beiden Chemikern Franz Fischer und Hans
Tropsch benannt worden ist (Fischer-Tropsch-Synthese). Nach diesem Verfahren wurde in Deutschland schon während des zweiten
Weltkrieges Benzin aus heimischer Kohle hergestellt. Das Verfahren
gilt als weitgehend ausgereift und wird seit Jahrzehnten erfolgreich
betrieben. Als Produkt erhält man ein synthetisches Rohöl. Dieses
wird in einem vierten Schritt, in einem Raffinerieprozess, zu Benzin,
Kostenmodelle für bezahlbares Fliegen
Das Institut für Technische Thermodynamik des DLR hat dazu eine
umfassende techno-ökonomische Analyse verschiedener Varianten des Herstellungsprozesses durchgeführt. Dabei wurde nicht
nur der Einfluss sämtlicher Prozessparameter wie etwa Druck und
Temperatur der einzelnen Schritte untersucht. Auch unterschiedliche Stromerzeugungsszenarien wurden erfasst.
Bei derzeitigen Erzeugungskosten für Offshore-Windstrom von
14 Cent pro Kilowattstunde lässt sich synthetisches Flugbenzin
mit der heute verfügbaren Technologie zu einem Preis von 3,50
Euro pro Liter herstellen. Dies ist etwa das Zehnfache der Kosten
von fossilem Flugbenzin – und da liegt derzeit das Problem. Wollte
man den heutigen Luftverkehr auf dieses synthetische Flugbenzin
umstellen und würden die Fluggesellschaften die Preiserhöhung
vollständig an den Fluggast weiterreichen, so würden sich das Flug­
ticket Frankfurt-Berlin von 100 Euro auf 150 Euro, der Urlaubstrip
Wasserelektrolyse
O2
H2
Synthesegas­
erzeugung Synthesegas
Wasser
Schematische Darstellung des Power-to-Liquid (PtL) Verfahrens
FischerTropschSynthese
Synthetisches Öl
Wasser
Aufbereitung Kerosin
Bild: DLR-Institut für Technische Thermodynamik
CO2
Wasser
Strom
Diesel und Kerosin aufbereitet. Das gesamte Verfahren nennt sich
Power to Liquid (PtL).
LUFTFAHRT – Synthetische Treibstoffe
23
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bild: prescott09 / Fotolia.com
Der sehr niedrige Rohölpreis sorgt derzeit für einen niedrigen Kerosinpreis. Synthetisches Flugbezin ist dagegen noch deutlich zu teuer.
nach Mallorca von 150 Euro auf 450 Euro und das Business-Class-Ticket von München nach San Francisco von 5.000
Euro auf 7.000 Euro verteuern. Solche Preisanstiege sind auf den
ersten Blick drastisch. Dies relativiert sich jedoch mit der Betrachtung zweier weiterer Zahlen.
Sollte Ökostrom eines Tages zu deutlich geringeren Kosten herstellbar sein, so würde sich der Literpreis für synthetisches Flugbenzin auf unter einen Euro verringern. Sänken nun auch die Investitionskosten für die Elektrolysetechnologie auf einen Preis von
etwa dreihundert Euro pro Kilowatt, so könnte der Preis langfristig
sogar auf unter 60 Cent pro Liter fallen. Diese Zahlen verdeutlichen, dass billiger Strom und preiswerte Elektrolyse die Schlüssel
für die Herstellung von synthetischem Flugbenzin in großem Maßstab sind.
Falls der Rohölpreis in Zukunft wieder anzieht, wird die Preiskurve
für das fossile Flugbenzin langfristig ansteigen. Die Preiskurve für
erneuerbares synthetisches Flugbenzin wird hingegen langfristig
sinken, weil die Elektrolyse- und die Synthesetechnologie aufgrund
des technologischen Fortschritts geringere Investitionen erfordern
werden. Derzeit ist es jedoch noch unmöglich zu sagen, wann das
synthetische Flugbenzin günstiger wird als das fossile Kerosin.
Wege zu einem umweltfreundlicheren Flugverkehr
Das führt zu zwei möglichen Szenarien eines umweltfreundlicheren Luftverkehrs: entweder müssen die Kosten für synthetisches
Flugbenzin durch Investitionen in Forschung und Entwicklung
schnell sinken oder die Kosten für konventionelles Flugbenzin
müssten durch regulatorische Maßnahmen schneller steigen als
die Marktpreise.
Die Kostensenkungspotenziale liegen zuallererst in der Senkung des
Durchschnittspreises für den Ökostrom. Dazu müssten die Baukosten
für Wind- und Solaranlagen günstiger werden. Des Weiteren muss an
der preiswerten Erzeugung von Elektrolysewasserstoff gearbeitet
werden. Drittens kann die Technologie der Fischer-Tropsch-Synthese
weiter verbessert und ihre Verknüpfung mit der Wasserstofferzeugung und der CO2-Gewinnung optimiert werden.
Ob das konventionelle Kerosin nun teurer wird, liegt dagegen nicht
in der wissenschaftlichen Forschung sondern ist von politischen
Faktoren abhängig. So könnte eine weltweite CO2 -Steuer den heutigen Kostenvorteil von fossilem Flugbenzin verringern und Anreize für die Einführung von synthetischem Flugbenzin schaffen.
­Daraus resultierende Einnahmen könnten für weitere Technologieentwicklung sowie für zusätzliche Produktionskapazitäten von
synthetischem Flugbenzin eingesetzt werden. Alternativ kommen
verpflichtende Beimischquoten von synthetischem Flugbenzin in
fossilem Flugbenzin oder garantierte kostendeckende Abnahmetarife in Frage. Im letzteren Fall könnten Mehrkosten als Anreiz für
erste Investitionen in entsprechende Erzeugungsanlagen umgelegt werden. Derzeit ist Flugbenzin von der Mineralölsteuer befreit.
Eine weltweite Abschaffung dieser Subvention würde die Kostendifferenz zwischen synthetischem und fossilem Flugbenzin verringern. Welche dieser regulatorischen Maßnahmen umgesetzt wird,
ist politisch sorgfältig abzuwägen.
Vermutlich müssen letztendlich alle Ansätze kombiniert werden, damit bald alle Menschen auf der Welt preiswertes und sauberes Fliegen genießen können. Die 70 Millionen CO2 -neutral reisenden chinesischen Gäste sind dann in Deutschland umso mehr willkommen. •
Prof. André Thess (Institutsdirektor), Dr. Ralph-Uwe Dietrich
(Fachgebietsleiter Alternative Brennstoffe), Dr. Antje Wörner
(Abteilungsleiterin Thermische Prozesstechnik), Daniel König
(Doktorand), Dr. Thomas Pregger (Abteilung Systemanalyse und
Technik­bewertung) – Institut für Technische Thermodynamik
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Eine Literaturliste ist auf Anfrage bei Prof. André Thess
([email protected]) erhältlich.
Bild:
Bild:DLR-AE
DLR-A
Neue Technologien
im Flugzeugbau –
Herausforderungen
für die Aeroelastik
LUFTFAHRT – Aeroelastik im Flugzeugbau
F
lugzeuge sollen umweltfreundlicher werden – das ist das
große gemeinsame Ziel, das die Luftfahrtforscher verfolgen. Dazu forschen sie an Turbinen, der aerodynamischen
Auslegung, Werkstoffen und Flugzeugstrukturen. Die Technologien in einem Flugzeug zu verwirklichen ist keine leichte Aufgabe. Denn jede neue Komponente bedingt und beeinflusst viele
andere Systeme. Im stillen Zustand mögen sie noch zusammen
passen, aber sobald das Flugzeug gestartet wird, beginnen bestimmte Teile der Maschine zu schwingen.
Grundsätzlich ist das Schwingen der Flugzeugteile nichts Schlimmes und für leichte, elastische Strukturen völlig normal. Doch je
nachdem, wie stark ein Teil schwingt und ob die Schwingung abklingt oder eventuell schnell an Stärke zunimmt, können Schäden
am Flugzeug entstehen. Am Institut für Aeroelastik des Deutschen
Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) werden daher neue Teile
oder ganze Flugzeuge auf ihr Schwingungsverhalten hin untersucht.
In der Aeroelastik wirken drei verschiedene Faktoren auf ein
­Bauteil, zum Beispiel eine Tragfläche, ein:
—— die aerodynamischen Kräfte durch die umfließende Luft,
—— die Trägheit des Bauteiles selbst
—— sowie dessen Elastizität.
Das Zusammenwirken dieser drei Faktoren wird als „aeroelastische Wechselwirkung“ bezeichnet. Die Durchbiegung der Tragflügel, die man besonders gut als Passagier beim Blick aus dem Fenster während des Starts beobachten kann, entsteht beispielsweise
durch die Wechselwirkung der Auftriebskräfte mit der Elastizität
des Flügels.
Im Betrieb kann es aber auch dazu kommen, dass eine Teilstruktur
ohne äußere Anregung anfängt zu schwingen. Dieses, als Flattern
bekannte aeroelastische Stabilitätsproblem, muss möglichst früh,
auf jeden Fall vor dem tatsächlichen Einsatz des Bauteiles erkannt
und behoben werden. Weitere Analysen berücksichtigen äußere
Einflüsse, wie zum Beispiel Böen, die die Struktur zu Schwingungen anregen und dadurch zusätzliche Lasten hervorrufen können.
Aufgaben der Aeroelastik
Die klassische Aufgabe der Aeroelastik ist die Sicherstellung der
Betriebssicherheit des Flugzeuges unter allen Bedingungen.
­Mithilfe von Simulationen kann das Flattern heutzutage mit guter
Genauigkeit schon während des Entwicklungsprozesses vorher­
gesagt werden. Damit können spätere etwaige erforderliche
­Anpassungen während der Flugerprobungsphase weitgehend vermieden werden.
Werden neue Technologien zur Verbesserung der Leistung von
Flugzeugen oder Triebwerken eingeführt, können zusätzliche
­Entwicklungsrisiken entstehen – zum Beispiel Schwingungsprobleme durch die Wechselwirkung von zwei Strukturkomponenten.
Werden diese erst in der Flugerprobungsphase erkannt, haben die
verantwortlichen Entwicklungsingenieure in der Aeroelastik die
schwierige und zeitkritische Aufgabe, kurzfristig realisierbare
­Lösungen zu finden.
Ziel ist es daher, die möglichen Konsequenzen der neuen Techno­
logien auf das aeroelastische Verhalten durch Vorhersagemethoden
frühzeitig zu erkennen und zu verstehen. So können Änderungen
Bild: Ringgitterprüfstand am vormaligen Standort in Lausanne
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
schon am Flugzeugentwurf und ohne zusätzliches Gewicht um­
gesetzt werden. Hierfür sind entsprechende Vorarbeiten im Bereich
der anwendungsorientierten Forschung erforderlich, wie sie am
DLR-Institut in Göttingen durchgeführt werden. Diese sind methodischer Natur, wie zum Beispiel genaue Berechnungsmethoden, aber
auch physikalischer Natur, dienen also dem Verstehen der genauen
Ursachen von Schwingungsproblemen durch gezielte Versuche.
Über diese klassische Aufgabe hinaus tragen Aeroelastiker dazu
bei, den Flugzeugentwurf zu optimieren. Dafür werden weitere
Technologien entwickelt, die zur Erreichung der Advisory Council
for Aviation Research and Innovation in Europe (ACARE)-Ziele beitragen. Mit ihrem „Flightpath 2050“ zielt ACARE darauf ab, die
CO2 - und Stickoxid-Emissionen zu senken und den Fluglärm zu
ver­ringern. Ein zentrales Thema für die Aeroelastiker ist die Reduzierung der Lasten, um so zu einem geringeren Gewicht der tragenden Struktur von Flugzeugen beizutragen. Damit lässt sich
Treibstoff einsparen und geringere CO2 - und Stickoxid-Emissionen
sind die Folge.
Größere Triebwerke zerren an den Strukturen
Die Aeroelastik muss auf jede neue Technologie reagieren. Ein
­Beispiel sind Neuentwicklungen bei Triebwerken. Derzeit wird an
Triebwerken mit einem hohen Nebenstrom geforscht, den sogenannten Ultra-High Bypass Ratio (UHBR)-Triebwerken. Andere
Triebwerke, wie der Open-Rotor-Antrieb, haben freiliegende Rotorschaufeln mit nachgeschaltetem Kerntriebwerk. Durch die größere
Menge vorbeiströmender Luft wird der Rotor effizienter und spart
damit Treibstoff ein. Bei beiden Konzepten haben die Triebwerke
im Vergleich zu derzeit verwendeten Triebwerken einen erheblich
größeren Durchmesser und können daher nur schwer unter einem
Flugzeugflügel angebracht werden. In aktuellen Studien werden
daher zum Beispiel Hochdecker mit Tragflügeln über dem Rumpf
oder auch Flieger mit Heckanordnung der Triebwerke untersucht.
Die neuen Antriebe beinhalten vielfältige aeroelastische Herausforderungen, vor allem am Triebwerk selbst, aber auch bei der
Triebwerksintegration am Flugzeug. Der Einsatz neuer integraler
Bauweisen – wie zum Beispiel die sogenannten Blisks, ein Turbinenbauteil bei dem Rotorblatt und Schaufeln fest verbunden sind
oder neue Materialien wie Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff
(CFK) – ermöglicht eine deutliche Gewichtsreduktion, macht aber
das aeroelastische Verhalten der Beschaufelungen komplexer.
­Dafür werden schnellere und genauere Prüfwerkzeuge und Teststände benötigt. Um aeroelastische Untersuchungen an Verdichter- bzw. Turbinenbeschaufelungen durchzuführen, hat das DLR
einen Ringgitterprüfstand aus Lausanne erworben, der in Göttingen aufgestellt wird. In diesem Prüfstand werden die sehr hoch­
frequenten Schwingungen der Beschaufelungen untersucht.
Je größer das Triebwerk ist, desto stärker beeinflusst es auch die
niederfrequenten Schwingungen des gesamten Flugzeugs. Durch
neue Konzepte wie zum Beispiel direkt im Flügel integrierte Triebwerke können noch weitere Wechselwirkungen mit der Folge von
Vibrationen entstehen. Diese müssen durch die frühzeitige Simulation des Flugzeugs mit Triebwerken anhand von Modellen vorhersagbar gemacht werden. Bei Open-Rotor-Triebwerken kommt das
Problem der Schallemission hinzu. Der Schall kann den Flugzeug­
rumpf zu Schwingungen anregen und damit den Lärmpegel in der
25
LUFTFAHRT – Aeroelastik im Flugzeugbau
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bild: Airbus
26
Vibroakustischer Test eines Rumpfsegmentes an der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg im Rahmen des LuFo-Projektes COCLEA
Kabine erhöhen. Auch dahingehend müssen die Simulationsmethoden verbessert und deren Eignung experimentell nachgewiesen werden.
Weniger Turbulenzen mit Laminarflügeln
Auch die Forschung an Laminarflügeln soll einen Beitrag zu den
ACARE-Zielen leisten. Laminarflügel reduzieren den Reibungs­
widerstand und sparen damit Treibstoff ein. Während bei konventionellen Flugzeugen die Tragflügel stets nach hinten gerichtet,
also rückwärts „gepfeilt“ sind, würde sich beim Laminarflügel aus
aerodynamischen Gründen eine Pfeilung in die umgekehrte Richtung, also nach vorne, vorteilhaft auswirken.
Über das Flatterverhalten von Flugzeugen mit Laminarflügeln,
im Unterschied zu konventionellen Flügeln, liegen bisher keine gesicherten Erkenntnisse vor. Dies ist daher Gegenstand der Forschung im DLR-Institut für Aeroelastik in den Projekten iGREEN
Infrarot-Thermographie
60 instationäre
Drucksensoren
26-HeißfilmSensoren
CAST-10 Flügelmodell im Transsonischen Windkanal Göttingen
und verwendete Messtechnik
Bild: DLR-AE
Hierbei muss aufgrund des aeroelastisch bedingten „Aufdrehens“
des Flügels mit wachsendem Auftrieb, eine erhöhte Flügelstrukturmasse in Kauf genommen werden. Dies hat folgenden Grund:
durch das unvermeidbare Hochbiegen des Flügels im Falle von
Flugmanövern ändert sich die Anstellwinkelverteilung – bei konventioneller struktureller Auslegung – dergestalt, dass sich der
­resultierende Auftriebsvektor nach außen verschiebt und damit
höhere Biegemomente als beim rückwärts gepfeilten Flügel
­bewirkt. Die zusätzliche Belastung kann nur durch eine verstärkte
und damit auch schwerere Struktur getragen werden. Mit den Mitteln des sogenannten „Aeroelastic Tailoring“ unter Verwendung
von CFK kann dieser negative Effekt reduziert oder sogar kompensiert werden. Hierbei werden die Fasern des CFK-Werkstoffes so
ausgerichtet, dass sich der Flügel bei einer Biegung nach oben zu
kleineren Anstellwinkeln hin verdreht.
und ALLEGRA. Hier wird der Einfluss des Übergangs von laminarer
– quasi turbulenzfreier – zu turbulenter Strömung auf harmonisch
schwingende Flügel untersucht. Dazu wurden im Transsonischen
Windkanal Göttingen (DNW-TWG) Messungen am harmonisch
­bewegten Tragflügelprofil CAST 10 durchgeführt und die Genauigkeit vorhandener aeroelastischer Simulationsmethoden überprüft.
Das gewählte Profil erwies sich als sehr empfindlich, im Versuch
traten sogar Flatterschwingungen auf, die auf die Dynamik des
­laminar-turbulenten Übergangs zurückgeführt werden konnten.
Bei vollturbulenter Strömung war das Profil unter sonst gleichen
Bedingungen aeroelastisch stabil. Für genaue Vorhersagen zur
Flatterstabilität großer Transportflugzeuge mit Laminarflügel reichen diese grundlagenorientierten Messungen nicht aus. Es kann
aber von einem erhöhten Risiko für Flattern ausgegangen werden.
Um dieses Risiko zu verringern und die Vorhersage der Flatter­
stabilität beim Laminarflügel mit derselben Genauigkeit wie beim
konventionellen Flügel zu gewährleisten, müssen die strömungsmechanischen Modelle dringend weiterentwickelt werden. In Vor-
LUFTFAHRT – Aeroelastik im Flugzeugbau
27
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bild: DLR-AE
Standschwingungsversuch für das Solarflugzeug Solar Impulse 2 in Payerne in der Schweiz
bereitung für diese Aufgaben ist als nächster Schritt ein Versuch
im Kryokanal Köln mit einem deutlich größeren Flügelmodell.
Leichtere Werkstoffe, stärkeres Material
Immer schon wurden im Flugzeugbau extreme Leichtbaustrukturen eingesetzt. Hier kann durch das Potenzial von CFK und optimierten metallischen Werkstoffen weiteres Gewicht eingespart
werden. Was mit konventioneller CFK-Technik bereits heute möglich ist, zeigen die Rekordflüge mit dem extrem leichten Flugzeug
Solarimpulse 2, das bei einer Spannweite von 72 Metern eine Masse von nur 2.300 Kilogramm aufweist. Diese leichte Struktur stellte
auch an die Versuchstechnik spezielle neue Anforderungen.
Die Integration dieser Technologien in künftige Flugzeugentwicklungen ist eine multidisziplinäre Aufgabe. Für die Aeroelastik als
interdisziplinäres Fachgebiet stellen sich dabei vielfältige Herausforderungen, die von den wissenschaftlichen Grundlagen über die
anwendungsorientierte Forschung bis hin zu Entwicklungsaufgaben reichen. Ohne sie wäre der Betrieb der Flugzeuge dieser und
zukünftiger Flugzeuggenerationen nicht sicher möglich. •
Lorenz Tichy,
Institut für Aeroelastik,
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Bild: AFRL
Der Werkstoff CFK kann von der Aeroelastik genutzt werden, um
den Flügelentwurf zu optimieren. Die statischen und dynamischen
Eigenschaften werden dabei so ausgelegt, dass eine optimale
Leistung bei minimalem Gewicht erreicht werden kann. Durch das
Aeroelastic Tailoring kann die Faserrichtung des CFK gezielt verändert und damit bestimmte Bereiche verstärkt werden. CFK ist
quer zur Faserrichtung vergleichsweise einfach zu beschädigen. In
Faserrichtung ist das Material aber stärker und haltbarer als Stahl
und jeder andere bekannte Werkstoff. Die Umsetzung solcher, mit
den Methoden des Aeroelastic Tailoring erzielter Flügelentwürfe,
ist derzeit noch eine große Herausforderung. Sie wird jedoch
durch neue produktionstechnische Verfahren immer besser realisierbar. So kann die beim Laminarflügel erwähnte Erhöhung der
Strukturmasse beim vorwärts gepfeilten Tragflügel in Grenzen gehalten und allgemein das Potenzial von CFK noch weiter erschlossen werden. Durch die rapiden Entwicklungen im Bereich der
Werkstoffe und Bauweisen werden sich in Zukunft weitere Möglichkeiten eröffnen. Denkbar sind beispielsweise Komponenten,
die sich im Einsatz nicht linear verformen oder dämpfende Materialien, die das Vibrieren reduzieren.
Auch von Seiten der Systemtechnik werden Lösungen entwickelt,
die Kräfte bei Flugmanövern oder Böen zu reduzieren. Möglich wäre
es, das Flattern durch ein entsprechendes dynamisches System zu
reduzieren. Ein solches Konzept wird von der NASA mithilfe des unbemannten Testflugzeugs X-56A getestet. Hier werden die Schwingungen mit zehn Stellflächen gedämpft, die an der Hinterkante der
Flügel angebracht sind. Die aktive Flatterunterdrückung bietet die
Chance, die Schwingungen bei neuartigen Flugzeugentwürfen stark
zu vermindern. Damit können neue Freiheitsgrade im Entwurf geschaffen und so Technologien entwickelt werden, die schließlich das
Erreichen der ACARE-Ziele ermöglichen.
Unbemanntes NASA-Testflugzeug X-56A
Bild:
Bild:Airbus Safran Launchers
Der Weg nach oben –
mit Ariane 6
Raumfahrt – Ariane 6
E
ine Vielzahl der heute als normal angesehenen Informationen oder Dienstleitungen sind von Infrastrukturen und
Systemen im All abhängig. Das gilt für Anwendungen von
Telekommunikation und Navigation bis zur Beobachtung der
Natur. Es gilt für Sicherheitstechnologien bis hin zum Katastrophenschutz. Raumfahrt ist in unserer industriellen Gesellschaft
im besten Sinne „der Weg nach oben“. Dieser kann aber nur beschritten werden, wenn die passenden Trägerraketen zur Verfügung stehen, die die Technik ins All bringen.
Mit dem Ariane-Programm verfügt Europa seit bald vier Jahrzehnten über die erfolgreichsten zivilen Trägerraketen auf dem Weltmarkt. Seinen Anfang nahm das Programm in den 70er Jahren.
Deutschland und Frankreich hatten in Zusammenarbeit die beiden
Nachrichtensatelliten „Symphonie“ entwickelt. Die erste europäische Trägerrakete „Europa“ flog jedoch nie erfolgreich, daher waren
die beiden Länder auf die Hilfe der Vereinigten Staaten an­gewiesen.
Die USA wollten die Satelliten nur unter der Voraussetzung in den
Weltraum transportieren, dass diese nicht ­kommerziell genutzt würden. Diese Bedingung war für künftige S
­ atellitenprojekte nicht annehmbar und führte zum Beschluss Europas, das Ariane-Programm
aufzusetzen und sich damit einen unabhängigen Zugang zum Weltraum zu sichern.
Die Erfolgsgeschichte des europäischen Programms begann sechs
Jahre nach dem „Symphonie-Schock“, genau gesagt am 24. Dezember 1979 mit dem Erststart einer Ariane 1. Mit 116 Starts bei nur drei
Fehlschlägen sicherte die Ariane 4 bis 2003 nicht nur den garantierten Zugang Europas zum All. Sie öffnete den Raumtransport für „jedermann“ und schuf damit den heutigen Markt für völlig neue kommerzielle Anwendungen im All. Über 60 Prozent der Ariane-Starts
dienten fortan einem kommerziellen Nutzen. Die kommerziellen Aspekte der Raumfahrt hatten die USA und die Sowjetunion zu dem
Zeitpunkt nur bedingt im Fokus. Auch hatten die USA keine passenden Träger für diese Missionen.
Die Fortführung der Erfolgsgeschichte übernahm ab 1996 die Nachfolgegeneration Ariane 5. Die Ariane 5 war schon zum Start der ersten Ariane 4 geplant und wurde zunächst im Parallelbetrieb zur Ariane 4 betrieben. Die Ariane 5 verbucht bis Februar 2016 insgesamt
83 Starts mit nur zwei Fehlschlägen. Zuletzt lieferte die Ariane 5 70
Erfolge in Serie. Der Marktanteil der kommerziellen Starts liegt dabei
weiterhin oberhalb der 50-Prozent-Marke.
Steigende Konkurrenz in der kommerziellen
­Raumfahrt
Seit Anfang des 21. Jahrhundert bekam das Ariane-Programm eine
wachsende Konkurrenz. Nach der Jahrtausendwende startete die
NASA mehrere wenig erfolgreiche Anläufe zur Entwicklung eines
Ersatzes für das Space Shuttle. Daraus entstand die Erkenntnis,
dass eine industriegetriebene Entwicklung wohl der schnellere und
kostengünstigere Weg zur Raumstation sein würde. Die NASA änderte daraufhin die Spielregeln und ihre eigene jahrzehntealte Rolle
bei Trägerentwicklungen. Sie vergab Verträge mit Blockeinkäufen
für Transportdienstleistungen, die auch die Entwicklungskosten abdeckten (das Commercial Re-supply Program – CRS). Die Unternehmen SpaceX und Orbital waren die beiden „Gewinner“ dieses Prozesses und konnten mit dieser Förderung ihre neuen Trägerfamilien
entwickeln.
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
SpaceX begann sehr bald, eine globalere Vision als die alleinige Versorgung der Raumstation zu entwickeln. Sie wollten möglichst viele
Transporte in kurzer Zeit erreichen. So expandierten sie dank der
sicheren staatlichen Abnahmeaufträge auf den kommerziellen
Markt, um sich dort entsprechende Markanteile zu sichern. Parallel
arbeiteten sie mit Hochdruck an der formellen Anerkennung als
Startdienstleister für das amerikanische Militär. Die kommerziellen
Kunden wie Satellitenbetreiber gingen zu Beginn hohe Risiken ein
und buchten bei neuen Startanbietern, um langfristig von der
­Konkurrenz mehrerer Systeme am Markt profitieren zu können.
Zu diesen zählen unter anderem die Falcon 9 von SpaceX und die
russische Proton M, vermarktet durch International Launch Services
(ILS).
Bald werden sich weitere Konkurrenten dazugesellen. Neben der
russischen Angara 5 gibt es Modelle aus Japan und Indien. Dagegen
kann die chinesische Trägerrakete „Langer Marsch“ erst dann eine
Rolle auf dem Weltmarkt spielen, wenn die USA ihr Embargo gegen
China in der Raumfahrt aufheben. Angesichts von über 20 erfolgreichen Starts allein im letzten Jahr gibt es keinen Zweifel, dass China
über die Kompetenz verfügt, auch auf dem Weltmarkt künftig eine
Rolle zu spielen.
Neue Anforderungen für Europa
Trotz dieser verstärkten Konkurrenzsituation steht die Ariane weiterhin gut da. Der Grund des Erfolgs der Ariane: Sie bedient die gesamte Palette der Kundenbedürfnisse, vor allem für Satelliten in
geostationären Umlaufbahnen. Sie verfügt über den von allen Kunden meistgeschätzten Startplatz, hat die letzten Jahre hart an ihren
Preisen gearbeitet und zeigt eine konkurrenzlose Zuverlässigkeit.
Denn der billigste Start wird schnell zum teuersten, wenn der Satellit
verloren geht. Das ist so in den letzten Jahren leider öfter vor allem
bei russischen Raketen geschehen. Dank ihrer konsequent guten
Arbeit konnte Arianespace ein gut gefülltes Auftragsbuch halten,
derzeit im Wert von mehr als 5,4 Milliarden Euro.
Doch trotz dieser Erfolge wurde klarer, dass die alleinige Weiterentwicklung der Ariane 5 zur A5ME mit einer 15- bis 20-prozentigen
Kostenreduktion mittelfristig nicht ausreichen würde, um ohne Fortschreibung staatlicher Fördergelder am Weltmarkt zu bestehen. In
Europa reifte die Erkenntnis, dass schnell und bei gleicher Zuverlässigkeit ein konkurrenzfähiges kommerzielles Startsystem am Markt
angeboten werden musste. Dieses sollte etwa 50 Prozent preiswerter werden, um den langfristigen Bestand dieser Industrie und Europas unabhängigen Zugang zum Weltraum zu sichern.
Dazu reichte nicht nur ein neues technisches Konzept. Auch strukturelle Veränderungen mussten durchgeführt werden. So sollte zum
einen die Führungsstruktur und Programmanagementregeln zwischen Auftraggeber ESA und der Verantwortung und Risiko tragenden Industrie vereinfacht werden. Zum anderen sollte die industrielle Struktur einfacher gestaltet werden. Dies wurde durch die
Einführung des Systemführers und des Antriebssytemverantwortlichen Airbus Safran Launchers erreicht. Weitere Voraussetzungen
waren die Einbindung von industriellen Partnern als Wissenslieferanten, die Beschränkung der Entwicklungskosten durch schnelle
Realisierung aufgrund bestehender Technologien und eine erhöhte
Startrate und damit Serienproduktion.
29
30
Raumfahrt – Ariane 6
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bild: Airbus Safran Launchers
Ariane 6: Europas Trägerrakete für institutionelle
und kommerzielle Kunden
Der in 2014 innerhalb von nur sechs Monaten ausgearbeitete und
bei der Ministerratskonferenz im Dezember verabschiedete Gesamtvorschlag für Ariane 6 basierte auf einer kundenoptimierten
Konfiguration. Ziel war es, viele bewährte Schlüsseltechnologien
einzubringen. Dazu gehörten insbesondere die bereits seit Jahren
entwickelten Kernelemente der neuen wiederzündbaren Oberstufe
aus Bremen.
So wird die Ariane 6 eine Hauptstufe mit kryogenem Antrieb
(Flüssigsauerstoff und Wasserstoff) haben. Das Vulcain-2-Trieb-
werk, dessen „Herz“, die Schubkammer und weitere Komponenten
aus Ottobrunn stammen, bleibt damit erhalten. Die Teststände in
Lampoldshausen bleiben zur Weiterentwicklung der Vulcain- und
Vinci-Triebwerke in Betrieb. Die Bremer Oberstufe, abgeleitet von
der Ariane-5-ME-Oberstufe, bleibt ebenfalls kryogen und erhält den
wiederzündbaren Vinci-Motor. Desweiteren beherbergt die Ariane 6
die Steuerungsintelligenz der Ariane 5. Sämtliche in Deutschland für
eine Ariane 5 ME vorangetriebenen Entwicklungen werden damit
optimal genutzt und integriert.
Dank eines modularen Aufbaus sind Modelle mit zwei Boostern
(Ariane 6.2) für institutionelle Einfachstarts mit rund fünf Tonnen
Nutzlast auf geostationäre Bahn (GTO) und mit 4,5 Tonnen auf
Raumfahrt – Ariane 6
s­onnensynchrone Bahn (SSO) ebenso möglich, wie kommerzielle
Doppelstarts auf GTO mit einer Nutzlast von mehr als zehn Tonnen
(Ariane 6.4). Mit diesen Möglichkeiten kommt auch eine von
Deutschland artikulierte Kernforderung zum Tragen: den eigenen
Träger für europäische Wissenschaft und Exploration nutzen zu
können. Insbesondere die Grundversion Ariane 6.2 ist für eine Vielzahl von institutionellen Missionen besonders geeignet.
So entsteht eine komplette Trägerfamilie aus rein europäischer Entwicklung und Produktion. Deutschland hat daran einen Anteil von
23 Prozent und sichert so rund 2000 Arbeitsplätze in der Raumtransportindustrie, bei über 60 Zulieferern und beim Deutschen
Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).
platzes der Welt, des europäischen Raumfahrtbahnhofs Centre Spatial Guyanais (CSG) in Kourou, Französisch Guyana. Dieser Ort ist
nur 5 Breitengrade nördlich vom Äquator entfernt, sodass Arianespace für seine Kunden im Gegensatz zu allen anderen Konkurrenten bei äquatorialen Missionen (GTO) die volle Kraft der natürlichen
Erdrotation nutzen kann. Der Vorteil in Zahlen: rund 30 Prozent
mehr Nutzlast oder 30 Prozent weniger Treibstoff – in den Kategorien, in denen Raumfahrer denken und rechnen, ein gigantischer
­Vorsprung.
Europa ist mit seinen Beschlüssen zur Ariane 6 auf dem richtigen
Weg. Entscheidend ist, möglichst schnell die Ariane 6 auf den Markt
zu bringen und damit Europas Spitzenstellung auszubauen. Gleichzeitig werden, wie bisher auch, neue Technologien untersucht und
vorentwickelt, um das Potential der Ariane 6 auszunutzen, schrittweise neue Technologien zu integrieren und somit langfristig am
Weltmarkt zu bestehen. •
Bild: ESA-D. Ducros, 2014
Damit Ariane 6 erfolgreich sein wird, müssen außer einer modularen
und technisch ausgereiften Konfiguration weitere wichtige Veränderungen eingeführt werden. Die langjährige deutsche Forderung
nach stärkerer industrieller Führung und Verantwortung wird mit
dem Ariane-6-Programm umgesetzt. Das beschlossene Industriekonsortium Airbus Safran Launchers übernimmt die substanziellen
Risiken und die Verantwortung bei der Systementwicklung bis hin
zur Design-Verantwortung.
Ziel dieses neuen Unternehmens ist es, die Entwicklung und Produktion der europäischen Trägerraketen industriell optimiert umzusetzen. Wo bisher Airbus Defence and Space als Generalunternehmer der Ariane auftrat und die gesamten Antriebssysteme der
Rakete bei Safran/SNECMA einkaufte, die wiederum bei Airbus die
Schubkammern für die Triebwerke eingekauft hatten, gibt es künftig
ein europäisches Unternehmen, das „aus einer Hand“ managt. Einheitliches Management, einheitliche Prozesse, weniger Schnittstellen und industriell optimierte Entwicklungs- und Produktionsverfahren sollen es ermöglichen, die Ariane 6 um mindestens 40 Prozent
günstiger auf den Markt zu bringen.
Die ESA-Mitgliedsstaaten fordern über die Industrieverantwortung
hinaus eine direkte finanzielle Beteiligung der Industrie an den Entwicklungskosten der Ariane 6. Die Industrie wiederum fordert im
Gegenzug, um im weltweiten Wettbewerb vergleichbare Bedingungen zu erhalten, eine Verpflichtung der europäischen Staaten, im
Schnitt etwa fünf Ariane 6 Starts pro Jahr abzunehmen. Beide Themen sollen noch im Laufe des Jahres 2016 im Kontext des sogenannten „Program Implementation Review“ verbindlich geregelt
werden.
Serienfertigung für’s All
Die Raumfahrt steckt trotz aller Erfolge noch immer in ihrem eigenen Pionierzeitalter. Dazu muss sie betriebswirtschaftlich und technologisch durch effiziente Modelle der Serienproduktion optimiert
werden. Die neue Ariane 6 wird von vornherein auf eine Start- und
Produktionsfolge von zwölf Flügen pro Jahr ausgelegt. Damit erreicht sie über die gesamte Programmdauer von 30 Jahren Startdienstleistungen eine wirtschaftlich ideale Frequenz. Für Bau und
Betrieb der Träger werden die bestehenden Gebäude genutzt, die
industriellen Prozesse optimiert, Baugruppen und Komponenten
standardisiert und neueste Entwicklungsprozesse (3D virtuelle Realität, 3D-Druck, etc.) genutzt.
Zudem nutzt die neue Ariane 6 weitere schon längst existente Infrastrukturen einschließlich des sichersten und effizientesten Start-
31
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Ariane 5 ECA
Ariane 62
Ariane 64
Künstlerische Darstellung der Ariane 5 ECA und der neuen Ariane 6 in ihren
beiden Ausführungen mit zwei und mit vier Boostern
Bild: ESA/NASA
Interview mit
ESA-Generaldirektor
Johann-Dietrich Wörner
Raumfahrt – Interview
Bild: DLR (CC-BY 3.0)
Untersuchungen am Menschen in der
Schwerelosigkeit machen – Blutdruck, Salz­­
haushalt, Immunsystem, Alterung und ­vieles
mehr. Ein weiterer Punkt: Seit Apollo ist
klar, dass die Wirkung von Menschen im All
auf die Menschen auf der Erde sehr massiv
ist. Die Begeisterung wurde damals statistisch nachgewiesen. Junge Leute sind sehr
viel stärker in die Naturwissenschaft und in
die Technik gegangen. Ich glaube, dass unsere Gesellschaft heute wieder mehr Zukunftshoffnung braucht. Dann gibt es den
dritten Punkt: Menschen können im Gegensatz zu Robotern Dinge vor Ort reparieren. Das ist meiner Meinung nach kein unDGLR: Die ESA kann in den letzten Jahren mittelbar schlagendes Argument. Wenn ein
auf viele interessante und auch spannende Gerät kaputt geht, könnten wir es durch
Missionen zurückblicken. Die Rosetta-­ einen erneuten Start ersetzen. Das ist billiMission löste zum Beispiel einen großen ger, als wenn ich eine Astronautin oder eiHype aus. Beinahe so, wie bei den ersten nen Astronauten einsetze. Was ein Mensch
Mondlandungen. Jetzt ist seit 1972 kein aber kann – was eine Maschine nie können
Mensch mehr auf dem Mond gewesen. Was wird – ist, eine echte Entscheidung zu trefist die Zukunft der bemannten Raumfahrt? fen. Eine Entscheidung wird getroffen,
wenn es zwei Wege gibt, die sich von ihrer
Eine Zukunft der bemannten Raumfahrt ist, Logik her nicht prinzipiell unterscheiden.
dass wir diesen Begriff nicht mehr benutzen. Dann zu sagen, welchen Weg man geht,
Stattdessen sollten wir von der astronauti- das kann eine Maschine durch Zufalls­
schen Raumfahrt sprechen. Denn es ist generator – aber nicht mit menschlicher
ganz selbstverständlich, dass wir Frauen Entscheidungskraft, man kann es auch
und Männer in diesem Bereich gleicherma- Bauchgefühl nennen.
ßen brauchen. Gerade der Unterschied der
Geschlechter oder auch Herkunft ist zentral
DGLR: Wenn man nun entscheidet, dass
für die Zukunft der Raumfahrt.
ein astronautischer Einsatz notwendig ist,
wo wird es hingehen?
DGLR: Ist die astronautische Raumfahrt
ein Feld, das in der Zukunft weiterhin
Sind alle Voraussetzungen erfüllt, müssen
wichtig ist?
wir uns ansehen, wie wir es umsetzen, mit
wem – Stichwort Internationale ZusamWir haben hochentwickelte Roboter, die menarbeit –, wohin es gehen soll und so
eingesetzt werden können – manche Men- weiter. Erst dann können wir sehen, wo wir
schen sprechen sogar von künstlicher hinfliegen. Da wird der niedrige Erdorbit für
­Intelligenz. Aber es gibt ein paar Dinge, die Untersuchungen in der Schwerelosigkeit
nur Astro­nau­tinnen und Astronauten er- weiterhin eine wichtige Rolle spielen. Das
möglichen können. Zum Beispiel wenn wir nächste logische Ziel ist der Mond.
Am 1. Juli 2015 trat Prof. Dr. Johann-­
Dietrich Wörner den Posten als General­
direktor der Europäischen Weltraumor­
ganisation ESA an. Er folgte damit auf
Jean-Jaques Dordain, der zuvor zwölf
Jahre lang diesen Posten innehatte. Nun
ist es Wörners Aufgabe, die laufenden
­Programme und Missionen fortzusetzen
und die Organisation und ihre Mitgliedsstaaten auf die Zukunft vorzubereiten. Im
Interview sprach Wörner über die Z
­ ukunft
der astronautischen Raumfahrt und die
Rolle der ESA.
Prof. Dr. Ing. Johann-Dietrich Woerner
ESA-Generaldirektor
DGLR: Also Mond im Sinne von fester
Mondbasis?
Es macht keinen Sinn, wie in der Vergangenheit vorzugehen. Die Menschen sind zu einem Ort geflogen und wieder zurück. Das
war’s dann. Raumfahrt muss nachhaltig sein.
Das heißt für mich auch, dass man auf dem
Mond längere Zeit verbleibt. Man wird auch
nicht zum Mars fliegen, kurz landen und
noch am selben Tag oder kurz danach wieder zurück reisen. Bei der ersten Mondmission ist man nur Stunden geblieben. Das
machen wir heute nicht mehr. Zur damaligen
Zeit ging es vor allem um nationale Anerkennung. Was wir heute machen, ist inhaltsgetrieben. Um dem gerecht werden zu können,
müssen wir länger an einem Ort bleiben.
DGLR: Welche Rolle möchte die ESA bei
dem Aufbau einer Mondbasis spielen?
Bild: ESA / NASA
Bild: ESA / NASA
Selfie vom deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst
Die Erde aus der Cupola der ISS fotografiert
33
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Die ESA möchte immer in allen Sachen die
Rolle spielen, die wir am besten können,
nämlich zwischen den Welten zu vermitteln. Die ESA hat 22 Mitgliedsstaaten und
Kanada – wir sind quasi schon international
durch unsere Natur. Das macht es uns
leichter mit Staaten wie den USA, Russland, China, Indien oder anderen zu kooperieren. Die zentrale Rolle der ESA ist daher,
Ermöglicher von internationaler Kooperation zu werden. Wir müssen nicht immer als
Leader auftreten, wir möchten aber schon
gerne der Ideengeber sein. •
Wir bedanken uns bei Prof. Dr. Johann-­
Dietrich Wörner für das Interview.
Bild: DeSK/TU Berlin
Experten-Netzwerk
für satellitengestützte
­Anwendungen – DeSK
Das Deutsche Zentrum für Satelliten-Kommunikation e.V.
Raumfahrt – Experten-Netzwerk DeSK
D
atenübertragung, Mobiltelefonie, Fernsehen – Satellitenkommunikation hat im Wesentlichen dazu beigetragen,
­unsere Informationsgesellschaft zu dem zu machen, was sie
heute ist. Sie ist die Alternative und Ergänzung zu allen erdgebundenen Kommunikationssystemen und bietet noch viel Potenzial für
Zukunftsthemen wie etwa Industrie 4.0 und das Internet der Dinge.
Diese Potenziale erfordern leistungsfähige Kommunikationsnetze,
die jeden Standort weltweit erreichen.
Unternehmen, wissenschaftliche Einrichtungen und Hochschulen
aus dem Bereich der Satellitenkommunikation haben sich im Jahr
2008 im Deutschen Zentrum für Satelliten-Kommunikation e.V.
(DeSK) zusammengeschlossen. Ziel des DeSK ist es, die Kompetenzen der beteiligten Unternehmen und Institutionen zu bündeln
sowie die Mitglieder zur Erweiterung der Geschäftsbeziehungen
zusammenzuführen und dabei Synergien zu erzeugen.
Insgesamt ist das Zentrum mit Akteuren der Satellitenkommu­
nikationsbranche in acht Bundesländern vertreten und vereint
30 Mitglieder zu einem Netzwerk. Dazu zählen deutsche Raumfahrtunternehmen mit weltweiter Marktführerschaft, aber auch
kleine und mittlere Unternehmen sowie Institute und Hoch­
schulen, die einen signifikanten Beitrag zum Raum- und Bodensegment leisten.
S-NET – Ein Hochschulprojekt mit vielen Facetten
Eine Expertise, die auch die Kleinsatellitenmission S‑NET der
Technischen Universität Berlin unterstützen soll. S-NET ist ein
Testvorhaben, um die Kommunikation zwischen Kleinsatelliten innerhalb eines Schwarms zu demonstrieren. Bislang ist es so, dass
Satelliten im niedrigen Erdorbit Daten sammeln und dann beim
Überflug über eine Bodenstation zur Erde senden. Dabei können
zwischen den Aufnahmen und der Übersendung der Daten mehrere Stunden liegen. Dort werden die Daten prozessiert, archiviert
und schließlich verteilt, was meist ebenfalls einen oder mehrere
Tage dauern kann. Könnten die Daten direkt im Orbit verarbeitet
und von einem Satellit zu den anderen direkt zur nächsten Bodenstation weitergeleitet werden, würde dies eine große Zeitersparnis
mit sich bringen.
Ein eigens entwickeltes Protokoll erlaubt bei S-Link eine Netzwerkkommunikation mit mehreren Teilnehmern bei verschiedenen
Verbindungstopologien. Mit der Mission S-NET soll die Technologie im Orbit angewendet werden. Durch die Implementierung der
S-Link-Funktransceiver werden so erstmalig mehrere Nanosatelliten im Weltraum miteinander funktechnisch verbunden, um eine
­gemeinsame Mission als verteiltes Satellitensystem durchzuführen.
Das Unternehmen Astro- und Feinwerktechnik Adlershof in Berlin
entwickelt und baut derweil den Auswurfcontainer für die Nano­
satelliten. Die Experimentierdauer für die Intersatelliten-Kommunikation wird wesentlich bestimmt durch die Separationsgenauigkeit
der Nanosatelliten von der Startrakete. Eine spezielle Anforderung,
die in der Konstruktion des Auswurfcontainers eine individuelle
Lösung verlangt. Die Satelliten verfügen über keinen eigenen Antrieb und driften daher mit der Zeit auseinander.
Durch die Erprobung und Demonstration dieses Intersatelliten-Netzwerks anhand entsprechender Funktechnologien und
Kommunikationsprotokolle soll der wissenschaftliche und technische Grundstein für zukünftige autonome Multisatelliten-Missionen gelegt werden. So kann demonstriert werden, dass mit Nanosatelliten auch anspruchsvolle Kommunikationsanwendungen
angeboten werden können. Die Nanosatelliten können in Zukunft
als Plattform fungieren, um ergänzend zu größeren Satelliten, autonome wissenschaftliche oder wirtschaftliche Anwendungen anzubieten.
Für den Betrieb der Nanosatelliten soll primär die UHF- und
S-Band-Bodenstation am Institut für Luft- und Raumfahrt der TU
Berlin eingesetzt werden. Um zu gewährleisten, dass eine Vielzahl
an Daten generiert werden kann, wird darüber hinaus eine UHF-Bodenstation am Standort Backnang beim DeSK aufgebaut. Damit
wird für das Projekt ein weiterer Zugang zur Auswertung von Telemetrie-Daten ermöglicht. Mit dieser zusätzlichen Bodenstation
wird es möglich sein, den Satellitenempfang unabhängig von der
TU Berlin durchzuführen.
Faszination Forschung gegen den Fachkräftemangel
Das dient insbesondere dem Öffentlichkeits- und Förderauftrag
des DeSK. Denn eine weitere Aufgabe der Einrichtung ist es, Nachwuchskräfte für die Raumfahrt im Allgemeinen und die Satellitenkommunikation im Besonderen zu begeistern.
Bild: Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH
Dazu wird aktuell an der TU Berlin ein Satellitennetzwerk bestehend aus vier Nanosatelliten aufgebaut. Die würfelförmigen Satelliten haben jeweils eine Masse von etwa acht Kilogramm und eine
Kantenlänge von circa 24 Zentimetern. Trotz der kompakten
­Dimension sind alle missionskritischen Komponenten mehrfach
vorhanden, sodass auch bei Ausfällen der Satellit weiterhin funktionstüchtig bleibt.
Die Technik für die Intersatelliten-Kommunikation entstand in
­einem vorangegangenen Kooperationsprojekt zwischen der IQ
­wireless GmbH und der TU Berlin. Das entwickelte Funkgerät
S-Link ist gekennzeichnet durch Verwendung der S-Band
­Frequenzen und moderner Übertragungsverfahren. Das S-Link-­
Gerät erreicht D
­ atenraten von circa 100 Kilobits pro Sekunde bei
Entfernungen bis maximal 400 Kilometer. Eine Datenrate von 100
Kilobit pro ­Sekunde entspricht etwa drei bedruckten DIN A4 Seiten. Dies stellt für Nanosatelliten eine neue Größenordnung dar.
Bild links: Die S-NET-Mission soll die Kommunikation zwischen Nanosatelliten
demonstrieren
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Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
S-NET-Satellit mit eigens konstruiertem Auswurfcontainer
Raumfahrt – Experten-Netzwerk DeSK
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bild: DeSK
Bild: DeSK
36
Teilnehmer des DeSK-Wochenend-Symposiums 2015
DeSK-Showroom in Backnang bei Stuttgart
Durch die zusätzliche DeSK-Bodenstation kann die Telemetrie der
Satelliten unabhängig von der TU Berlin betrachtet, analysiert und
ausgewertet werden. Damit können Schüler und Studenten an die
Betriebsweise von Satellitensystemen herangeführt werden und
die Komplexität derartiger Kleinsatellitensysteme am Beispiel
­eines Echtzeit-Satellitenbetriebs erleben.
von Berufseinsteigern sowie durch die Durchführung von interaktiven Experimenten. Auf diese Weise können Schüler frühzeitig für
das Thema und den Technologiebereich Satellitenkommunikation
sensibilisiert und begeistert werden.
Außerdem unterstützt das DeSK das S-NET-Projekt durch Konzeption, Initiierung und Bau von zwei Modellreihen dieser Mission
durch Schülerprojekte in Berlin und Neustrelitz. Die Nutzung eines
Modells ist für Demonstrationszwecke an der TU Berlin gedacht,
das weitere Modell wird für Wanderausstellungen oder Messestände genutzt.
Das DeSK unterstützt durch seine Aktivitäten verschiedene
­Unternehmen und Projekte innerhalb des Netzwerks bei der Nachwuchsförderung.
So initiierte das Zentrum im Jahr 2012 ein innovatives Projekt zwischen der Tesat-Lehrwerkstatt und mehreren Schulen, um ein Modell eines zukünftigen Technologiesatelliten im Rahmen eines
Schülerprojekts bauen zu lassen. Daraus entstand eine weiterführende Zusammenarbeit zwischen der Gewerblichen Schule Backnang und dem DeSK. Die Jugendlichen haben bereits die Satellitenprojekte Heinrich-Hertz, Sentinel-2 und Meteosat Third
Generation als Modelle nachgebaut.
Einmal im Jahr findet außerdem das sogenannte DeSK-Wochenend-Symposium statt. Dieses Veranstaltungsformat mit Zielgruppe Abiturienten dient dem Zweck der Sensibilisierung hinsichtlich
technischer Berufe (MINT). Experten aus den Mitgliedsunternehmen und -organisationen zeigen den Schülern Anwendungsfelder
und Berufsmöglichkeiten auf. Darüber hinaus stellt die Duale
Hochschule Baden-Württemberg und das Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart Ausbildungsmöglichkeiten vor.
Ergänzt werden diese Informationen durch Erfahrungsberichte
Satellitenkommunikation im Fokus der Öffentlichkeit
Das Deutsche Zentrum für Satelliten-Kommunikation arbeitet intensiv daran, die öffentliche Wahrnehmung der Satellitenkommunikationsbranche zu unterstützen. Diese ist, verglichen mit anderen Branchen (wie zum Beispiel Erdbeobachtung oder bemannte
Raumfahrt), gering entwickelt. Daher wurde mit europäischen Fördermitteln ein Showroom konzipiert und umgesetzt, der klare
Sichtbarkeitsvorteile für die beteiligten Akteure und die Branche
insgesamt schaffen soll. Dem DeSK obliegt der Betrieb dieses
Showrooms. Durch den Showroom informiert das Zentrum Schüler,
Studenten, die breite Öffentlichkeit sowie politische Entscheidungsträger und Vertreter der Wirtschaft über dieses Thema. Seit
der Eröffnung Ende 2013 konnten bereits über 1.300 Besucher in
Backnang begrüßt werden. •
KONTAKT
Deutsches Zentrum für
Satelliten-Kommunikation e.V. (DeSK)
Reinhard Schnabel, Vorsitzender
Telefon: +49 (0) 7191 1878312
E-Mail: [email protected]
Dilara Betz, Geschäftsführerin
Telefon: +49 (0) 7191 1878314
E-Mail: [email protected]
Homepage: http://www.desk-sat.com
DGLR-Shortcourses
GRUNDKURS
SATELLITENTECHNIK
Berlin, 10. - 14. Oktober 2016
WYNHAM Berlin Excelsior
Leitung:
Prof. Dr.-Ing. Klaus Brieß
Technische Universität Berlin
Prof. Dr.-Ing. Hakan Kayal
Universität Würzburg
AUFBAUKURS
SATELLITENENTWURF
Berlin, 26. - 28. September 2016
WYNHAM Berlin Excelsior
Prof. Dr.-Ing. Hakan Kayal
Universität Würzburg
Anmeldung und weitere Informationen unter
http://shortcourse.dglr.de
Bilder: ESA, DLR
Leitung:
Prof. Dr.-Ing. Klaus Brieß
Technische Universität Berlin
DGLR – Bezirksgruppe Braunschweig
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Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bild: M. Appelmann
Die DGLR stellt sich vor:
Bezirksgruppe Braunschweig
Bild: M.Schuermann
Horst Günther
Leiter der Bezirksgruppe Braunschweig
„Braunschweig – eine Stadt der Luft- und
Raumfahrt“: Unter diesem Motto arbeiten
und forschen Wissenschaftler seit über 75
Jahren an neuen Technologien und Entwicklungen für die Luft- und Raumfahrt in
Braunschweig und Umgebung. In Braunschweig haben das Luftfahrtbundesamt
und die Bundesstelle für Flugunfallunter­
suchung, sowie eine Vielzahl von klein- und
mittelständischen Unternehmen der Luftund Raumfahrt ihren Sitz. Die Technische
Universität Braunschweig forscht an mehreren Instituten auf den Gebieten der Luftund Raumfahrt und bietet einen Studienschwerpunkt in diesen Fächern an. Auch
das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist mit einem Standort in
Braunschweig vertreten. Sie alle profitieren
vom Forschungsflughafen Braunschweig,
der ihnen für die Luftfahrtforschung die
ideale Plattform bietet.
Ein Standort mit Geschichte
Dipl.-Ing. Martin Schuermann
Stellvertretender Leiter
Daher ist es kaum verwunderlich, dass
auch die Deutsche Gesellschaft für Luftund Raumfahrt (DGLR) ihre Spuren in
Braunschweig hinterlässt. Im rund 100 Kilometer entfernten Göttingen fand 1911 das
erste Vortreffen zur Gründung der Gesellschaft statt. 1952 wurde Braunschweig
selbt zum historischen Schauplatz für die
DGLR. Am 3. April gründete sich die damalige „Wissenschaftliche Gesellschaft für
Luftfahrt“ nach dem Krieg in der Technischen Hochschule Braunschweig neu. So
fand auch vom 21. bis 23. April 1952 die erste Luftwissenschaftliche Tagung – heute
Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress
(DLRK) – in Braunschweig statt. Braunschweig dient jetzt bereits zum fünften Mal
als Veranstaltungsort für das wichtigste
wissenschaftlich-technische Networking-­
Event auf dem Gebiet der Luft- und Raumfahrt in Deutschland – mit dem DLRK 2016.
Die DGLR Bezirksgruppe Braunschweig ist
seit 1985 auf Initiative von Horst Günther
aktiv und entwickelt sich eng mit dem
Standort weiter. Die ersten Veranstaltungen wurden in den Räumlichkeiten des Instituts für Flugzeugbau und Leichtbau der
Technischen Universität Braunschweig,
damals am Langen Kamp 14, angeboten.
Danach war das Programm aus Vorträgen
und Exkursionen zur Luft- und Raumfahrt
im Laufe der Jahre am Luftfahrtbundesamt, dem Air-Medical-Center und zuletzt
beim Deutschen Zentrum für Luft- und
Raumfahrt (DLR) zu Gast. Neben den Vorträgen und Exkursionen bilden die sogenannten „Flight Technical Displays“ seit
2005 besondere Highlights. Hier steht das
„Flugzeug zum Anfassen“ inklusive Flug­
demonstrationen im Mittelpunkt.
Veranstaltungsreihe
„Luftfahrt der Zukunft“
Um die Mitgliederzahlen der Bezirksgruppe zu steigern und vor allem mehr junge
Menschen zu erreichen, beschloss ab 2009
ein kleiner Kern, bestehend aus Horst
­Günther, Andreas Reim und Martin Schuermann einen Standortwechsel zurück zur
Universität anzuregen. Dazu wurden GeBild: DGLR
Demonstration von autonomen Fluggeräten beim
Technical Flight Display auf dem Modellflugplatz
Sickte bei Braunschweig
DGLR – Bezirksgruppe Braunschweig
39
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
LUFTFAHRT DER ZUKUNFT
VERANSTALTUNGEN
spräche mit den regionalen Partnern beim
DLR und dem VDI Braunschweiger Bezirksverein aufgenommen. 2010 kam es
dann zu einem ersten gemeinsamen Vortrag im Haus der Wissenschaft, das an die
TU Braunschweig angebunden ist. Der Eintritt des Niedersächsischen Forschungszentrums für Luftfahrt (NFL) in diese Kooperation mit DLR und VDI im Jahr 2014
rundet das Netzwerk strukturell ab.
Braunschweig ist vor allem ein Standort
der Luftfahrt. Aus diesem Grund fokussiert
sich die Vortragreihe insbesondere auf
Themen aus der Luftfahrt von regionalen
Protagonisten aus Wissenschaft und Technik. Über die Vortragsreihe haben sie eine
Plattform zur öffentlichen Präsentation ihrer Arbeiten und Ideen sowie die Möglichkeit, mit Ingenieuren oder auch interessierten Laien direkt in Kontakt zu kommen und
sich auszutauschen. Mittlerweile besuchen
mehr als tausend Teilnehmer jährlich die
Veranstaltungen. Mit Beginn des nun
sechsten Veranstaltungsjahres gibt es zusätzlich zur Webpräsenz der DGLR-Bezirksgruppe auch eine Homepage, die alle
Informationen zur Veranstaltungsreihe liefert (www.luftfahrt-der-zukunft.de).
Netzwerken in Braunschweig
An dieser Stelle danken wir allen Referenten, Förderern und Teilnehmern. Ohne sie
hätte es diese positive Entwicklung der letzten mehr als 30 Jahre nicht gegeben! •
Veranstaltungsteam der Vortragsreihe
"Luftfahrt der Zukunft" bei einem Vortrag zum
Mountain Wave Project im Januar 2015
VORTRAG I 30. 5. 2016 – 19:00 Uhr
Autopilotensysteme beim Hubschrauber und deren Weiter­entwicklung hin
zum ­unbemannten Flug
Dipl.-Ing. Bernhard Stahuber,
Flight Control Systeme Airbus
­Helicopters GmbH Donauwörth
VORTRAG I 20. 6. 2016 – 19:00 Uhr
Wirbelschleppeneinfluss in der
­Allgemeinen Luftfahrt
Frank Stahlkopf, Bundesstelle für
­Flugunfalluntersuchung Braunschweig
Exkursion I 8. 7. 2016 – 14:00 Uhr
AQUILA Aviation GmbH ­
Flugplatz Schönhagen, 14959 Trebbin
Stefan Rahnfeld, Leiter Produktion
Katrin Grenz, Leiterin Vertrieb
Horst Günther, DGLR Braunschweig
Exkursion I 12. 8. 2016 – 14:00 Uhr
Bundesstelle für
Flugunfallunter­suchung
Hermann-Blenk-Straße 16
38108 Braunschweig
Frank Stahlkopf, Bundesstelle für
­Flugunfalluntersuchung Braunschweig
Dipl.-Ing. Shanna Schönhals,
TU Braunschweig / NFL
VORTRAG I 26. 9. 2016 – 19:00 Uhr
Initiative ProSegelflieger–
Ein Maßnahmenpaket zur wirkungsvollen Verbesserung der passiven Sicherheit bei zukünftigen Segelflugzeugen
Dipl.-Ing. Martin Volck,
Entwicklungs­leiter
Diamond Aircraft Industries GmbH
Wiener Neustadt, Austria
VORTRAG I 31. 10. 2016 – 19:00 Uhr
Flugerprobung Airbus A350 XWB –
Vom Erstflug bis zur Zertifizierung
Dipl.-Ing. Martin Scheuermann,
Airbus ­Operations Flight Test Toulouse
France
VORTRAG I 28. 11. 2016 – 19:00 Uhr
Air Breathing Propulsion – Quo vadis?
Prof. Dr.-Ing. Rainer Walther,
MTU Aero Engines AG München
VORTRAG I 12. 12. 2016 – 19:00 Uhr
Neue Ergebnisse zu Hochauftriebs­
technologien für Verkehrsflugzeuge
aus dem Sonderforschungsbereich
in Braunschweig
Prof. Dr.-Ing. Rolf Radespiel,
Leiter Institut für Strömungsmechanik,
Technische Universität Braunschweig
Veranstaltungsort
(Exkursionen ausgenommen):
Haus der Wissenschaft
Pockelsstraße 11
38106 Braunschweig
www.luftfahrt-der-zukunft.de
Bild: Swen E. Johannes
Die DGLR ist über die Kooperationspartner
bei „Luftfahrt der Zukunft“ hinaus gut vernetzt. Ihre Kooperation mit dem Verbund
Forschungsflughafen Braunschweig erweitert das Netzwerk auf viele weitere Partner
in der Region und darüber hinaus. So wird
es Mitgliedern der Bezirksgruppe ermöglicht, weitläufig Kontakte zu knüpfen und
die Luft- und Raumfahrt in Deutschland ein
Stückchen weiter voran zu bringen.
VORTRAG I 25. 4. 2016 – 19:00 Uhr
Verlernen Piloten das Fliegen?
Gedanken zum Cockpit-Design
moderner Verkehrsflugzeuge
Flugkapitän a.D. Frank Müller-Nalbach,
­Arbeitsgruppe Design and Operation
­Vereinigung Cockpit Darmstadt
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NACHWUCHS – IFSys
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
DGLR Nachwuchsgruppe entwickelt
Intelligentes Fliegendes System (IFSys)
ALEXISevo im Flugversuch über Rieplos (Brandenburg)
U
nbemannte fliegende Systeme –
sie sind klein, ausgerüstet mit modernster Technik und werden dort
eingesetzt, wo monotone Arbeiten oder für
den Menschen gefährliche Umweltbedingungen vorliegen. Zivile Einsatzbereiche
sind derzeit vor allem die Fernerkundung,
die Inspektion von Industrieanlagen, die
Bestimmung bio-physikalischer Bodenkenngrößen in der Land- und Forstwirtschaft, sowie Kurierdienste in entlegene
Gebiete. Unbemannte fliegende Systeme
können durch Piloten ferngesteuert werden, effektiver ist es hingegen, wenn ein
automatisches Flugregelungssystem die
Kontrolle übernimmt. Der Pilot überwacht
den Flug am Boden, um im Fehlerfall eingreifen zu können.
Das Studierendenprojekt Intelligentes Fliegendes System (IFSys) des Fachgebietes
Flugmechanik, Flugregelung und Aeroelastizität (FMRA) am Institut für Luft- und
Raumfahrt (ILR) der Technischen Universität Berlin wurde im Jahr 2006 gegründet. Es
hat sich zur Aufgabe gemacht ein unbemanntes fliegendes System (Unmanned
­Aerial System, UAS) bestehend aus einem
Flugversuchsträger, einer Bodenstation,
Funk­modems zur Datenübertragung und einem Bodenprüfstand selbstständig zu entwickeln. Das Hauptziel des Projektes ist es,
die Ausbildung der Studierenden über die
Vorlesungen hinaus zu verbessern. Daher
wurden sowohl der Flugversuchsträger
ALEXISevo, als auch Sensoren, die Bodenstation und der Bodenprüfstand selbst entwickelt. Die Deutsche Gesellschaft für Luft- und
Raumfahrt (DGLR) unterstützt das Projekt
seit Anfang 2014 als Nachwuchsgruppe.
oder Forschung zu finden“, betont Luckner.
Arbeitgeber ehemaliger Projektmitglieder
sind unter anderem Airbus, das Deutsche
Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR),
die Stemme AG oder auch die TU München
und die TU Berlin.
Freiwillige Praxis im Studium
Mithilfe des UAS soll Forschung im Bereich
Flugregelung, Avionik und Autonomie betrieben werden. Die Entwurfsmission ist
eine abstrahierte Seenotrettungsmission:
Der Flugversuchsträger soll ein Suchgebiet
von etwa 500 mal 1.000 Meter in einer
Höhe von 70 bis 100 Meter mit einer Geschwindigkeit von bis zu 72 Kilometern pro
Stunde vollautomatisch abfliegen und ein
farbiges Suchobjekt mit einer Kantenlänge
von 40 mal 30 Zentimeter detektieren. Die
Flugdauer beträgt mindestens 20 Minuten.
Während des Fluges werden die Flugparameter auf der Bodenstation überwacht.
Anschließend soll der Flugversuchsträger
vollautomatisch landen.
Aktuell beteiligen sich etwa 15 Studierende
am Projekt. Es steht Studierenden verschiedener Fachrichtungen auf freiwilliger Basis
offen. Zusätzlich zu den freiwilligen Projektbeiträgen wurden in den vergangenen Jahren zahlreiche Abschluss- und Studienarbeiten im Rahmen des Projektes verfasst.
Sponsoren aus der Industrie unterstützen
IFSys durch Hard- und Software. Die Projektmitglieder werden von Prof. Robert
Luckner und den wissenschaftlichen Mitarbeitern Alexander Köthe, Kai Loftfield, Georg Walde und Alexander Hamann vom
Fachgebiet für Flugmechanik, Flugregelung
und Aeroelastizität fachlich betreut.
Die Praxis bietet gute Chancen für das spätere Arbeitsleben. „Bisher gab es für IFSys
Mitglieder keine Schwierigkeiten einen interessanten Arbeitgeber in der Industrie
Seenotrettung als Designmission
Um diese Missionsaufgaben erfüllen zu
können, wurden im Rahmen des Projektes
die Flugversuchsträger ALEXIS und ALEXISevo (Airborne Laboratory for EXperiments
on Inflight Systems-evolution) entwickelt.
NACHWUCHS – IFSys
Beide sind druckpropellergetriebene Flugzeuge mit zwei Leitwerksträgern und umgedrehtem V-Leitwerk. Der aktuelle Versuchsträger ALEXISevo stellt eine im
Rumpfausbau und dem Flugsteuerungssystem verbesserte Variante von ALEXIS
dar. Das Flugzeug besitzt eine Spannweite
von vier und eine Länge von zwei Metern.
Angetrieben wird es von einem 1,5 Kilowatt Elektromotor, die Abflugmasse liegt
bei 13,5 Kilogramm, zuzüglich einer Nutzlast von einem Kilogramm. Der Rumpf besteht aus glas- und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Der Flügel und das
Leitwerk sind in einer Styropor-AbachiSandwichbauweise aufgebaut und mit
Glasfasern verstärkt.
Entwicklung bis ins kleinste Detail
Für automatische Flüge verfügt der Versuchsträger über ein Flugsteuerungs­
system. Dieses besteht aus einem Flug­
steuerungsrechner (Flight Control Computer
– FCC), Sensoren zur Ermittlung von Lage,
Position, Anströmbedingungen (Luftdatensystem) und Klappenausschlägen (Hall-­
Effekt Sensoren), sowie Aktuatoren zur
­Ansteuerung der Steuerflächen. Zur aktiven
Messung der Höhe über Grund besitzt
­AELXISevo zudem einen Ultraschall-, sowie
Radar-Höhenmesser. Bis auf die Lage- und
GPS-Sensoren wurde die gesamte Sensorik
durch Projektmitglieder entwickelt.
Um einen sicheren Versuchsbetrieb zu gewährleisten, ist zusätzlich zum FCC eine
manuelle Steuerung über zwei Fernsteuerungssysteme vorgesehen. Zwei Sicherheitspiloten am Boden sind jederzeit in der
Lage, die Kontrolle über das Fluggerät zu
übernehmen. Die Umschaltung zwischen
automatischem und manuellem Flug geschieht mithilfe eines eigens entwickelten
Umschaltsystems (Command-Switch and
Seitenschnitt des CAD-Modells von ALEXISevo
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Selbstentwickelte Bodenstation und ALEXISevo im Flugversuch
Monitoring System – CoSMoS). Das Besondere hierbei ist, dass nach jedem ersten
Fehler (z.B. Kabelbruch) eine Umschaltung
auf den manuellen Flug durchgeführt wird.
Wird beispielsweise eine Funkstrecke gestört, kann der Flugversuchsträger durch
den zweiten Sicherheitspiloten gesteuert
werden. Das Gesamtrisiko wird somit auch
während der Flugerprobungsphase erheblich minimiert.
Zur Überwachung des Fluges und Flug­
gerätes, sowie zur Vorgabe neuer Wegpunkte wurde eine Bodenstation entwickelt. N
­ eben der telemetrischen Erfassung
der Zustandsdaten und deren Visualisierung können Befehle an den FCC übertragen werden. Zur Kommunikation werden
zwei Funkmodems verwendet.
Flugversuche zur Prüfung des
Simulationsmodels
Die Entwicklung der Flugregelungsgesetze
erfolgt in Matlab / Simulink. Bisher existieren
hierfür die Model-in-the-Loop(MiL)-Testumgebung, sowie ein Hardware-in-The-­
Loop(HiL)-Modell mit zugehörigem Bodenprüfstand (openALEXIS). Es ist möglich, das
gesamte System vor den Flügen am Bodenprüfstand gefahrlos in einer HiL-Simulation
zu testen. Im nichtlinearen Flugsimulationsmodell können bereits mehrere Flugbahnkurven, sogenannte Trajektorien automatisch abgeflogen werden.
Aktuell werden erste Flugversuche zur aero­
dynamischen Identifizierung durchgeführt.
Ziel der Flüge ist die Validierung des Flugsimulationsmodells. Die Flugversuche finden
auf dem Gelände des Flugmodellsport­
platzes FMSC Johannisthal in Rieplos (Brandenburg) statt. Während der Identifizierungsversuche fliegt der Sicherheitspilot
verschiedene zuvor definierte Flugmanöver
ab, die an der Bodenstation überwacht werden. Es werden Sensordaten gesammelt, die
nach dem Flug zum Abgleich von Messung
und Simulation dienen und die Sensorik,
Sensorsignalverarbeitung und Kalibrationsfunktionen getestet.
Im Zuge der Weiterentwicklung von ALEXIS­
evo, verbunden mit dem Einbau des CoSMoS- Systems an allen Stellflächen, wird
auch ein neuer Flügel entworfen, welcher
dieses Jahr erprobt wird. Ebenfalls erprobt
wird der Radar-Höhenmesser mit einer Genauigkeit von bis zu 15 Zentimetern. •
Der Bodenprüfstand openALEXIS
mit Echtzeitrechnersystem
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42
NACHWUCHS – IFSys
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Das IFSys-Team im Februar 2016 mit ALEXISevo
Interview mit den ehemaligen ­Projektmitgliedern
Alexander Behrens, Artaki Kalayci O und Marcus Rabe
Was hat euch dazu bewogen, im Projekt
mitzuarbeiten und was waren eure
­Aufgaben?
Wo arbeitet ihr derzeit und welche
­Fähigkeiten aus dem Projekt helfen
euch dabei?
Wie hat euch das Projekt auf das Berufs­
leben vorbereitet und welche Tipps habt
ihr für Studenten?
Behrens: Professor Luckner erwähnte während des Moduls „Einführung in die Luftund Raumfahrt“ das Projekt. Ich war neugierig, fand es interessant und wollte praktische
Erfahrung sammeln. Ich habe erst als Student freiwillig mitgearbeitet und übernahm
später die technische Leitung des Projektes.
Zu meinen Aufgaben zählten die Konzeption
von neuen Baugruppen oder Bauteilen bis
hin zu deren Konstruktion und Fertigung.
So habe ich zum Beispiel den Bau unseres
Radar-Höhenmessers geleitet.
Behrens: Im Moment bin ich beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in
Braunschweig, in der Abteilung für Flug­
experimente. Zu meinen Aufgaben gehört
es, eine neue Messanlage in eine BO 105
einzubauen. Mir helfen vor allem meine
­
Elektrotechnik-Kenntnisse. Ich untersuche
existierende Schaltungen und mache Vorschläge für neue. Ich konstruiere zudem
auch. Außerdem habe ich mit den flug­
mechanischen Modellen der BO 105 in
Matlab-Simulink gearbeitet. Das haben wir
bei IFSys genauso gemacht.
Behrens: Ich habe vor allem gelernt, im
Team zu arbeiten, Fristen zu setzen und
einzuhalten. Aber auch, dass man manchmal geduldig sein muss. Außerdem konnte
ich meine interkulturellen Kompetenzen
ausbauen. Jetzige Studenten sollten sich
nicht von herausfordernden Aufgaben verschrecken lassen. Die Theorie im Studium
sollte mit praktischen Erfahrungen ergänzt
werden, um gelerntes Wissen aus dem Hörsaal anzuwenden.
Kalayci O: Mich hat ebenfalls der Praxis­
bezug gereizt. Neben dem Fachlichen hat
mich besonders der Teamgeist beeindruckt. Wir konnten unter Freunden etwas
Gemeinsames schaffen und auch abends
gemütlich beisammen sein. Ich habe hauptsächlich Programmieraufgaben übernommen und bei der 3D-Vermessung des
Rumpfes mitgemacht.
Rabe: Ich fand die Projektidee interessant
und habe deshalb mitgemacht. Zusätzlich
hatte ich auch die Möglichkeit meine
­Abschlussarbeit im Projekt zu schreiben.
Meine Hauptaufgabe bestand im Aufbau
des Hardware-in-the-Loop-Simulators.
Kalayci O: Ich arbeite seit kurzem als Sys­
temingenieur bei Ferchau Aviation GmbH,
unter anderem am Luftdatensystem vom
Eurofighter. Mir helfen zum einen meine
erweiterten Programmierkenntnisse, zum
­
anderen die Systemkenntnisse über das
Luftdatensystem, das wir im Projekt ent­
wickelt haben.
Rabe: Ich bin jetzt bei Airbus und dort Systemingenieur. Hilfreich ist vor allem das
Systemdenken. Aber auch meine Praxis­
erfahrung in Bezug auf Entwicklungssoftware von IFSys hilft mir oft.
Kalayci O: Die Arbeitsweise im Team und
Kommunikation untereinander sind entscheidend. Man sollte sich auch fächerübergreifend beschäftigen und sich nicht
nur auf ein Aufgabengebiet fokussieren. Es
ist essentiell, dass man nicht nur auswendig lernt, sondern das Gelernte auch praktisch vertieft.
Rabe: Die Theorie praktisch anzuwenden
half mir ungemein. Mein Tipp: Macht mit
bei IFSys! •
Alexander Mayer,
Technischer Leiter IFSys, TU-Berlin
Jens Großhans, B.Sc.
Projektleiter IFSys, TU-Berlin
Workshop: Software Safety
DGLR-Fachausschüsse L6.3 Flugregelung und 3.4 Software Engineering
Sicherheitskritische Software ist in immer mehr Bereichen unseres Lebens zu finden. Ihr Versagen führt zur Bedrohung der Gesundheit oder gar zum Tod. Man findet sie in Luft- und Landfahrzeugen, Zügen, medizinischen
Geräten, Kraftwerken und Industrieanlagen.
Bei der Softwareentwicklung gilt eine Fehlerrate von einem Fehler pro 1000 Zeilen Quellcode als gut. Damit aber
enthält jede nicht triviale Software Fehler. Im Gegensatz zur Hardware sind Softwarefehler immer systematische
Fehler und damit statistischen Methoden nicht so zugänglich, was die Einstufung der Software bei der Bewertung
der Systemsicherheit erschwert.
Software-Safety wird auf mehreren Ebenen adressiert:
• Das Zusammenspiel von Systemarchitekturen mit sicherheitskritischer Software: Fehlerbehandlung oder
-eindämmung, Hardwaremaßnahmen zur Absicherung gegen Softwarefehler und umgekehrt, Safety-Nets für
Multi-core Prozessoren oder komplexe Softwareprodukte, Unterstützung durch moderne Architekturen wie
die Integrierte Modulare Avionik (IMA).
• Entwurf und Implementierung sicherheitskritischer Software: spezielle Entwurfsmethoden oder ihre Adaption für sicherheitskritische Software, Verfahren wie beispielsweise Correctness by Construction, Test-Driven
Development oder formale Methoden, Entwurfs-Heuristiken für sicherheitskritische Software, Lessons Learnt und Best Practices aus der Projektarbeit.
• Verifikation sicherheitskritischer Software: Methoden und Verfahren vom statistischen Testen (Hypothesentest, sequentieller Wahrscheinlichkeits-Verhaltenstest) über statische Analysen bis zur formalen Verifikation.
• Bewertung sicherheitskritischer Software im Rahmen der Systemsicherheitsanalyse: übertragung von Methoden und Verfahren aus anderen Gebieten wie beispielsweise Software FMEA oder HAZOP, Anwendbarkeit
von oder Einbettung in relevante Normen wie SAE ARP4761 oder die Prüfbarkeitsnorm VG 95287.
Im Workshop ist ein reger Erfahrungsaustausch auf Fachebene geplant. Dazu suchen wir Vorträge und Erfahrungsberichte aus der industriellen Praxis oder der industrienahen Forschung, die sich mit den dargestellten Themen befassen. Aufgrund der querschnittlichen Bedeutung des Themas Software-Safety sind auch
Vorträge aus anderen Fachrichtungen außerhalb der Luft- und Raumfahrt willkommen. Jeder Vortrag sollte
ca. 30 Minuten dauern, anschließend sind 15 Minuten Diskussion vorgesehen. Zwecks Vorbereitung des
Workshops wird um die Zusendung einer Kurzfassung des Vortrags bis spätestens 22. Juli 2016 gebeten.
Der Workshop findet am 5. Oktober 2016 an der Technischen Universität München in Garching statt. Die
Teilnahme ist kostenlos.
Für weitere Informationen und zur Vortragsanmeldung stehen Ihnen die Obleute der Fachausschüsse L6.3
und Q3.4 zur Verfügung:
Florian Holzapfel
Philipp Krämer
Richard Seitz
Frank Dordowsky
Technische Universität München
Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Airbus Defence and Space
ESG Elektroniksystem und -Logistik GmbH
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Dienstag, 5. Oktober 2016
Technische Universität München in Garching
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TechniK – UAV-Missionsplanung
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Entwicklung und Anwendung einer kognitiven
Systemarchitektur zur UAV-Missionsplanung
Anmerkung der Redaktion: Mit unserem
technischen Artikel bieten wir in jeder
­Ausgabe Platz für ein wissenschaftliches
Exposé. Dabei ist die Zusammenfassung
technisch aber allgemein verständlich gehalten und liefert einen Überblick über die
wissenschaftliche Arbeit.
Zusammenfassung
In diesem Artikel wird die Entwicklung
einer kognitiven Systemarchitektur zum
­
Sensor- und Missionsmanagement in zukünftigen hochautomatisierten UAV- und
Robotik-Anwendungen beschrieben. Ein
wichtiger Gesichtspunkt ist hierbei die
Mensch-Maschine Integration, die mit dem
Dual-Mode Konzept der kognitiven Automation beleuchtet wird. Die vorgestellte
kognitive Systemarchitektur basiert auf
dem Rasmussen-Schema, das menschliche
kognitive Leistungen auf drei Ebenen mit
steigendem Abstraktionsgrad beschreibt
– von grundlegenden sensomotorischen
Fer­
tigkeiten bis hin zum zielorientierten,
wissensbasierten Handeln. Die zur Validierung implementierte Softwarearchitektur
COSA² bildet diese menschlichen kognitiven Fähigkeiten auf Algorithmen der künstlichen Intelligenz ab und wurde in Simula­
tion und Flugversuch erprobt. Im Bereich
der sensornahen Informationsverarbeitung
wird eine Weiterentwicklung aus dem kog­
nitiven Radar erläutert.
1. Einleitung
Der Einzug komplexer Automation revolu­
tionierte eine Vielzahl klassischer Industrie­
zweige. Insbesondere die Luftfahrtbranche
zeigte sich, etwa durch die Einführung des
Zwei-Personen-Cockpits [1] oder zukünf­
tiger, unbemannter Luftfahrzeuge, immer
wieder als Triebfeder innovativer Automatisierungskonzepte. Die Rolle des menschlichen Bedieners im Arbeitsprozess verschiebt sich hierbei von der Übernahme
einfacher, manueller Steuerungsaufgaben
hin zur kognitiv anspruchsvolleren Überwachung der Automatisierungsfunktionen.
Das Forschungsfeld der kognitiven Automation [2] befasst sich mit der Ausge­stal­
tung solcher hochautomatisierter, Mensch-­
Maschine-Systeme, welche durch die
zunehmende Berücksichtigung der höheren kognitiven Fähigkeiten des Menschen
wesentlich durch Erkenntnisse der kognitiven Psychologie [3] und Methoden der
­Robotik [4] und künstlichen Intelligenz [5]
gekennzeichnet ist.
Nach dem Dual-Mode Konzept (Abb. 1) der
kognitiven Automation beruht die Um­­­
setzung auf ziele-basierten, intelligenten
Software-Agenten [6] zur Erhöhung des
Automationsgrades konventioneller Kom­
ponenten oder zur Unterstützung des Bedieners als Assistenzsystem. Im Rahmen
dieses Artikel wird die Entwicklung einer
„kognitiven Systemarchitektur mit zentraler Ontologie und spezifischen Algorithmen“ (COSA²) sowie deren Anwendung zur
UAV-Missionsplanung [7] [8] beschrieben.
Eine maßgebliche Herausforderung bei der
realen Umsetzung kognitiv automatisierter
Systeme stellt die Verarbeitung realer, ver­
rauschter Sensordaten dar, welche in Unsicherheit bei der Schätzung des Umwelt­­
Ressourcen,
Umweltbedingung
Bediener
Arbeitsziel
Abb. 1: Dual-Mode Konzept der kognitiven Automation [2]
Arbeitsmittel
Arbeitsergebnis
zustandes resultiert und bei der Implementierung einer kognitiven Systemarchitektur
berücksichtigt werden muss.
2. Architekturkonzept
Am Institut für Flugsysteme der Universität
der Bundeswehr München werden Forschungsfragestellungen der kognitiven
Automation seit vielen Jahren untersucht
[9] und durch generische, wissensbasierte
Softwarearchitekturen [1 0] implementiert.
Die Grundlage bildet das kognitions­
wissenschaftlich motivierte Rasmussen-­
Schema [11] menschlichen Verhaltens dar,
welches ursprünglich zur ergonomischen
Analyse und Auslegung von Mensch-­
Maschine-Systemen entwickelt wurde. Es
basiert auf den drei unterschiedlichen Regulationsebenen die je nach Situation und
Trainingsstand zum Teil gleichzeitig zur
Anwendung kommen.
Im Kontext der „Dual-Mode Cognitive
Auto­mation“ [2] schlagen die Autoren eine
interpretierte Variante des klassischen
Rasmussen-Schemas unter Berücksich­
tigung informationsverarbeitender Aspekte vor (Abb. 2). Das in Blau dargestellte
a-priori Wissen bezeichnet implizit oder
explizit vorhandenes Hintergrundwissen.
Dieses wird in Form von semantisch codierten „Chunks“ im Langzeitspeicher abgelegt und über die Verarbeitungsdauer
als statisch angesehen. In Rot dargestellt
hingegen ist das situative Wissen, das als
Ein- und Ausgangsdatum der kognitiven
Subfunktionen dient.
Das fertigkeitsbasierte Verhalten (engl.
„skill-based behaviour“) beschreibt un­
bewusst ablaufende, hochautomatisierte
sensomotorische Fähigkeiten des Menschen. Diese hochintegrierte kontinuier­liche
Regulationsebene verläuft ohne Zuteilung
von Aufmerksamkeitsressourcen. Aus­ge­löst
werden diese Bewegungsmuster entweder
durch aus den sensorischen Ein­gaben durch
Merkmalsbildung erzeugten Zeichen oder
aus höheren Regulations­
ebenen. Proze­
durbasiertes Verhalten ­beschreibt die Ak­
tivie­
rung erlernter Aktionssequenzen in
­be­kannten, häufig wiederkehrenden Situati-
TechniK – UAV-Missionsplanung
Abb. 2: Interpretation des Rasmussen-Schemas als Grundlage für COSA² nach [2]
onen. Wird eine solche Situation durch Zeichen der Merk­
mals­
bildung erkannt, und
kann sie mit einer gespei­cherten Aufgabe
assoziiert werden, so resultiert dies in der
Ausführung der zugeordneten Prozedur unter mäßiger Belastung der Aufmerksamkeitsressourcen. Das Erlernen dieser Regeln
erfolgt entweder durch eigene Erfahrung
mit ­erfolgreichen Verhaltensmustern in der
­jeweiligen Situation oder durch Austausch
bzw. Instruktionen durch andere Personen.
In unbekannten Situationen, d.h. Situationen für die kein regelbasiertes Verhalten
möglich ist, kommt die höchste Ebene, das
konzeptbasierte (und an expliziten Zielen
orientierte) Verhalten zum Tragen. Diese
Art der semantikbehafteten Deliberation
bietet größtmögliche Flexibilität der Handlungen, beansprucht jedoch auch die Aufmerksamkeits- und Verarbeitungsressourcen maximal.
Auf der unterbewussten, fertigkeitsbasierten Ebene ist die „Feature Formation“ Subfunktion besonders relevant. Ihre Aufgabe
ist die Abstraktion von kontinuierlichen
Sinneseindrücken hin zu räumlich-zeitlichen „cues“ (dt. in etwa Signale, Zeichen).
Die fertigkeitsbasierte Subfunktion „Action
Control“ dient der Aussteuerung unmittelbarer „sensomotorischer Muster“. Diese
erlernten Muster dienen der Kontrolle des
Bewegungsapparats unter Berücksichtigung verschiedener Regel- und Feedbackschleifen. Diese Handlungen werden durch
„action instructions“ oder durch „control-­
relevant cues“ aus der fertigkeitsbasierten
Ebene ausgelöst.
Die prozedurbasierte Subfunktion „Task
Determination“ kontrolliert die Ausführung
der aktuellen Handlungen (der sog. „tasks“)
in bekannten Aufgabensituationen. Sobald
die aktuelle Aufgabe bestimmt ist, kann mit
der Durchführung begonnen werden. Die
Hauptfunktionalität dieser Subfunktion
(„Task Execution“) ist es daher, die abstrakt formulierte Aufgabe der prozedurbasierten Ebene auf das Granularitätslevel
einzelner Aktionen (sog. „actions“) herunterzubrechen. Hierbei handelt es sich um
„kochrezeptartige“ Sequenzen (sog. „Procedures“), die je nach Trainingslevel sehr
umfänglich sein können.
Wie alle Subfunktionen auf der konzept­
basierten Ebene kommt die Subfunktion
„Identification“ in unbekannten Situationen
(d.h. Situationen für die kein task-relevant
cue bekannt ist) zum Einsatz, um aus
bekanntem a-priori Wissen eine geeignete
Handlungsstrategie herzuleiten. Hierzu
die­nen zunächst die aus dem „situational
feature space“ der „Feature Formation“
Subfunktion erkannten „identification-relevant cues“. Diese aktivieren hierbei das in
Form von „Concepts“ hinterlegte a-priori
Wissen. Durch die Assoziation dieses „Hintergrundwissens“ werden neue Informationen über die Umgebung inferriert und stellen als „Matching Concepts“ die Grundlage
für die Situationsbewertung [12] dar. Die
Subfunktion „Goal Determination“ vergleicht anschließend das in Form von
„matching concepts“ abstrahierte Situationsverständnis mit gewünschten Zielständen, abgeleitet aus dem Wissen über „Motivational Contexts“. Die „Goal Determination“
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Subfunktion nimmt eine Mittlerrolle zwischen der „Identification“ und der „Planning“-Subfunktion war, da Abweichungen
der Situation vom gewünschten Sollzu­
stand die Aktivierung eines Zieles (genau
diesen wieder zu erreichen) nach sich
zieht. Der durch „Goal Determination“ angezeigten Abweichungen der wahrgenommenen Ist-Situation von der gewünschten
Soll-Situation kann durch die Ausführung
von Handlungen entgegengewirkt werden.
Die Aufgabe der Subfunktion „Planning“
besteht darin, situationsabhängig eine geeignete Sequenz an Handlungen (die sog.
„task agenda“) zu erzeugen, um die Umwelt in einen Zustand zu überführen, in
dem die „Goal Determination“ Subfunktion
keine Zieleverletzung mehr erkennt. Die
generell ausführbaren Handlungsmöglichkeiten entstammen dem Wissen über „Task
Options“.
3. Implementierung Cosa²
Das im vorigen Kapitel dargelegte Prozessmodell auf Grundlage des interpretierten
Rasmussen-Schemas, sowie die Verarbeitungsschritte durch die einzelnen kognitiven Subfunktionen müssen zur Umsetzung
in einer Software-basierten, kognitiven
Sys­
temarchitektur auf spezifische Algorithmen abgebildet werden. Um zudem
dem Anspruch einer zentralen Wissens­
basis zu genügen, ist es erforderlich, eine
Wissensrepräsentationsform zu verwenden, die von allen Subfunktionen konsistent verwendet werden kann.
Die Wahl hängt vor allem von der Modellierung der Umgebungsbedingungen ab, in
denen die kognitive Systemarchitektur
operieren soll. Die Skala reicht hierbei von
einer diskreten, deterministischen Umgebungsmodellierung bis hin zu einer kontinuierlichen, stochastischen. Zur Validierung
des Konzeptes wurde ein realzeitfähiger
Prototyp der kognitiven Systemarchitektur
COSA² in C# und JAVA implementiert.
Als Repräsentationsform der Speicher
­verwendet COSA² gewichtete und gerichtete Graphen. Graphen stellen eine in der
Informatik häufig verwendete Wissensrepräsentationsform dar und sind intuitiv
handhabbar. Zur Situationsbewertung werden bei COSA² Inferenzalgorithmen in
Form eines regelbasiertes Produktionensystems [5] eingesetzt. Die Handlungsplanung stellt einen exponentiell großen
Suchraum der möglichen Sequenzen an
45
46
TechniK – UAV-Missionsplanung
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Handlungsoptionen dar. COSA² greift hierbei auf einen externen Planungsalgorithmus nach dem PDDL-Standard [13] zurück.
Den ­letzten Handlungsschritt im kognitiven Z
­ yklus stellt die robuste Planausführung mit Fehlererkennung und automatischer Umplanung dar. Zur effizienten
Planausführung wird die Task Agenda als
Constraint Optimisation Problem (COP)
[14] umcodiert und kontinuierlich den aktuellen Umweltparametern angepasst. Die
Zuordnung dieser Algorithmen zu den kognitiven Subfunktionen ist farblich in Abb. 2
gekennzeichnet.
4. Anwendungen
Als a-priori Wissensbasen zur Evaluierung
der COSA² Architektur wurden unterschiedliche diskrete, deterministische Anwendungen im Bereich UAV-Grundsystem- [15] und
Missions-Managements [16] modelliert und
in Simulation und Experiment erprobt.
Abbildung 3: COSA² Flugversuche an der UniBwM.
Oben: Graphite Flugversuchsträger. Unten: Mobile Bodenkontrollstation [17]
4.1. UAV-Missionsmanagement
Die Flugerprobung der Anwendung zum
UAV-Missionsmanagement erfolgte auf
dem Gelände der Bundeswehr Universität
München mit dem Motosegler „Graphite“
mit 1 kg Nutzlast (Abb. 3). COSA² ­wurde im
Payload Modul auf einem Intel Dual Core
Atom 330 Board betrieben um einen nach
unten gerichteten, mit 1.080 Pixel auf­
lösenden Aufklärungssensor zu steuern.
Das Missionsziel bestand in der auftragsbasierten Aufklärung verschiedener Ziel­
koordinaten sowie der Übermittlung der
Aufklärungsbilder an die Bodenkontrollstatation (GCS) über WLAN – auch aus Bereichen die über keine WLAN-Funkverbindung verfügten.
Das UAV wurde dabei von der GCS aus der
Hand gestartet und dann ferngesteuert
auf ca. 200 m Höhe gebracht. Anschließend wurde der Autopilot aktiviert, um
wegpunktbasiert über der GCS zu kreisen
und die kognitive Automation zu starten.
Nun wurden verschiedene Objekte auf­
geklärt, die sich entweder innerhalb der
Funkreichweite der BKS (T2) oder außerhalb (T1) befanden (Abb. 4).
In Abb. 5 ist eine im Verlauf der Mission
on-board geplante Task Agenda gezeigt,
­
welche den Missionsablauf strukturiert.
Der Missionsplanung sind dabei lediglich die
Vor- und Nachbedingungen der verfüg­
baren Handlungen bekannt. Im Laufe des
Flugversuches wurden ebenfalls komplexere Geometrien, sowie verschiedene Fehler­
bedingungen und Änderungen im Missionsablauf simuliert die eine online Umplanung
erforderlich machten.
In Abb. 6 ist die 3D Flugtrajektorie des Beispiels gezeigt, Hier wurde ein Objekt im
­Bereich T1 ohne Funkverbindung aufgeklärt
und zunächst entsprechend zwischen­
gespeichert. Anschließend programmierte
die kognitive Architektur den nächstliegenden Wegpunkt, für den Funkempfang prädiziert wurde und begann mit der Datenüber­
tragung sobald die Richtantenne die Funkverbindung wieder hergestellt hatte.
4.2. Kognitives Radar
Abbildung 4: Flugversuchszone der UniBwM von etwa 1.000 m x 500 m [17]
Das in Abb. 2 gezeigte Prozessmodell als
Grundlage einer kognitiven Systemarchitektur lässt sich auf die sensornahe Anwendung des kognitiven Radars übertragen [18]. Als aktiver Sensor erlaubt ein
Radarsystem die flexible Anpassung der
Sensorsystemparameter
(insbesondere
der ausgesandten Wellenform) an Um­
gebungsbedingungen. Aufgrund des kontinuierlich, stochastischen Charakters der
Umgebung müssen jedoch alternative
Speicherrepräsentationsformen und Algorithmen verwendet werden.
TechniK – UAV-Missionsplanung
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Literaturverzeichnis
Der fertigkeitsbasierten Ebene entspricht
somit die Adaption kontinuierlicher Parameter, etwa der Sendeleistung an das
­ak­tuelle Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Im
­Speicher müssen nun Wahrscheinlichkeitsverteilungen der geschätzten Umgebungsparameter abgelegt werden (wie z.B. Mittelwert und Varianz der Zielentfernung,
Geschwindigkeit und Winkel als Kanten eines Graphen).
zunehmend Datenauswertung und Entscheidungen an Bord getroffen.
Die Umsetzung der Automation durch Methoden der künstlichen Intelligenz wurde
mit der Entwicklung der kognitiven Sys­
temarchitektur COSA² nachgewiesen. Als
Grundlage für die Systemarchitektur dient
das aus der Kognitionspsychologie ent­
nommen „Rasmussen-Modell“ menschlicher kog­nitiver Fähigkeiten. Es beschreibt
Zur Abstraktion der Sensordaten durch die menschliches Verhalten auf drei Ebenen
Feature Formation Subfunktion kommen von aufsteigendem Abstraktionsgrad, von
maschinelle Lernverfahren zur Objektklas- der grundlegenden senso-motorischen
sifizierung bzw. Bayes’sche Netze zur Situ- ­Fä­hig­­keit bis hin zum zielorientierten, wis­
ationsbewertung zum Einsatz. Im Bereich sens­
basierten Handeln. Die Imple­
men­
der Handlungsplanung kommen proba­ tierung des Prototypen COSA² basiert
bilistische Planungsverfahren zur Anwen- ­hierbei auf einem regelbasierten Produk­
dung, wie heute auch schon beim Task-­ tionssystem zur Situationsbewertung,
SchedulingvonAESA-Multifunktions­radaren ­heu­­­ristischen Such­algorithmen zur Hand­
üblich. Bisher wenig untersucht ist die kon- lungs­planung ­sowie Constraint-Optimisatizeptbasierte Ebene, welche Missionsziele on-Verfahren zur Planausführung.
sowie externe Faktoren (z.B. Plattform-Parameter) berücksichtigt. Die Abteilung „Ko- Das Konzept konnte durch den Prototypen
gnitives Radar“ am Fraunhofer FHR widmet für verschiedene hochautomatisierte UAV-­
sich diesen Forschungs­fragestellungen für Anwendungen validiert werden. Zukünftizukünftige, missions­orientierte Radarsys- ge Weiterentwicklungen sollten auf reale
teme.
Sensordaten und stochastische Umgebungen ausgerichtet sein. Wie am Beispiel des
kognitiven Radars erläutert, zeigt sich,
5. Zusammenfassung und Ausblick dass das grundlegende Konzept auch für
sensornahe Verarbeitungsarchitekturen
Die vorgestellte Arbeit befasst sich mit der ge­eignet ist. •
Missions- und Sensorplanung für hochautomatisierte UAV-Anwendungen. Aufgrund
beschränkter Übertragungsbandbreite so- Stefan Brüggenwirth
wie kurzer Latenzzeiten werden in zukünftig Fraunhofer-Institut für
unbemannten Missionen unter Berücksich- Hochfrequenzphysik und Radartechnik
tigung der Mensch-Maschine Schnittstelle Claudius Dornier jr. Dissertationspreis 2015
Abbildung 5: Verifikation der „task agenda“ für Anwendungsfall „POI2 Aufklären“
Abbildung 6: 3D Flugtrajektorie der auftragsbasierten Aufklärungsmission [17]
[1] H. Michaels, „Krach um den dritten Mann,“
Die ZEIT, Bd. 47, p. S.21, 1 11. 1980.
[2] R. Onken und A. Schulte, System-Ergonomic
Design of Cognitive Automation: Dual-Mode
­Cognitive Design of Vehicle Guidance and ­Control
Work Systems, Heidelberg: Springer, 2010.
[3] J. R. Anderson, Kognitive Psychologie,
2. Hrsg., Heidelberg, Berlin,
Oxford: Spektrum Akademischer Verlag, 1996.
[4] E. Gat, „On three-layer architectures,“
Artificial intelligence and mobile robots,
pp. 195 – 210, 1998.
[5] S. Russel und P. Norvig, Artificial Intelligence:
A Modern Approach, 3rd. Edition Hrsg.,
New Jersey: Prentice Hall, 2009.
[6] A. Rao und M. Georgeff,
„BDI Agents: From Theory to Practice.,“
in Proceedings of the First International
­Converence on Multi-Agent Systems,
San Francisco, CA, USA, 12. – 14. Juni 1995, 1995.
[7] S. Brüggenwirth, R. Strenzke, A. Matzner
und A. Schulte, „A Generic Cognitive System
­Architecture Applied to the UAV Flight
­Guidance Domain,“ in Second International
­Conference on Agents and Artificial
­Intelligence, Valencia, Spain, 2010.
[8] S. Brüggenwirth und A. Schulte, „COSA² –
A Cognitive System Architecture with
Centra­lized Ontology and Specific Algorithms,“
in IEEE International Conference on Systems,
Man, and Cybernetics, Seoul, Korea, 2012.
[9] R. Onken, „Cognitive Co-operation for the Sake
of the Human-Machine Team Effectiveness,“
in NATO RTO-Meeting Procedures MP-088,
HFM-084: The Role of Humans in Intelligent
and Automated Systems, Warschau, Polen, 2002.
[10] H. Putzer, Ein uniformer Architekturansatz für
kognitive Systeme und seine Umsetzung in ein
operatives Framework, Dissertation, Universität
der Bundeswehr München, Fakultät für Luftund Raumfahrttechnik: Berlin: Köster, 2004.
[11] J. Rasmussen, „Skills, Rules, and Knowledge;
­Signals, Signs, and Symbols, and other
­Distinctions in Human Performance Models.,“
IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, Bd. 13, Nr. 3, pp. 257 – 266, 1983.
[12] M. R. Endsley, „Situation awareness global
­assessment technique (SAGAT),“ Proceedings
of the IEEE 1988 National Aerospace and
­Electronics Conference, pp. 789 – 795, 1988.
[13] S. Edelkamp und J. Hoffmann, PDDL2. 2:
The language for the classical part of the 4th
­international planning competition,
Freiburg: A
­ lbert Ludwigs Universität,
Institut für Informatik, 2004.
[14] R. Dechter, Constraint processing,
San Francisco, USA: Morgan Kaufmann, 2003.
[15] S. Brüggenwirth, W. Pecher und A. Schulte,
„Design Considerations for COSA²,“ in
IEEE Symposium Series on Computational
­Intelligence, Paris, 2011.
[16] S. Clauss, S. Brüggenwirth, P. Aurich, A. Schulte,
V. Dobrokhodov und I. Kaminer, „Design and
Evaluation of a UAS combining Cognitive Automation and Optimal Control,“ in Proceedings of
Infotech@Aerospace, Garden Grove,CA, 2012.
[17] F. Böhm, S. Clauss, S. Brüggenwirth und
A. Schulte, „Cognitive UAV Ressource Management Allowing Task-based Mission Execution
Under Data Link Limitations,“ in Proceedings of
the 31st Digital Avionics Systems Conference
(DASC), Williamsburg, 2012.
[18] J. Ender und S. Brüggenwirth, „Cognitive Radar
– Enabling Techniques for Next Generation
­Radar Systems,“ in International Radar
­Symposium, Dresden, 2015.
[19] W. Pecher, S. Brüggenwirth und A. Schulte,
„Using Cognitive Automation for Aircraft
­General Systems Management,“ in System of
Systems Engineering Conference,
Loughborough, UK, 22. – 24. Juni 2010, 2010.
47
48
Veranstaltungen – Termine
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Ankündigungen
7. bis 8. April 2016 – Disrupt Space Summit – Bremen
1. bis 4. Juni 2016 – ILA Berlin Air Show – Berlin
In Amerika wächst der private Raumfahrt-Sektor rasend schnell.
Entwicklungen und Innovationen werden gefördert und lassen
Start-ups zu nachhaltigen Unternehmen wachsen. Ein Vorbild für
Europa. Deswegen bringt das erste Disrupt Space Summit im April
300 Gründer, Start-up-Unternehmen und Investoren in Bremen
zusammen. Ziel ist es, neuen Unternehmern das Gebiet der Raumfahrt zu öffnen und die Zusammenarbeit zwischen bestehenden
und neuen Akteuren zu fördern. So sollen gemeinsam Lösungen
für die heutige und zukünftige Raumfahrt gefunden werden.
Die ILA Berlin Air Show ist die größte Luft- und Raumfahrtausstellung in Deutschland und zählt zu den bedeutendsten Fachmessen in diesem Bereich weltweit. Auch die DGLR wird in diesem
Jahr wieder mit einem Stand auf der ILA vertreten sein.
Der DGLR-Stand widmet sich mit Ausstellungsstücken und Literatur insbesondere Otto Lilienthal und der Geschichte des Menschenflugs. Außerdem werden zwei DGLR-Nachwuchsgruppen,
ERIG und IFSys, ihre Projekte ausstellen und erläutern.
Termine 2016
DLR / UNOOSA Conference on Climate Change
Köln
5. 4. – 7. 4. 2016
Vortrag: Hybrid Elektrische Antriebe –
Paradigmenwechsel für den Flugzeugentwurf
Hamburg
7. 4. 2016
Disrupt Space Summit
Bremen
7. 4. – 8. 4. 2016
Yuri’s Night
weltweit
12. 4. 2016
Vortrag: The Birth of the Tornado (Jock Heron, Group Captain RAF)
Hamburg
14. 4. 2016
AERO 2016 (DGLR-Stand in Halle A5)
Friedrichshafen
20. 4. – 23. 4. 2016
Braunschweig
25. 4. 2016
Braunschweig
30. 5. 2016
Berlin
1. 6. – 4. 6. 2016
Hamburg
9. 6. 2016
Bremen
10. 6. – 11. 6. 2016
Braunschweig
20. 6. 2016
Hamburg
30. 6. 2016
(Stefan Rahnfeld, Leiter Produktion / Katrin Grenz, Leiterin Vertrieb /
Horst Günther, DGLR Braunschweig)
Trebbin
8. 7. 2016
DEUTSCHER LUFT- UND RAUMFAHRTKONGRESS 2016
Braunschweig
13. 9. – 15. 9. 2016
(Challenges for Atmospheric Research)
Vortrag: Verlernen Piloten das Fliegen?
Gedanken zum Cockpit-Design moderner Verkehrsflugzeuge
(Flugkapitän a.D. Frank Müller-Nalbach,
Arbeitsgruppe Design and Operation Vereinigung Cockpit Darmstadt)
Vortrag: Autopilotensysteme beim Hubschrauber
und deren Weiterentwicklung hin zum unbemannten Flug
(Dipl.-Ing. Bernhard Stahuber, Flight Control Systeme Airbus Helicopters GmbH Donauwörth)
ILA Berlin Airshow 2016 (Besuchen Sie den DGLR-Stand!)
Vortrag: A Lucky Aviator – Test Flying for the RAF, Rolls-Royce and BAe
(Heinz Frick, Chief Test Pilot)
Workshop: „Wasserstoff in der Luftschifffahrt“ –
Chancen, Herausforderungen und Konzepte
(DGLR Fachausschuss L 2.3 – „Luftfahrzeuge leichter als Luft“)
Vortrag: Wirbelschleppeneinfluss in der Allgemeinen Luftfahrt
(Frank Stahlkopf, Bundesstelle für Flugunfalluntersuchung Braunschweig)
Vortrag: Auf der Suche nach außerirdischem Leben
(Dr. rer. nat. Thilo Günter, DGLR Hamburg)
Exkursion: AQUILA Aviation GmbH, Flugplatz Schönhagen, 14959 Trebbin
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Veranstaltungen – Jahresempfang
DGLR-Jahresempfang
mit Mitgliederversammlung
Am 2. Dezember 2015 hat sich die Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt
(DGLR) zum Jahresempfang mit angeschlossener Mitgliederversammlung in
Berlin getroffen. Der Jahresempfang startete mit einer Begrüßung durch DGLR-­
Präsident Prof. Rolf Henke und einem
Gastvortrag von Dr. Karsten Mühlenfeld,
Vorsitzender der Geschäftsführung des
Flughafens Berlin-Brandenburg.
Dr. Mühlenfeld berichtete über Entwicklungen und ursprüngliche Fehlkalkulationen
des im Bau befindlichen neuen Flughafens.
Im Anschluss an seinen Vortrag fand die
Verleihung der 14. Otto-Lilienthal-Medaille
an Dr. Reiner Stemme für dessen Verdienste im deutschen Flugzeugbau statt. Zu
Gast beim Jahresempfang war auch die
parlamentarische Staatssekretärin vom
Bundesminis­
terium für Wirtschaft und
Energie Brigitte Zypries.
Zuvor trafen sich Mitglieder der DGLR zur
alljährlichen Mitgliederversammlung. Das
Programm begann mit einer Führung über
den alten Berliner Flughafen Tempelhof.
Anschließend trafen sich die Mitglieder
­
in der Berliner Landesvertretung Baden-­
Württemberg.
Die Vertreter des Präsidiums, bestehend
aus Prof. Rolf Henke, Claudia Kessler, Heiko
Lütjens, Dr. Cornelia Hillenherms und Prof.
Dr. Mirko Hornung stellten zusammen mit
Generalsekretär Philip Nickenig die Entwicklungen des Jahres 2015 und die Abschlüsse aus 2014 vor.
Themen waren unter anderem vergangene
und kommende Veranstaltungen, Ehrungen aus 2015, das neue Corporate Design
und der Relaunch des Mitgliedermagazins
„Luft- und Raumfahrt“. •
Foto: DGLR
Das Präsidium stellt die Änderungen und Entwicklungen des vergangenen Jahres in der DGLR vor
Foto: DGLR
Auf die Mitgliederversammlung folgte der DGLR-Jahresempfang mit einem Vortrag zum Flughafen
Berlin-Brandenburg
Veranstaltungen – Kolloquium in Berlin
50
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Raumfahrthistorisches Kolloquium 2015 in Berlin
Am 31. Oktober 2015 hat in Berlin-Treptow das alljährliche Raumfahrthistorische Kolloquium stattgefunden. Die Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt (DGLR) präsentierte in Kooperation mit der Archenhold-Sternwarte und der Leibniz-Sozietät zu
Berlin ein vielfältiges Vortragsprogramm in den Räumen der
Sternwarte.
Das Kolloquium begann mit einem Nachruf von Prof. Dr. Dieter B.
Herrmann. Darin gedachte er dem verstorbenen Dr. Fritz Gelhar
(1937 – 2015), einem der ursprünglichen Organisatoren des Events,
das schon 1980 zum ersten Mal veranstaltet wurde. Als Experte für
die Werke des Raumfahrtpioniers Konstantin E. Ziolkowski nahm
Gelhar oft selbst mit Vorträgen daran teil und veröffentlichte 1996
ein raumfahrtphilosophisches Buch.
Wolfgang Lepschies stellte im Anschluss den neu gegründeten
DGLR-Fachausschuss R3.5 „Raumfahrt und Philosophie“ vor. Es
wurde eine erste Arbeitsgruppe ­gegründet, die sich mit Techniken
erfinderischer Problemlösung mittels Algorithmen und dialektischen Methoden des technischen Handelns befasst. Weitere Interessenten sind willkommen.
Dr. Wolfgang Both aus Berlin begann die Vortragsreihe mit einem
Beitrag zu „Willy Ley – Berliner, Raketenpionier, Raumfahrthistoriker“. Willy Ley (1906 – 1969) studierte in Berlin und Königsberg
und war Buchhalter in Berlin. Nebenbei schrieb er für verschiedene
Zeitungen Artikel über Raketen und Raumfahrt. 1929 schuf Ley
den Science-Fiction-Roman „Die Starfield Company“, der aber
durch die Insolvenz des Verlages nicht erschien. Erst 2011, lange
nach seinem Ableben, wurde der Roman veröffentlicht. Ley war in
engem Kontakt mit Raketenforschern wie Hermann Oberth, Wernher
von Braun und war Berater von Fritz Lang für dessen Film „Die Frau
im Mond“. Als die Nazis anordneten, nicht mehr öffentlich über Raketentechnik zu berichten, wanderte Ley 1935 in die USA aus. Dort war
er an Raketenentwicklungen („Postraketen“) beteiligt und veröffentlichte mehrere Bücher. Später arbeitete er zusammen mit Wernher
von Braun an Presse-Themen zur Raumfahrt.
Bild: Dr. Both
Auf Boths Beitrag folgte Michael Tilgner aus Hamburg mit einem
Vortrag über „Goebbels Raketenbann“. Tilgner ging der Frage
nach, ob es tatsächlich eine offizielle Anordnung der Nazis gab,
nicht mehr über Raketenthemen zu berichten. Die Literatur liefert
dazu unterschiedliche Aussagen. Das Militär drängte schon 1930
auf Geheimhaltung. Ab Oktober 1933 folgte diese Anordnung auch
vom Heereswaffenamt und dem Propagandaministerium. Diese
Regelungen wurden der Presse aber nur mündlich mitgeteilt. Trotz
Verbot hoben viele Pressevertreter ihre Mitschriften auf, sodass
rund 15.000 Anweisungen ausgewertet werden konnten. Nur drei
davon befassten sich laut Tilgner mit Raketentechnik. Dort war zu
erfahren, dass 1934 Pressevertretern mitgeteilt wurde, dass bei
Berichten über Raketenflugzeuge „größte Vorsicht geboten ist“. Es
bestand also kein konkretes Verbot, über Raketen zu schreiben,
aber eine interpretierbare Warnung. Dementsprechend wurde in
Deutschland kaum mehr über dieses Thema berichtet.
Dr. Peter Habison aus Wien stellte mit seinem Vortrag „Österreichs
Weg in die Raumfahrt“ eine Gesamtschau der österreichischen
Raumfahrtaktivitäten nach dem zweiten Weltkrieg dar. Begonnen
hatten diese mit einer Kooperation des neutralen Österreichs mit
der Sowjetunion auf dem Gebiet der Atmosphärenforschung mittels Höhenforschungsraketen. Grundlage für den Vortrag war das
ESA-Programm „Oral History of Space“, bei der zahlreiche Zeitzeugen interviewt wurden. Habison war an diesem Programm beteiligt
und zeigte im Vortrag anhand von acht Persönlichkeiten den österreichischen Weg ins All auf.
Dr. Marie-Luise Heuser aus Braunschweig trug das Thema „Von
der philosophischen Idee zur Realisierung – die Raumfahrtpioniere
der Weimarer Republik“ vor. Heuser gab einen Überblick über die
vielfältigen philosophischen Ansichten von Platon, Aristoteles, Giordano Bruno, Friedrich W. J. Schelling bis hin zu Max Valier zur
Möglichkeit der Raumfahrt. Giordano Bruno hatte sein Spätwerk
„De Immenso“ 1591 in Helmstedt bei Braunschweig geschrieben,
bevor er 1600 in Rom als Ketzer verbrannt wurde.
Dr. Dierk Spreen aus Berlin schloss das Programm mit seinem Vortrag „Raumfahrt – eine atopische Moderne“. Er stellte dar, wie sich
Raumfahrtpionier Ziolkowski aber auch Science-Fiction-Autoren
das menschliche Leben in Raumstationen und die Besiedlung des
Weltalls mittels Automaten und Habitaten vorstellen. Dabei ging er
auf die Fragestellung ein, ob der Mensch sich nicht sogar dem
Weltraum anpassen kann und soll – Stichwort: Cyborg. In Raumstationen wird das atopische Denken am umgekehrten Verhältnis
von Natur zu Technik deutlich – die Natur ist in einer sie schützenden technischen Welt enthalten.
Mit rund 50 Teilnehmern war die Veranstaltung wie auch sonst
sehr gut besucht. Das Publikum, darunter auch das DGLR-Ehrenmitglied und Kosmonaut Dr. Sigmund Jähn, nahm die Vorträge interessiert auf. Die zahlreichen Fragen des Publikums wurden von
den Referenten beantwortet und gemeinsam diskutiert. Das
nächste Raumfahrthistorische Kolloquium soll am 29. Oktober
2016 stattfinden. •
Dr.-Ing. Christian Gritzner
DGLR & DLR Raumfahrtmanagement
Buchhinweise zur Veranstaltung:
Raumfahrthistorisches Kolloquium in den Räumen der Archenhold-Sternwarte in Berlin
• Fischer, Joachim / Spreen, Dierk (2014): Soziologie der Weltraumfahrt.
­transcript Verlag, Bielefeld.
• Gelhar, Fritz (1996): Wie der Mensch seinen Kosmos schuf. Aufbau-Verlag, Berlin.
• Habison, Peter (2014):
Weltraum-Land Österreich. Pioniere der Raumfahrt erzählen. Seifert Verlag, Wien.
• Ley, Willy (2011): Die Starfield Company. Shayol Verlag, Berlin.
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Repräsentant der Bundesrepublik Deutschland und der Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt in einem der acht Partnerländer aufzutreten. Sichere Sprachkenntnisse in Englisch sind zwingend erforderlich, ebenso wie eine offene Einstellung gegenüber den von den Gastgebern angebotenen Programmpunkten. Die erfolgreichen Bewerber und Bewerberinnen erwartet ein unvergessliches
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Nachweisen (z.B. Schulzeugnis, Beurteilungen, Empfehlungsschreiben) per Mail
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Veranstaltungen – Workshop
52
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Modellbasierte Softwareentwicklung in der Luft- und Raumfahrt –
Was hat sich in der letzten Dekade getan?
Am 6. Oktober 2015 hat der jährliche
Workshop des Fachausschusses Q3.4
Softwareengineering zum Thema „Modellbasierte Softwareentwicklung in der Luftund Raumfahrt“ am Institut für Luft- und
Raumfahrt der Technischen Universität
München in Garching stattgefunden. Vor
zehn Jahren veranstaltete der Fachausschuss einen Workshop zum gleichen Thema. Ziel der Veranstaltung war es daher,
auf die Entwicklung der modellbasierten
Softwareentwicklung in der letzten Dekade zurück zu blicken.
Den Anfang des Vortragsprogramms
machte Prof. Dr. Dr. Manfred Broy von der
Technischen Universität München. In seiner Keynote berichtete er von den vom
BMBF geförderten Forschungsprojekten
SPES 2020 und SPES_XT und steckte so
den Rahmen des Workshops ab. Beide Projekte adressieren die aktuellen Probleme
der modellbasierten Systementwicklung.
Ihr Ziel ist es, eine Methodik und die dazugehörigen Werkzeuge zur durchgängig
modellbasierten Entwicklung von eingebetteten Systemen zu entwickeln.
Der zweite Vortrag über die „Visualisierung
und Kontrolle eines Staublandesystems –
SW-Entwicklung mit SCADE“ kam von Bernhard Huber von der ESG Elektroniksystemund Logistik GmbH. Er beschrieb seine
Erfahrung mit der modellbasierten Softwareentwicklung der Anzeige und der Logik
eines Landesystems mit den Werkzeugen
SCADE Suite und Display von Esterel.
Bild: Frank Dordowsky
Im Anschluss stellte Lars Ebrecht vom
Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in seinem Vortrag „Modellbasierte Entwicklung von Avionik-Anzeigen
und -Anwendungen mit ESTEREL SCADE“
zwei Projekte vor. Zum einen ging es um das
Anzeige und Bedienkonzept für das experimentelle Flugmanagementsystem (AFMS),
Der Workshop des DGLR-Fachausschusses Q3.4
Softwareengeineering fand an der TU München in
Garching statt
zum anderen um die Realisierung der Standard-Avionik-Anzeigen im A380 / A350 auf
Basis des Luftfahrtstandard ARINC 661
„Cockpit Display System Interfaces to User
Systems“. Dabei ging er besonders auf Aspekte wie Abstraktion, Komplexität, Konsistenz, Kohärenz sowie Lesbarkeit und Verständlichkeit von Verhaltensmodellen ein.
Dr. Paul Linder von der Diehl Aerospace
GmbH stellte in seinem Vortrag die modellbasierte Entwicklung von Level A Software des
Slat Flap Control Computer (SFCC) für den
Airbus A350 XWB vor. Dabei kam ebenfalls
das Werkzeug SCADE von Esterel zum Einsatz. Schwerpunkte des Vortrags waren die
Verzahnung von modellbasierter und konventioneller Spezifikation, die Verwendung
von Modellierungsregeln und werkzeug­
gestützter statischer Analyse und der Einsatz von Simulation zur Modellverifikation.
Während die bisherigen Vorträge auf kommerzielle Werkzeuge setzten, gab Andreas
Graf von der itemis AG in seinem Vortrag
„Eine Landkarte für die Modellbasierte
Softwareentwicklung mit Open-Source
Werkzeugen“ einen Überblick über Modellierungswerkzeuge und -Frameworks, die
auf dem Eclipse Modeling Framework
(EMF) beruhen. Die Landkarte erstreckt
sich von der (Meta-)Modellierung mit EMF
und UML sowie domänenspezifischen Spra­
chen über die Modellverwaltung, Modell-­
Transformationen, Code-Generierung und
Editoren bis hin zur Simulation.
Im folgenden Vortrag beschrieb Dr. Martin
Momberg von Airbus Defence and Space
„Model-based Design of the Barracuda
Flight Control Software: 2005 – 2015“ einen
Ansatz, für die Flight Control Software des
Barracuda UAV Technology Demonstrators
bereits die Systemrequirements mit SCADE
zu modellieren und die Code-Generierung
aus SCADE Modellen durch tabellengesteuerte Generierung aus DOORS zu ergänzen. Um die Anzahl der eingesetzten
Werkzeuge zu reduzieren, werden langfristig die MATLAB / Simulink Modelle auf die
SCADE Suite migriert.
Dr. Norbert Bickel von Airbus Helicopters
beschäftigte sich mit „A New Design of a
Helicopter Fly-by-X Flight Control System
by Generic Platform Modeling“. Er erklärte
die durch werkzeuggestützte Ausprägung
erzeugte Instanz einer Flugsteuerungsplattform auf Basis einer generischen Flyby-X-Plattform (X = Wire oder Light). Die
generische Plattform wurde im vergangenen Jahr auf dem DGLR-Workshop des
Fachausschusses Q3.4 durch Dr. Simon
Görke vorgestellt. Das von Dr. Bickel dargestellte Flugsteuerungssystem stellt somit
eine Anwendung der im letzten Jahr beschriebenen generischen Plattform dar.
Georg Walde von der Technischen Universität Berlin untersuchte in seinem Vortrag
„Übersetzbarkeit komplexer Flugsteuerungssoftware von Simulink / Stateflow nach
SCADE“ die Machbarkeit der automatischen Übersetzung von Simulink / Stateflow nach SCADE mit dem SCADE Suite
Gateway for Simulink, um die Vorteile des
qualifizierbaren Code Generators von SCADE
zu nutzen. Dabei verwendet er als Anwendungsbeispiel die Flugsteuerungsgesetze
für das Luftarbeitsflugzeug Stemme S15,
die in den Forschungs- und Technologievorhaben LAPAZ und LAPAZ II entwickelt
und im Flugversuch erprobt wurden.
Dr. Elke Salecker von der Model Engineering Solutions GmbH regte in ihrem Vortrag „Absicherung von modellbasierter
sicher­heitskritischer Avionik-Software“ die
Nutzung von Synergien bei Prozessen und
Methoden aus der Automobilindustrie und
der Avionik an. Sie erklärte die in der Automobilindustrie gebräuchlichen Verfahren
zur Absicherung von Spezifikations- und
Entwurfsmodellen durch Modellierungsrichtlinien sowie deren Verwaltung und automatisierte Überprüfung durch die Prüf­
software MXAM.
Viele der Vorträge ordneten ihre modell­
basierte Entwicklung in das Framework der
Richtlinie RTCA DO-331 „Model-Based Development and Verification Supplement to
DO-178C and DO-278“ ein.
Die Vorträge wurden von umfangreichen
Fragen und engagierten Diskussionen begleitet, die in den beiden Kaffeepausen und
während des Mittagessens fortgesetzt wurden. Die Teilnehmer nutzten zudem intensiv
die Gelegenheit zu einem allgemeinen Informations- und Gedankenaustausch. •
Von Frank Dordowsky,
DGLR & ESG Elektroniksystem
Veranstaltungen – Bezirksgruppe Braunschweig
53
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Erfolgreicher Auftakt von „Luftfahrt der Zukunft“
Bild: Uwe Bethke Luftfahrt Club Braunschweig
Mit steigendem Luftverkehrsaufkommen steigen die ökologischen Herausforderungen für die Luftverkehrswirtschaft. Welche Perspektiven dazu bietet die Luftfahrtforschung? – Diese
und andere Fragen hat Prof. Rolf Henke, Vorstand für Luftfahrt
des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und
­Präsident der Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt
(DGLR), im Rahmen der Veranstaltungsreihe „Luftfahrt der
­Zukunft “ am 25. Januar 2016 in Braunschweig beantwortet.
Die europäische Luftfahrtforschung hat sich zum Ziel gesetzt, die
CO2 -Emissionen bis 2050 um 75 Prozent zu reduzieren. Prof. Henke
analysierte die Entwicklung der Luftfahrtforschung des letzten
Jahrhunderts und formulierte eine wesentliche These: Um die Ziele
stemmen zu können, müssen die Unternehmen das Risiko radikaler
neuer Flugzeugkonzepte und Technologien eingehen. Aus Sicht
des Referenten bedeutet dies, auch mal einen kleinen Rückschritt
in der Entwicklung in Kauf nehmen zu müssen. Dieser würde dann
in Folge durch ein umso stärkeres Wachstum belohnt werden.
Henke erläuterte dazu die Forschungsfelder des DLR, das als Luftund Raumfahrtforschungszentrum zusammen mit Universitäten
und Hochschulen, national und international, einen Beitrag zur
­Erreichung der europäischen Ziele leistet. Die Forschungsabteilungen würden daran arbeiten, den wachsenden Luftverkehr effizient, umweltfreundlich und nachhaltig zu gestalten, so Henke.
Insgesamt kamen mehr als hundert Gäste zu dem Vortrag im Haus
der Wissenschaft.
Prof. Rolf Henke bei seinem Vortrag zu den „Perspektiven der Luftfahrtforschung“
in Braunschweig.
Luftfahrt der Zukunft
Luftfahrt der Zukunft widmet sich in Vorträgen und Exkursionen
den Entwicklungen im Bereich der Luftfahrt sowie neuesten Anwendungen und Lösungen der Luftfahrtforschung. Die Deutsche
Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt (DGLR), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das Niedersächsische Forschungszentrum für Luftfahrt (NFL) und der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) präsentieren gemeinsam mit dem Haus der
Wissenschaft Braunschweig renommierte Expertinnen und Experten, die den heutigen Stand von Forschung und Technik erklären
und zukünftige Entwicklungen erläutern. •
Horst Günther, Martin Schuermann
DGLR Bezirksgruppe Braunschweig
Bild: Uwe Bethke Luftfahrt-Club- Braunschweig
(v.l.n.r.) Prof. Dr. Rolf Radespiel, Geschäftsführender Leiter des Instituts für Strömungsmechanik der TU Braunschweig; Josef Thomas, Leiter Arbeitskreis Luft- und
Raumfahrt des VDI-Bezirksgruppe Braunschweig; Shanna Schönhals, Geschäftsführerin Niedersächsisches Forschungszentrum Luftfahrt der TU Braunschweig;
Prof. Rolf Henke, Vorstand für Luftfahrt des DLR und Präsident der DGLR; Horst Günther, Bezirksgruppenleiter der DGLR-Bezirksgruppe Braunschweig;
Prof. Dr. Joachim Block, Leiter der DLR-Standorte Braunschweig, Göttingen und Trauen; Martin Schuermann, stellvertretender Bezirksgruppenleiter der DGLR
Bezirksgruppe Braunschweig, Philip Nickenig, Generalsekretär der DGLR; Mark Schmidt, Standortentwicklung und Kommunikation des DLR, Standort Braunschweig
54
Personalia
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Neumitglieder
In Ausbildung befindliche Mitglieder:
Ordentliche Mitglieder:
Julia Ament, Dresden
Dr.-Ing. Thomas Beck, Tauberbischofsheim
Johannes Aurich, Chemnitz
Nikolaus Braun, Friedrichsdorf
Till Besocke, Aachen
Inka Helmke, Bremen
Johannes Deutsch, Alfter
Dr. Hartmut Henkel, Schwetzingen
Marc Eitner, Aachen
Lukas Hochstein, Köln
Lena Yasmin Caroline Farahbod, Berlin
Dr. Tobias Knopp, Göttingen
Alexander Fehr, Lohfelden
Dipl.-Ing. Klaus-Dieter Relotius, Syke
Sriram Hariharan, Seefeld
Prof. Dr. Frank Schäfer, Freiburg
Marian Kistner, Darmstadt
Dr. Reiner Stemme, Wildau
Alexandra Klein, Hockenheim
Dipl.-Ing. (FH) Christian Miguel Strubel, Beckenried, Schweiz
Manuel Machulla, Dresden
Andreas Haselsteiner, Bremen
Sven Przywarra, Berlin
Benjamin Merk, Weiher
Julia Sagel, Dresden
Sonay Sarac, Langen
Tobias Schmidt-Dahl, Dresden
Valiallah Serajehhosse, Karlsruhe
Roy Sonntag, Berlin
Alexander Timmermann, Hallbergmoos
Stephan von Deetzen, Verden
Marcel Wolf, Darmstadt
Jun Shan Yang, Berlin
Bild: Privatarchiv
Danksagung an Horst Schultz
Die DGLR Bezirksgruppe Braunschweig
dankt Herrn Dipl.-Ing. Horst Schultz für
­s­eine zwanzigjährige ehrenamtliche Arbeit
für die DGLR. Herr Schultz betreute das
Programm und den Internetauftritt der
­Bezirksgruppe.
1995 übernahm Herr Schultz die Aufgabe,
Flyer und Veranstaltungsplakate zu erstellen. Es folgte der Webauftritt für die DGLR
Bezirksgruppe Braunschweig. Herr Schultz
fertigte zudem Teilnehmerlisten und Statistiken für unsere Veranstaltungen und
Mitgliederversammlungen.
Mit Beginn des Jahres 2015 bat Herr
Schultz darum, die Aufgaben schrittweise
abzugeben. Diesem Wunsch haben wir von
Seiten der DGLR-Bezirksgruppenleitung
Braunschweig entsprochen.
Wir verlieren damit wertvolle Unterstützung und wünschen Herrn Schultz alles
Gute, ­Gesundheit und natürlich weiterhin
viel Freude an den Veranstaltungen der
DGLR Bezirksgruppe Braunschweig. •
Horst Günther,
DGLR Bezirksgruppenleitung Braunschweig
Dipl.-Ing. Horst. W. Schultz
Webmaster der DGLR
Bezirksgruppe Braunschweig
Anzeige
Call for Papers
20. DGLR-Fachsymposium der STAB
8. bis 9. November 2016 in Braunschweig
Bevorzugt berücksichtigt werden strömungsmechanische Beiträge zu den Themenstellungen der
STAB-Projektgruppen und Fachkreise, insbesondere auch solche zu den Themen aus nationalen und
internationalen Verbundprojekten:
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Aerodynamik und Aeroakustik
Biofluidmechanik
Drehflügleraerodynamik
Experimentelle Simulation und Versuchstechniken
Fahrzeugaerodynamik
Flow Control
Hyperschallaerothermodynamik
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•
•
Laminarhaltung und Transition
Neue Konfigurationen
Numerische Simulation
Transportflugzeuge einschl. Triebwerksintegration
Turbomaschinen
Turbulenzforschung
Windenergie
Richten Sie bitte Ihre Vortragsanmeldungen mit einer zweiseitigen Kurzfassung des Beitrags per
E-Mail bis zum
15. Juni 2016
an:
Prof. Dr.-Ing. Rolf Radespiel / Dr. Richard Semaan
Institut für Strömungsmechanik, Technische Universität Braunschweig,
Hermann-Blenk-Str. 37, 38108 Braunschweig
Tel.: +49-531 391-94251
Fax: +49-531 391-94254
E-Mail: [email protected]
Im Kopf der Kurzfassungen sind Projektgruppe / Fachkreis sowie Thema / Titel des Beitrags, Autor(en), Institution, Adresse und E-Mail-Adresse anzugeben.
Die positiv begutachteten Beiträge werden in der Springer-Reihe „Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design“ veröffentlicht. Das Manuskript schicken Sie bitte an die Geschäftsstelle der STAB*, die Ihnen auch für Rückfragen gerne zur Verfügung steht.
Das Manuskript ist spätestens bis 1. November 2016 per E-Mail an [email protected] vorzulegen. Später
eingehende Manuskripte werden nicht zur Begutachtung angenommen. Einzelheiten zur Anfertigung
finden Sie im Internet unter www.springer.com/series/4629 und ab circa Mitte Mai unter www.dlr.de/
agstab und unter www.stab2016.tu-braunschweig.de
* Geschäftsstelle der STAB, c/o DLR, Bunsenstraße 10, 37073 Göttingen
Tel.: +0551/709-2261; Fax.: -2241, E-Mail: [email protected]
Personalia
56
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Geburtstage (Mai bis Juli)
60
65
70
75
80
2. 5. 1956 Dipl.-Ing. Ulrich Leiss, Ottobrunn
6. 5. 1956 Dr.-Ing. Gerardo Walle, Überlingen
11. 5. 1956Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Johannes Reichmuth,
Köln
12. 5. 1956 Dipl.-Ing. Axel Flaig, Pibrac
13. 5. 1956Dipl.-Ing. Hermann-Josef Wappenschmidt,
Hohenbrunn
21. 5. 1956 Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Rüther-Kindel, Berlin
26. 5. 1956 Dr.-Ing. Axel Deich, Gröbenzell
29. 5. 1956 Dr. rer. nat. Klaus Becker, Bremen
3. 6. 1956 Dr. Frank Anton, Erlangen
8. 6. 1956 Dipl.-Ing. Detlef Gradert, Nienhagen
14. 7. 1956 Dr.-Ing. Helmut Ciezki, Neckarsulm
15. 7. 1956 Dipl.-Ing. Burkhard Behrens, Weyhe
23. 7. 1956 Dr. phil. Hinnerk Eißfeldt, Hamburg
24. 7. 1956 Dipl.-Ing. Hartmut Müller, Bremen
26. 7. 1956 Dipl.-Ing. Christian Eigenbrod, Bremen
21. 5. 1951Prof. Dipl.-Ing. Wilhelm Anton Ehrentraut,
Friedrichshafen
26. 5. 1951 Dr.-Ing. Helmut Richter, Eichwalde
27. 5. 1951 Dipl.-Ing. Hans-Jörg Heidmann, Bremen
2. 6. 1951 Dr. Rudolf Reichl, Metzingen
3. 6. 1951 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Klenner, Bremen
6. 6. 1951 Dipl.-Phys. Manfred Renkel, Bad Staffelstein
12. 6. 1951 Dipl.-Ing. Harald Bieker, Selb
14. 6. 1951 Dipl.-Ing. Gabriel Popa, Langen
20. 6. 1951 Dipl.-Ing. Horst Jürgen Franz, München
23. 6. 1951 Dr.-Ing. Dietrich Knoerzer, Brüssel
26. 6. 1951 Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Lotz, Berlin
14. 7. 1951 Dr. Reinhard H. Czichy, Eggersriet
4. 6. 1946
8. 6. 1946
14. 6. 1946
26. 6. 1946
13. 7. 1946
Prof. Dr.-Ing. Bodo Baums, Goslar
Dr. rer. nat. Günter H. Paul, Offenbach
Dr. Georges Bridel, Zürich
Dipl.-Ing. Christopher R. Gilbert, Bremen
Dr.-Ing. Manfred Swolinsky, Braunschweig
1. 5. 1941
1. 5. 1941
16. 5. 1941
23. 5. 1941
2. 6. 1941
10. 6. 1941
14. 6. 1941
20. 6. 1941
20. 6. 1941
24. 6. 1941
29. 6. 1941
1. 7. 1941
14. 7. 1941
20. 7. 1941
27. 7. 1941
Peter W. Pletschacher, Oberhaching
Dipl.-Wirt.-Ing. Reinhard Hild, München
Dipl.-Ing. Günter Albrecht, Bergkirchen
Dr.-Ing. Dieter Eckert, Kranenburg
Dipl.-Ing. Bertram Fischer, Buchholz
Dipl.-Ing. Axel Vasel, Horneburg
Prof. Dr.-Ing. Max Körte, Tutzing
Dr. Wolfgang Pieper, Marburg
Dr. rer. nat. Dr.-Ing. E. h. Ulf Merbold, Stuttgart
Dipl.-Ing. Heiko Warntjes, Meppen
Dipl.-Phys. Gunther E. Kersten, Euskirchen
Dipl.-Ing. Klaus-Dieter Zimmermann, Bremen
Dipl.-Ing. Bernd Gmelin, Braunschweig
Dipl.-Ing. Peter Wallawitz, Weilheim
Tilman Reuss, Gräfelfing
7. 5. 1936
13. 5. 1936
04. 6. 1936
05. 6. 1936
Prof. Dr.-Ing. Hans-Gustav Nüßer, Niederkassel
Dipl.-Phys. Wolfgang Mach, München
Dr.-Ing. Wolfram Klaar, Uhldingen-Mühlhofen
Dipl.-Phys. Wilhelm Göschel, Stein / Enns
16. 6. 1936 Prof. Dr.-Ing. Dietrich Hummel, Cremlingen
2 2. 6. 1936 Dipl.-Ing. Manfred Zippel, Rechberghausen
24. 6. 1936 Hans-Joachim Weste, Swisttal
25. 6. 1936Prof. Dr.-Ing. Bacharuddin J. Habibie,
Jakarta-Selatan
27. 6. 1936 Dipl.-Ing. Volker Scherm, Sauerlach
12. 7. 1936 Prof. Dr.-Ing. Peter Hamel, Braunschweig
27. 7. 1936 Dipl.-Ing. Claus Cohrt, Weyhe
81 2. 5. 1935
Dr.-Ing. Manfred Seidel, Braunschweig
Dipl.-Ing. Günter Gans, Augsburg
Ingo Maass, Dahlenburg
Dipl.-Ing. Manfred Molzow, Wedel
Dipl.-Ing. Heinz-Jochen Höppner,
Kressbronn am Bodensee
2. 7. 1935 Dipl.-Ing. Manfred Engemann, Bocholt
3. 7. 1935 Johann Ulrich Kaiser, Porta Westfalica
16. 7. 1935 Dr. (Ph. D.) Dipl.-Ing. Wilhelm Behrens,
Rancho Palos Verdes
1. 6. 1935
8. 6. 1935
24. 6. 1935
27. 6. 1935
82 12. 5. 1934
Prof. Dr.-Ing. Ralf Priebs, Berlin
25. 7. 1934 Dr. rer. nat. Oskar Bschorr, München
83 4. 5. 1933
Dr.-Ing. Hartwig Seeler, Appel
27. 7. 1933 Prof. Dr.-Ing. Egon Krause, Aachen
84 23. 5. 1932
Prof. Dr. rer. nat. Henning Tolle, Roßdorf
25. 6. 1932Dipl.-Ing. Eduard Dette,
Feldkirchen-Westerham
3. 7. 1932 Dr.-Ing. Albrecht Hartmann, München
85 9. 5. 1931
Dr.-Ing. Hans J. Albrecht, Bad Breisig
21. 6. 1931 Wolfram Capelle, Schwülper
22. 6. 1931 Dr.-Ing. Eberhard Pfizenmaier, Berlin
25. 7. 1931 Dr. Oswald Kopatz, Strausberg
86 2. 5. 1930
Dr.-Ing. Hermann Strub, Bonn
2. 5. 1930 Dr.-Ing. Bodo Geier, Braunschweig
27. 5. 1930 Dr.-Ing. Egbert Riester, Braunschweig
87 3. 5. 1929
Prof. Dr.-Ing. Harry Ruppe, München
12. 6. 1929 Prof. Dr. rer. nat. Friedwart Winterberg, Reno
19. 7. 1929 Martin Grüner, Bonn
88 17. 5. 1928
Dr.-Ing. Konrad Döttinger, Pliezhausen
17. 6. 1928 Prof. Berthold Seliger, Sonthofen
89 30. 5. 1927 Hans Joachim Olms, Bremerhaven
90 29. 6. 1926 Derek Mullinger, München
92 21. 6. 1924O. Stud. Rat i. R. Gerhard Ackermann,
Braunschweig
2 8. 6. 1924 Prof. Dr. rer. nat. Richard Eppler, Stuttgart
20. 7. 1924Prof. Dr. Alfonso Monterde-Garcia,
Torremolinos
93 8. 7. 1923
Fritz Sandermeier, Bremen
Personalia
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Nachruf für Prof. Dr.-Ing. Rolf Staufenbiel
Am 27. Januar 2016 ist DGLR-Mitglied und
ehemaliger Professor der RWTH Aachen
Prof. Dr. Rolf Staufenbiel im Kreis seiner
Angehörigen gestorben.
Staufenbiel erhielt 1945 das Diplom für
­Physik in Mainz und war dort bis 1956
Assistent am Institut für Theoretische
­
­Physik. Von 1956 bis 1960 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Flugmechanik der DVL in Mülheim. Von 1960 bis
1974 arbeitete er im Bereich Forschung und
Entwicklung der Luftfahrt­
industrie bei
­Focke-Wulf und Nachfolge­gesellschaften in
Bremen, wo er zuletzt Leiter der Direktion
„Projekte und Systemana­lyse“ war.
Bild: RWTH Aachen
In diese Zeit fielen bahnbrechende Entwick­
lungen wie die Flugregelung des Passagierflugzeugs VFW 614 und des Senk­
recht­
starter-Experimentalflugzeugs VAK 191 B.
Prof. Dr.-Ing. Rolf Staufenbiel
* 29. Januar 1929 in Essen
†27. Januar 2016 in Aachen
1967 promovierte Staufenbiel zum Dr.-Ing.
an der RWTH Aachen. Titel der Disser­
tation: „Dynamische Eigenschaften elektrohydraulischer Stellantriebe. Ein Beitrag
zur Auslegung von Flugsteuerungen.“
Im Jahre 1974 folgte er dem Ruf an die RWTH
Aachen und war bis zu seinem R
­ uhestand
1994 Lehrstuhlinhaber und D
­irektor des
­Instituts für Luft- und Raumfahrt.
Staufenbiel war aus Überzeugung Wissenschaftler und gab gerne sein Fachwissen an
die Studierenden weiter. Es war sein Ziel,
­sowohl in theoretischen als auch sich ergänzenden experimentellen Arbeiten die strömungsmechanischen und physikalischen
Effekte im Detail zu verstehen. Sein besonderes Interesse galt der Flugleistung und
Flugmechanik von Bodeneffektge­
räten,
der Lärmentstehung und Lärm­re­duzierung
an Fluggeräten und den Wirbelströ­mungen.
Unter anderem war er Spre­cher des Sonderforschungsbereichs SFB 25 „Wirbelströmungen in der Flugtechnik“ der Deutschen
Forschungsgegemeinschaft (DFG).
In Verbindung mit dem Nationalen Hyperschalltechnologie-Programm, das ab 1987
vom Bundesministerium für Forschung und
Technologie zur industriellen Entwicklung
eines wiederverwendbaren Raumtrans­port­­
systems gefördert wurde, initiierte Staufenbiel mit Unterstützung der DFG ein
­begleitendes Grundlagenforschungs­pro­
gramm. Im Rahmen des SFB 253 „Grund­
lagen des Entwurfs von Raumflugzeugen“
an der RWTH Aachen beschäftigte er sich
mit der Aerodynamik und Flugmechanik
von Raumflugzeugen im Niedergeschwindigkeitsbereich. Sein Lehrstuhl entwarf
das generische Modell eines Raumflug­
zeuges, das sogenannte ELAC (Elliptical
Aerodynamic Configuration), das als Leitkonfiguration für aerodynamische Untersuchungen für die vorgenannten Sonderforschungsbereiche diente. Unter anderem
wurde eine Ausführung des ELAC (Länge
von sechs Metern) im Niedergeschwin­
digkeits-Windkanal DNW getestet. Dieses
Modell steht heute vor dem Deutschen
­Museum in Bonn.
Gleichzeitig mit den Forschungsaktivitäten
zu Raumflugzeugen gründete Staufenbiel
mit Kollegen das erste interdisziplinäre
„Forum Raumfahrtforschung“ an der
RWTH Aachen, das zum Wissensaustausch
fach- und fakultätsübergreifend beitrug.
International erwarb er sich hohes Ansehen als Executive Secretary des International Council for Aeronautical Sciences
(ICAS) von 1978 bis 1986. Er war außerdem
seit 1983 Mitglied der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und
der Künste, wo er bis 2014 noch regel­
mäßig Vorträge hielt. Eine seiner letzten
Veröffentlichungen dort beschäftigte sich
mit den Grenzen von Prognosen, insbesondere Wirtschaftsprognosen.
Mit seinem Tod verlieren die DGLR und die
RWTH Aachen einen hochgeschätzten
Kollegen, bedeutenden Wissenschaftler
und beliebten Lehrer.
Unser tiefes Mitgefühl gilt seiner Familie.
Wir werden Herrn Staufenbiel stets ein
­ehrendes Andenken bewahren. •
Hubert Gittek, RWTH Aachen
Wir trauern um verstorbene Mitglieder
Prof. Dr.-Ing. Huba Öry
Bremen
* 16. 7. 1927
4. 12. 2015
—
Prof. Dr. rer. nat. Hans-Peter Röser
Aachen
8. 12. 2015
* 8. 10. 1949
—
Dipl.-Ing. Werner Hemmer
Landstuhl
* 10. 8. 1928
11. 12. 2015
Herr Jürgen Blum
Eltville
* 29. 1. 1945
24. 12. 2015
—
Dipl.-Ing. Michael Tauscher
Waidhofen an der Thaya, Austria
2. 1. 2016
* 16. 3. 1973
—
Prof. Dr.-Ing. Hans Wilhelm Försching
Bühl / Baden
* 15. 4. 1930
10. 1. 2016
Dipl.- Ing. Friedrich Alber
Aichtal
* 20. 2. 1942
15. 1. 2016
—
Prof. Dr.-Ing. Rolf Staufenbiel
Dortmund
27. 1. 2016
* 29. 1. 1929
Unser tiefstes Mitgefühl gilt
den Familien und Angehörigen.
57
58
Impressum
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Luft- und Raumfahrt
Jahrgang 37, Heft 2 / 2016
Herausgeber | Redaktion
Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt –
Lilienthal-Oberth e.V. (DGLR)
Godesberger Allee 70
D-53175 Bonn
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Fax: +49 228 30805 - 24
Internet: www.dglr.de
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Lilienthal-Oberth e. V. (DGLR)
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Redaktion
Philip Nickenig M. A. (V. i. S. d. P.)
Alisa Wilken M. Sc. (Chefredaktion)
Susanne Frank (Redaktion)
Präsidium der DGLR
Senat der DGLR
Ehrenmitglieder
Präsident:
Prof. Dipl.-Ing. Rolf Henke
Gewählte Mitglieder
1. 1. 2015 – 31. 12. 2017
1. Vizepräsidentin
Dr.-Ing. Cornelia Hillenherms
Eva-Maria Aicher
Prof. Dr.-Ing. Uwe Apel
Prof. Dr.-Ing. Horst Baier
Dr.rer.nat. Irena Bido
Dr.-Ing. Harald Buschek
Dr.-Ing. Bernhard Eisfeld
Dr.-Ing. Holger Friehmelt
Dr.-Ing. Christian Gritzner
Prof. Dr.-Ing. Manfred Hajek
Prof. Dipl.-Ing. Rolf Henke
Dr.-Ing. Cornelia Hillenherms
Dipl.-Phys. Christoph Hohage
Prof. Dr.-Ing. Florian Holzapfel
Prof. Dr.-Ing. Mirko Hornung
Dipl.-Ing. Claudia Kessler
Dr.-Ing Jürgen Klenner.
Dipl.-Ing. Andreas Lindenthal
Prof. Dr.-Ing. Robert Luckner
Dipl.-Ing. Heiko Lütjens
Dr.-Ing. Michael Menking
Dr.-Ing. Detlef Müller-Wiesner
Nitsche, Wolfgang Prof. Dr.-Ing.
Prof. Dr.-Ing. Dieter Schmitt
Dr.-Ing. Michael Sölter
Prof. Dr.-Ing. Joachim Szodruch
Prof. Dr.-Ing. Rainer Walther
Dr.-Ing. Carsten Wiedemann
Dr.-Ing. Rolf Wirtz
Dr.-Ing. Frank Zimmermann
Dipl.-Ing.Horst Demuth
Frederick C.Durant
General a. D. Eberhard Eimler
Dipl.-Ing. Jörg Feustel-Büechl
Prof. Dipl.-Ing. Hans Martin Franke
Dr. Dieter Funk
Dr. rer. oec. Joachim Grenzdörfer
Prof. Dr.-Ing. Bacharuddin J. Habibie
Dr.-Ing. Horst A. Hertrich
Dr.-Ing. Dietrich E. Koelle
Prof. Dr. Dr. Vladimír Kopal
Prof. Dr. rer. nat. Walter Kröll
Prof. Dr. rer. nat. Dipl.-Phys. Reimar Lüst
Hans Lüttgen
Dr.-Ing. e. h. Hartmut Mehdorn
Dr. rer. nat. Dr.-Ing. e. h. Ulf Merbold
Prof. Dr. rer. nat. Ernst Messerschmid
Marlies Mönch
Dipl.-Ing. Hans-Peter Reerink
Dipl.-Phys. Mario H. Rheinfurth
Dr. rer. pol. Erich Riedl
Kurt J.Rossmanith
Prof. Dr.-Ing. Harry Ruppe
Konsul Hermann Walter Sieger
Dr.-Ing. Rolf Stüssel
Prof. Dr.-Ing. Joachim Szodruch
Prof. Dr.-Ing. Fred Thomas
Prof. Dr. rer. nat. Friedwart Winterberg
Isolde de Zborowski
Redaktionsbeirat
Kai Dürfeld
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Dr.-Ing. Cornelia Hillenherms
Dipl.-Ing. Claudia Kessler
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Torsten Schilling M. A.
Godesberger Allee 70
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Autorenbeiträge, die als solche gekennzeichnet sind,
stellen nicht die Meinung des Herausgebers dar.
Erscheinungsweise und Preise
Luft- und Raumfahrt
erscheint 4 mal jährlich + 1 Sonderausgabe
2. Vizepräsident und
Schatzmeister
Dipl.-Ing. Heiko Lütjens
Mitglieder des Präsidiums
(in alphabetischer Reihenfolge):
Dr. rer. nat. Irena Bido
Prof. Dr.-Ing. Mirko Hornung
Dr.-Ing. Rolf Janovsky
Dr.-Ing. Michael Menking
Dipl.-Ing. Ulrich Wenger
Beauftragte des Präsidiums
Prof. Dr. rer. nat
Berndt Feuerbacher
(Vorsitzender des
Ehrungsausschusses)
Generalsekretär
Philip Nickenig M. A.
Zugewählte Mitglieder
1. 1. 2015 – 31. 12. 2017
Dipl.-Ing. Axel Flaig
Prof. Dr.-Ing. Hartmut Fricke
Dipl.-Ing. Roland Gerhards
Dipl.-Ing. Stefan Hein
Dipl.-Ing. Axel Krein
Prof. Dr.-Ing. Peter Middendorf
Dipl.-Ing. Dietmar Schneyer
Prof. Dr.-Ing. Eike Stumpf
Jahresbezugspreis 2016
Inland
EUR 20,00
Ausland EUR 25,00
Das Abo kann mit einer Frist von drei Monaten
zum Jahresende gekündigt werden. Andernfalls
verlängert sich das Abo automatisch um ein
weiteres Jahr.
Detaillierte Informationen finden Sie unter folgender Adresse im Internet: www.dglr.de
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2
Editorial
Luft- und Raumfahrt 2 / 2016
Bild: Michael Griebler
Alisa Wilken
DGLR-Kommunikation
Inhalt Ausgabe 2 / 2016
Vorwort. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Meldungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 – 7
Eine neue Ära
der „Luft- und Raumfahrt“
Luftfahrt
Militärische Luftfahrtstrategie I Neues Airbus-Werk in China
125 Jahre Menschenflug I Flugsicherheit
Eröffnung ZAL TechCenter I Gepäckabgabe I-drop
Raumfahrt
Abschied von Lander Philae I EDRS
Gravitationswellen nachgewiesen I LISA Pathfinder
Sentinel 3-A I Erste deutsche Astronautin gesucht
Ein Jahr im All – Scott Kelly wieder gelandet I ExoMars DGLR Neues Präsidium für die DGLR
Verleihungen: Eugen-Sänger- und Otto-Lilienthal-Medaille
5
6
7
8
9
10
11
THE GLOBAL SHOW
12
13
Titelthema:
Die neue A320neo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 – 19
Liebe Leserinnen und Leser,
Bild: Lufthansa
in der Luft- und Raumfahrt gibt es jeden Tag neue Perspektiven,
neue Erfindungen, neue Technologien. Die Menschen erreichen
immer neue, vorher nicht für möglich gehaltene Ziele in der Luft
oder im Weltraum. Das bringt eine Faszination mit sich, die wir für
Sie in diesem Magazin einfangen wollen.
Wie Sie gesehen haben, ist die Einführung der A320neo unser
­erstes Titelthema. Die A320neo beruht auf der ersten A320, die
schon 1988 erstmals ausgeliefert wurde. Ähnlich haben wir es
auch mit unserem Magazin „Luft- und Raumfahrt“ gemacht.
Nach 25 Jahren übernehmen wir jetzt die Redaktion selber und
kommen mit einem neuen, überarbeiteten Magazin heraus.
Wir haben es uns zum Ziel gesetzt, Ihnen eine frische, moderne
„Luft- und Raumfahrt“ mit spannenden Themen und Inhalten zu
präsentieren. Wie auch zuvor bekommen Sie in diesem Heft Hintergrundinformation zu Themen aus der Luft- und Raumfahrt.
­Darüber hinaus bieten wir Ihnen verstärkt Berichte aus der DGLR.
Wir präsentieren Ihnen Bezirksgruppen und Fachbereiche, zeigen
Ihnen Möglichkeiten zur Vertiefung Ihrer Interessen auf und bieten Blicke hinter die Kulissen von Nachwuchsprojekten.
In dieser ersten Ausgabe geht es zum Beispiel um die Entwicklung
der Ariane-Trägerraketen mit besonderem Fokus auf die neue
­Ariane 6. Wir klären Sie über den Einsatz synthetischer Flugtreibstoffe auf und inwieweit sie sich derzeit rentieren. Außerdem haben
wir für Sie ein Interview mit dem neuen ESA-Generaldirektor
­Johann-Dietrich Wörner geführt. In den Berichten über unsere
­Bezirksgruppe Braunschweig und die Nachwuchsgruppe IFSys
­erfahren Sie mehr über die DGLR.
So bricht jetzt für dieses Magazins, die „Luft- und Raumfahrt“ eine
neue Ära an. Wir starten mit diesem Magazin einen Neuanfang und
hoffen, dass Sie genauso überzeugt sind wie wir. Wenn Sie noch
Fragen haben, dann senden Sie uns eine E-Mail an kommunika­
[email protected]. Ansonsten lehnen Sie sich entspannt zurück und
genießen Sie die Faszination Luft- und Raumfahrt.
Ihre Alisa Wilken
FOR GENERAL AVIATION
Friedrichshafen | Germany | April 20 – 23, 2016
www.aero-expo.com
Luftfahrt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 – 27
Synthetische Treibstoffe für die Luftfahrt
Aeroelastik im Flugzeugbau
20
24
Raumfahrt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 – 36
Der Weg nach oben mit Ariane 6
Interview mit Johann-Dietrich Wörner
Das Deutsche Zentrum für Satelliten-Kommunikation
28
32
34
Vorstellung FB / BG: Bezirksgruppe Braunschweig . . . 38 – 39
Nachwuchsgruppe: IFSys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 – 42
Technischer Artikel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 – 47
Exposé: Kognitive Systemarchitektur zur UAV-Missionsplanung
Veranstaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 – 52
Termine 2016
48
DGLR-Jahresempfang49
Raumfahrthistorisches Kolloquium
50
Auftakt "Luftfahrt der Zukunft"
51
Modellbasierte Softwareentwicklung
52
Personalia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 – 57
Neumitglieder und Danksagung
54
Geburtstage56
Nachruf und Todesfälle
57
Impressum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Supported by
EDNY: N 47 40.3
E 009 30.7
Ausgabe 2 / April – Juni 2016 / ISSN 0173-6264 B 13716 / EUR 5,– / SFR 9.–
Luft- & Raumfahrt
Informieren • Vernetzen • Fördern
Einzigartig, leise und
sauber – dank MTU
15 Prozent weniger Kraftstoff, 15 Prozent weniger CO2 -Emissionen und nur mehr halb
so laut: Der Getriebefan ist die Zukunft der Luftfahrt. Die einzigartige schnelllaufende
Niederdruckturbine der MTU macht es möglich. Die Technologie überzeugt: Die
PurePower®-Triebwerksfamilie von Pratt & Whitney ist die erste Wahl für die neue
Generation von Regional- und Single-Aisle-Flugzeugen.
www.mtu.de
Umweltfreundlicher
durch die Lüfte –
die neue A320neo
Der Weg nach oben – mit Ariane 6
Synthetische Treibstoffe
für nachhaltiges Fliegen
Interview mit ESA-Generaldirektor
Johann-Dietrich Wörner

3D-Druck im Flugzeugbau - Luftfahrt der Zukunft

(Grundlagen der) Verbrennungsprobleme der

Technische Universität - Institut für Luft

Institut für Luft- und Raumfahrttechnik Eingang AST

Forum Munich Aerospace Programm 2014 WS 2015

pdf zum - Deutscher Luft

Projektplaner Raumfahrt (m/w) - Jena

Entwicklungsingenieur für Strukturmechanik (m/w)

AIT/AIV-Manager für Raumfahrt Subsysteme (m/w) - Jena

Entwicklungen zu einer risikobasierten - Fakultät