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Elektro- und Solarfluggeräte

2020 (E)


Personentragende Fluggeräte


Auch in diesem Jahr beginne ich mit dem Volocopter, denn das Flugtaxi-Unternehmen erhält frisches Kapital, als die Finanzierungsrunde C vom September 2019 in Höhe von 50 Mio. € um weitere 37 Mio. € erweitert wird. Zu den aktuellen Investoren gehört DB Schenker, die Logistiktochter der Deutschen Bahn, außerdem sind der japanische Versicherer Mitsui Sumitomo Insurance und das kalifornische Risikokapitalunternehmen Translink als Neuinvestoren hinzugekommen.

Das frische Kapital will Volocopter  vor allem in die Zertifizierung des Lufttaxis VoloCity und in die Weiterentwicklung der Lastendrohne VoloDrone stecken, an der besonders der Neuinvestor DB Schenker interessiert ist, der sich auch an der technischen Entwicklung beteiligt. Das Startup ist damit mit insgesamt 122 Mio. € finanziert.

Im Mai unterzeichnet Volocopter einen Vertrag mit der Diehl Aerospace, einem Unternehmensbereich des Luftfahrtzulieferers Diehl Aviation, über die Entwicklung und Produktion von Flight-Control-Computern (FCC). Der Vertrag gilt als Einstieg von Diehl Aviation in das Marktsegment Urban Air Mobility (UAM). Die Zertifizierung der Diehl FCCs für Volocopter wird für 2021 erwartet.

Eine Meldung, die Mitte September international viel Presse bekommt, ist der Beginn des Verkaufs von 15-minütigen Lufttaxi-Flügen für Frühbucher, der während dem Greentech Festival in Berlin eingeläutet wird – auch wenn noch kein genauer Termin für deren Durchführung genannt wird. Das VoloFirst Ticket kostet 300 € und kann mit einer 10 %-igen Anzahlung reserviert werden. Im Preis inbegriffen sind ein personalisiertes Zertifikat sowie ein Video des Fluges. Die Anzahl der Reservierungen ist auf 1.000 begrenzt, die innerhalb kürzester Zeit ausverkauft sind.

Daß der Flugplatz Bruchsal der Firma Volocopter zukünftig die Möglichkeit bieten wird, die eigenen Fluggeräte zu testen, wird Ende Oktober bekannt, als die Stadt einen entsprechenden neuen Bebauungsplan auf den Weg bringt. Zeitgleich gibt die Firma eine Kooperation mit Japan Airlines bekannt, gefolgt von einer weiteren Kooperation mit Lufthansa Industry Solutions, bei der die integrierte Plattform VoloIQ entwickelt wird, die auch KI einsetzt.

Die Plattform wird als digitales Rückgrat für das gesamte System der Volocopter Urban Air Mobility Services und als Leitsystem für die Flugtaxi-Dienste fungieren.

Im Dezember wird mit Singapur eine feste Vereinbarung für einen künftigen Flugtaxi-Service geschlossen – eine globale Premiere. Ab spätestens 2023 sollen die elektrischen Senkrechtsstarter zahlende Gäste fliegen, wobei zunächst eine ‚touristische Strecke‘ entlang der südlichen Küste gegenüber Sumatra angeboten wird. Volocopter hofft zudem darauf, von Singapur aus grenzüberschreitend fliegen zu können – Möglichkeiten dazu böten z.B. die Großstadt Johor Bahru in Malaysia oder die gegenüber Singapur liegende Fertigungs- und Freizeitinseln Bintan und Batam, die zu Indonesien gehören.

VoloCity des ADAC

VoloCity des ADAC

Für diese Projekte wird die Firma in den kommenden drei Jahren ein Team von rund 50 Piloten, Ingenieuren und Führungskräften in Singapur aufbauen, das bis 2026, wenn ein Netz von Routen ausgearbeitet sein wird, auf 200 Mitarbeiter anschwellen soll. An den Forschungs- und Entwicklungsprojekten vor Ort wird gemeinsam mit lokalen Institutionen wie dem Fraunhofer Singapur an der Technischen Universität Nanyang gearbeitet.

Ebenfalls im Dezember wird gemeldet, daß die gemeinnützige ADAC Luftrettung gGmbH die ersten zwei VoloCitys reserviert hat. Die ADAC Luftrettung entschied sich aufgrund der positiven Ergebnisse der weltweit ersten Machbarkeitsstudie zum Einsatz von bemannten Multikoptern im Rettungsdienst zu dieser Investition (s.u. 2018). Der nächste Schritt sind gemeinsame Flugtests, denen ab dem Jahr 2023 operative Tests folgen sollen.


Die nächste Firma, die sich energisch an die Spitze des Feldes voran arbeitet, ist die chinesische EHang (EHang Holdings Ltd.), über die zuletzt ausführlich in der Jahresübersicht 2018 berichtet wurde, und deren zweisitziges autonomes Lufttaxi im Januar den ersten Flug in den USA absolviert. Dabei gehen mit Genehmigung der FAA im Vorfeld des North Carolina Transportation Summit 2020 zwei EHang 216 in die Luft, allerdings ohne dabei Personen zu befördern. Der nächste Schritt wird nun sein, die FAA-Zulassung für Flüge mit Passagieren an Bord zu erwirken.

Nach eigenen Angaben hat EHang bislang schon mehr als 2.000 Flugtests mit seinen autonomen Luftfahrzeugen durchgeführt, unter anderem bei Windgeschwindigkeiten von 70 km/h und bei Nebel mit einer Sichtweite von etwa 50 m. Außerdem habe man bereits fast 40 Lufttaxis zu Test-, Schulungs- und Demonstrationszwecken an Kunden ausgeliefert, während noch fast 50 weitere Aufträge zu erfüllen sind.

Die Werte des zweisitzigen EHang 216 lauten aktuell: eine Gesamtnutzlast von 220 kg, eine Höchstgeschwindigkeit von 130 km/h bei einer Reisegeschwindigkeit von etwa 100 km/h, sowie eine Flugdauer bis zu 21 Minuten. Ähnliche Spezifikationen hat auch die neue einsitzige EHang 116.

Anfang März erteilt die Zivilluftfahrtbehörde von Norwegen eine Flugbetriebsgenehmigung für Langzeittests des Multikopters – und Mitte des Monats wird mit der Stadt Sevilla eine Kooperationsvereinbarung geschlossen, um dort das erste Urban Air Mobility (UAM)-Pilotprogramm in Spanien zu entwickeln. Im Rahmen dieser Vereinbarung wird EHang in der Stadt Plattformen für die Passagierbeförderung, die Luftlogistik sowie die Kommando- und Kontrollsysteme errichten. Die Stadtverwaltung wird mit dem Unternehmen auch zusammenarbeiten, um Fluggenehmigungen für Testflüge und die Routenplanung zu erhalten. Eine weitere Vereinbarung wird mit der spanischen Stadt Llíria getroffen.

EHang am LN Garden Hotel

EHang am
LN Garden Hotel

EHang hat sich zudem bereit erklärt, seine (kleinen) Drohnen für eine Lichtshow aus der Luft zu verwenden, um den 500. Jahrestag der Weltumsegelung von Ferdinand Magellan zu feiern, die 1519 in Sevilla begann. Dies ist ein neuer Geschäftsbereich namens Aerial Media, bei dem die Firma selbst konstruierte Leucht-Drohnen und ein eigens entwickeltes Flugkontrollsystem einsetzt. Die Drohnen namens GD2.0X sind mit Hochgeschwindigkeitsmotoren und 4.500 mAh Polymer-Lithium-Ionen-Akkus ausgestattet, die eine Flugdauer von 25 Minuten gestatten.

Daneben bietet EHang noch die kleine Multikopter-Drohne Falcon B an, die eine Nutzlast bis 5 kg tragen kann und damit eine Flugzeit von 17 Minuten erreicht.

Im April tut sich das Unternehmen mit der Stadt Hezhou in der chinesischen Provinz Guangxi zusammen, um einen auf den Tourismus ausgerichteten Terminal für seine Lufttaxis zu bauen, das den Namen E-Port erhält. Das Terminalgebäude wird drei Stockwerke hoch und eine Grundfläche von 2.500 m2 haben. Im ersten Stockwerk wird es eine Empfangshalle geben, im zweiten einen Wartebereich für die Passagiere und im dritten die Abflug- und Ankunftshalle. Auf dem Dach sind vier Landeplätze vorgesehen, wobei der Plan vorsieht, daß in der Anlage 20 zweisitzige EHang 216 eingesetzt werden.

Hierzu paßt auch die im Mai eingegangene strategische Partnerschaft mit der LN Holdings, einem Unternehmen für Tourismusplattformen in Shenzhen, um die Passagierdrohnen durch die Integration von UAM-Lösungen in das Hotel-/Tourismusgeschäft der LN Holdings breiter zu vermarkten. Die Partnerschaft wird mit einem Pilotprogramm im LN Garden Hotel in Nansha, einem Küstenbezirk in Guangzhou, beginnen, um das weltweit erste UAM-Themenhotel zu errichten.

Zeitgleich erhält die Firma von der Civil Aviation Administration of China (CAAC) die weltweit erste Genehmigung für den kommerziellen Pilotenbetrieb. Die Genehmigung wird auf der Grundlage der vorläufigen Regeln für den Pilotbetrieb erteilt, die von der CAAC im Februar 2019 für verschiedene Kategorien spezieller unbemannter Luftfahrzeuge, einschließlich solcher für Passagiere, veröffentlicht wurden.

Dabei handelt es sich um eine bahnbrechende Verordnung, für welche die CAAC die spezifische Betriebsrisikobewertung (SORA) der Joint Authorities for Rulemaking of Unmanned Systems (JARUS) anwandte, einer Gruppe von Experten der nationalen Luftfahrtbehörden von 61 Ländern, darunter China und die USA, sowie der Europäischen Agentur für Flugsicherheit (EASA) und EUROCONTROL.

Mit dieser Genehmigung wird nun ein Luftlogistikversuch mit der EHang 216 für den Transport von Fracht zwischen Boden und Hügeln sowie zwischen Küste und Inseln an einem Kundenstandort in Taizhou durchgeführt. Sobald Betriebsdaten und Erfahrungen gesammelt wurden, soll der Versuch schrittweise auf andere Standorte in China ausgeweitet werden.

Zwei EHang 216F in Yunfu

Zwei EHang 216F
in Yunfu

Mitte Juli bringt eine EHang 216 in Yantai, einer Küstenstadt im Osten Chinas, im Rahmen von Testflügen vier Passagiere zu Rundkursen über das Meer in die Luft. Und Ende des Monats erhält die Drohne ein Special Flight Operations Certificate (SFOC) der kanadischen Zivilluftfahrtbehörde Transport Canada Civil Aviation (TCCA).

Ebenfalls Ende Juli präsentiert die Firma in Yunfu die „weltweit erste intelligente Lösung für die Brandbekämpfung aus der Luft mit großer Nutzlast“. Bislang wurden nur kleine, unbemannte Drohnen für die Brandbekämpfung eingesetzt, wie weiter oben beschrieben wurde. Einige noch nicht umgesetzte Designs sind zudem in der Übersichten 2018 und 2019 präsentiert.

Die neue Version mit der Bezeichnung EHang 216F basiert auf dem Flaggschiff des Unternehmens und ist speziell für die Brandbekämpfung in Hochhäusern konzipiert. Da es in China Hunderttausende davon gibt, ist das Unternehmen davon überzeugt, daß die neue Drohne für viele tausend Feuerwachen in ganz China und schließlich weltweit zu einer unverzichtbaren Ausrüstung werden kann. Laut dem China Fire Magazine wurden 2019 landesweit 233.000 Brände gemeldet, davon 6.974 in Hochhäusern.

Bei der Einführungszeremonie demonstriert die 216F ihre Fähigkeit, einen Hochhausbrand zu löschen. Mit einer maximalen Flughöhe von 600 m kann sie in einem einzigen Flug bis zu 150 Liter Löschschaum sowie sechs Feuerlöschbomben transportieren. Um den Brandherd schnell zu erkennen, wird eine Zoom-Kamera mit sichtbarem Licht verwendet, dann schwebt die 216F genau in Position und feuert schließlich mit einem Laserzielgerät nacheinander einen Fensterbrecher, die Feuerlöschbomben und dann den Löschschaum ab.

Im August folgt eine Partnerschaft mit der Linz AG, um in Österreichs drittgrößter Stadt Linz einen Versuchsbetrieb mit den Passagierdrohnen durchzuführen – außerdem wird die Firma ausgewählt, um sich an Ambular zu beteiligen, einem von der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) unterstützten Projekt zur Entwicklung eines fliegenden Krankenwagens für den medizinischen Notfalleinsatz. Die EHang 216 diente bereits im Februar diesen Jahres während des COVID-19-Ausbruchs in China als Ambulanzflugzeug für den Transport von medizinischem Material und Personal zu einem Krankenhaus.

EHang 216L

EHang 216L

Als nächstes wird Ende September die Logistikversion EHang 216L für Kurz- bis Mittelstrecken in städtischen und ländlichen Gebieten vorgestellt. Sie verfügt über eine Nutzlastkapazität von 200 kg und soll beispielsweise zur autonomen Lieferung von Versorgungsgütern an Offshore-Ölplattformen oder zum groß angelegten Transport von Hilfsgütern eingesetzt werden.

Im November absolviert die EHang 216 ihren Erstflug in Korea auf der Open the Urban Sky Demonstrations-Veranstaltung im Zentrum von Seoul. Flüge in mehreren anderen koreanischen Städten folgen. Nach Erhalt des Lufttüchtigkeits-Zertifikats durch die koreanische Luftfahrtbehörde MOLIT war die die Passagierdrohne von der Stadtverwaltung Seoul gekauft und unter dem Zeichen HL008X registriert worden.

Die österreichische Zivilluftfahrtbehörde gibt im Dezember grünes Licht für die Durchführung von Flugtests, nachdem die EHang 216 mit dem Kennzeichen OE-VFA im Vormonat über St. Martin im Innkreis trotz starker Kälte und hoher Windgeschwindigkeit abgehoben, mehrere Minuten lang geflogen und wieder sicher gelandet war. Zudem wird im Dezember gemeinsam mit dem Partner Greenland Hong Kong Holdings Ltd. der Start urbaner Luftmobilitätsdienste in der Touristenstadt Zhaoqing bekannt gegeben.


Das US-amerikanische Luftfahrtunternehmen Joby Aviation (anfangs: Joby Aero) mit Sitz in Santa Cruz in Kalifornien entwickelt seit seiner Gründung durch den Unternehmer JoeBen Bevirt im September 2009 ein elektrisch angetriebenes, senkrecht startendes und landendes Luftfahrzeug, mit dem ein Lufttaxidienst betrieben werden soll. Nachdem in den ersten Jahren verschiedene Komponenten potentieller Elektroflugzeuge erforscht wurden, beteiligt sich Joby Aviation an den NASA-Projekten LEAPTech und X-57 Maxwell (s.u. 2014).

Prototyp 1 von Joby Aviation

Prototyp 1
von Joby Aviation

Später entwickelt die Firma ihr eigenes Lufttaxikonzept, das mit dem ursprünglichen Design aber nichts mehr gemein hat. Dieses hatte acht Kipp-Propeller, die entlang der Vorderkante der Tragfläche angeordnet sind, sowie vier weitere am V-förmigen Heck. Im Jahr 2015 nimmt das Unternehmen einen Prototypen seines eVTOL-Flugzeugs in verkleinertem Maßstab in Betrieb, der 2017 zu einem unbemannten Prototypen in Originalgröße führt, über den sich aber keine näheren Angaben finden lassen, da das Unternehmen die meiste Zeit seines Bestehens im Verborgenen operiert. Vermutlich handelt es sich um die oben abgebildete Version.

Toyota AI Ventures, Intel und JetBlue investieren – nach vorherigen 30 Mio. $ Venture Capital – Anfang 2018 in einer Finanzierungsrunde B weitere 100 Mio. in das Unternehmen. Dieses kann im Jahr 2019 einen Produktionsprototyp vorstellen: Ein Verkehrsflugzeug mit vier Passagieren und einem Piloten, das pro Akkuladung bis zu 200 km (andere Quellen: 240 km) weit fliegen kann, und dies bei einer Höchstgeschwindigkeit von 320 km/h. Aufgrund der sechs Schwenkantriebe mit jeweils 1,8 m durchmessenden Fünfblatt-Propellern sei das Flugzeug im Flug geräuscharm und soll beim Start und der Landung 100-mal leiser sein als ein Hubschrauber.

Jetzt, im Januar 2020, gibt Joby Aviation neben einer Produktionspartnerschaft mit der Toyota Motor Corp. eine weitere Finanzierungsrunde C in Höhe von insgesamt 590 Mio. $ bekannt, die wiederum von Toyota (394 Mio. $ ) und Intel Capital angeführt wird. Den Prototyp des wohl S2 genannten Flugtaxis hat die Firma bereits getestet und präsentiert ihn auch gegenüber den vielen Investoren. Allzuviele Details darüber sind allerdings nicht zu finden, auch über die Batterie oder den Antriebsstrang werden keine Angaben gemacht.

Für den Autohersteller ist die Kooperation mit der Joby Aviation der praktische Eintritt in das immer umfangreicher werdende Segment der fliegenden Autos, auch wenn Toyota bereits 2017 das Patent für ein Auto angemeldet hatte, das sowohl auf dem Boden fahren als auch fliegen kann (US-Nr. 20180257447, erteilt 2018). Einen Prototypen hat das Unternehmen jedoch nicht entwickelt. Joby baut derweil neue Produktions- und Testeinrichtungen in Marina, Kalifornien, nicht weit von seinem Hauptsitz in Santa Cruz entfernt.

Einen gewaltigen Schritt macht das Unternehmen, als es im Dezember 2020 die Firma Uber Elevate (o. UberAIR) übernimmt, die Lufttaxi-Sparte von Uber, die zu diesem Zeitpunkt etwa 80 Mitarbeiter hat und einen Hubschrauberdienst in New York betreibt. Zusätzlich investiert Uber noch 75 Mio. $ in Joby Aviation, wodurch sich deren Gesamtfinanzierung auf 820 Mio. $ erhöht. Uber hatte nur einen Tag zuvor auch sein Roboterauto-Projekt abgestoßen.

Außerdem erteilt die US-Luftwaffe im Rahmen ihres Agility-Prime-Programms in diesem Monat der Joby Aviation die erste eVTOL-Lufttüchtigkeitszulassung.

Im Juli 2021 absolviert der Prototyp des Flugtaxis der Electric Flight Base in Big Sur in Kalifornien einen Flug über 248,75 km in Form elf langgezogener Kreise, und dies in einer Flugzeit von einer Stunde und 17 Minuten, d.h. mit einer durchschnittlichen Fluggeschwindigkeit von 193,83 km/h. Starten und Landen erfolgt senkrecht. Der Firma zufolge ist dies der längste bisher bekannte Flug eines elektrisch angetriebenen Flugtaxis mit einer einzigen Batterieladung. Obwohl die Firma handelsübliche Lithium-Ionen-Batterien verbaut hat, erreichte sie ein Ergebnis , das viele mit der heutigen Batterietechnologie für unmöglich hielten.

Im Februar 2021 kündigt Joby Aviation eine Partnerschaft mit der Garmin Ltd. an, welche zukünftig das Avionikpaket G3000 für das Flugtaxi liefern wird – sowie im August den Börsengang durch die Fusion mit einer von Reid Hoffman und Mark Pincus gegründeten börsennotierten Zweckgesellschaft namens Reinvent Technology Partners (RTP), die nun den Namen Joby Aviation Inc. übernimmt.

Nach mehr als 1.000 Testflügen plant die Firma jetzt, das Flugzeug auf dem Marina Municipal Airport in Marina, Kalifornien, in Serie zu produzieren und dann einen pilotengesteuerten Lufttaxi-Service auf Abruf zu betreiben. Der kommerzielle Betriebsstart ist für 2024 geplant.

CoCoRe Grafik

CoCoRe
(Grafik)


Ab Anfang des Jahres 2020 arbeiten 45 Wissenschaftler aus 20 Instituten des Deutsche Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) um Johannes Hartmann innerhalb des auf vier Jahre angesetzten Projekts EXACT (Exploration of Electric Aircraft Concepts and Technologies) an der Entwicklung neuer Technologiebausteine für ein ökoeffizientes Verkehrsflugzeug.

Übergeordnetes Ziel ist es, bis zum Jahr 2040 ein ein solches Luftfahrzeug mit mindestens 70 Sitzen und einer Reichweite von 2.000 km zur Einsatzreife zu bringen. Hierfür werden im ersten Schritt unterschiedliche hybrid-elektrische Antriebskonzepte und mögliche Flugzeugkonfigurationen untersucht.

Schon Mitte Februar stellen das DLR und der Verein Bauhaus Luftfahrt e.V. eine Konzeptstudie namens CoCoRe vor (Cooperation for Commuter Research), die belegt, daß batterieelektrisch angetriebene Jets der Commuter-Klasse schon heute grundsätzlich möglich wären. Über den 2005 gegründeten Verein hatte ich erstmals in der Übersicht 2012 berichtet (s.d.).

Im Kern handelt es sich bei dem Konzept um eine Konversion konventioneller Flugzeugtypen wie dem 19-Sitzer Do-228 oder dem Jetstream 31 zum E-Flieger. Änderungen an den Fahrwerksgondeln könnten Platz für schnell austauschbare Batterieblöcke schaffen, wobei die Akkus zwei Tonnen wiegen sollen, bei einer Gesamtflugmasse von 8,6 Tonnen. In einer solchen Konfiguration mit zwei E-Propellern als Antrieb wird eine rein elektrischer Reichweite von 200 km möglich, die sich mit Hilfe von Gasturbinen als Range Extender auf bis zu 1.000 km erhöhen ließe.

Eingesetzt werden sollen solche Commuter-Jets, von denen rund 3.000 weltweit auf Strecken im Einsatz sind, die kürzer als 200 km sind, als Zubringerflieger zwischen kleinen und großen Flughäfen, etwa zwischen Bremen und Berlin oder Münster und Leipzig. Bei zukünftig weiteren Verbesserungen der Speicherkapazität von Batterien ist auch eine rein elektrische Reichweite von über 400 km denkbar.

Neben Batterien haben auch Brennstoffzellen oder Wasserstoff das Potential, Antriebskonzepte für Kurzstreckenflugzeuge mit erheblich verringerten Emissionen und weniger Lärm im Betrieb zu bieten. So analysiert und bewertet das DLR-Institut für Technische Thermodynamik bereits seit einigen Jahren Brennstoffzellen für die Luftfahrt. Nähere Details über die entsprechenden Entwicklungen einschließlich des seit 2015 bestehenden viersitzigen Passagierflugzeugs Hy4 – dem weltweit ersten mit Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie und Elektroantrieb – werden im Kapitelteil Wasserstoff aufgeführt (in Arbeit).

Daneben arbeiten die Forscher der diversen Fraunhofer-Institute noch an vielen  anderen Entwicklungen, welche die Luftfahrt verbessern, vereinfachen und ökologisch unbedenklicher machen sollen. So wird beispielsweise im Januar über das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) berichtet, das sich mit der Frage beschäftigt, ob Flugtaxis schon reif zum Abheben sind. Die englischsprachige Studie ‚Quo vadis 3D mobility‘ ist von der Homepage des Instituts downloadbar.

Die Arbeit von Daniel Duwe beschäftigt sich sowohl mit allgemeinen Zielen urbaner Mobilität als auch mit konkreten technologischen Fragestellungen rund um 3 D-Mobilität, mit organisatorischen Aspekten wie dem Aufbau einer adäquaten Infrastruktur sowie den Stakeholdern, die für die Umsetzung von Flugtaxis an einen Tisch gebracht werden müssen. Um den sogenannten ‚Realitätscheck‘ zu machen, werden verschiedene Anwendungsszenarien durchgespielt, wie der Alltag mit einem Flugtaxi von der Buchung bis zum Aussteigen aussehen könnte.

Letztlich stellen gesetzliche Vorgaben, die Steuerung des Flugverkehrs sowie die Errichtung von urbaner Infrastruktur, insbesondere von Vertiports zum Starten und Landen, die größten Hürden bei der Umsetzung der Produkttechnologie dar, weshalb es Duwe zufolge noch einige Jahre dauern könnte, bis Flugtaxis tatsächlich abheben.


Im März 2020 wird wiederum über einen Ansatz des Fraunhofer-Instituts Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden berichtet, wo gemeinsam mit dem Flugzeugbauer Airbus und der TU Dresden ein Verfahren entwickelt wird, welches das Anhaften von Eis an Flugzeugen verhindert. Diese werden bei Bedarf vor dem Start zwar manuell enteist, was aber lange dauert und zudem kostspielig und umweltschädlich ist.

Außerdem kann sich während des Fluges neues Eis bilden, da die Temperaturen bei einer Höhe von mehr als 10.000 m oft unter - 50°C fallen, was das Gewicht erhöht und den Auftrieb reduziert, weshalb gefährdete Regionen beheizt werden, was wiederum zu erhöhtem Kerosinverbrauch führt.

Bei der neuen Lösung wird die Oberfläche der Regionen, an denen sich Eis bilden kann, mit einem Verfahren namens direkte Laserinterferenzstrukturierung gezielt aufgerauht, wobei regelmäßig angeordnete ‚Hügel‘ im Mikrometer- und Submikrometerbereich entstehen. Diese verhindern, daß Eis sich festsetzen kann beziehungsweise vom Luftzug abgerissen wird, wenn es sich doch einmal bildet. Erste Versuche im Windkanal zeigen Erfolge, und die Methode ist bei einem Airbus 350 bereits im realen Einsatz.


Im April melden die Fachblogs, daß das bislang im ‚Stealth-Modus‘ agierende, von Adam Goldstein und Brett Adcock gegründete und in Palo Alto ansässige Startup Archer Aviation Inc., (ehemals: Atlas Crest Investment Corp.), das an Elektroflugzeugen arbeitet, Ingenieurstalente von anderen Unternehmen für urbane Luftmobilität abwirbt, wie Kitty Hawk, Joby Aviation, Airbus Vahana und Wisk Aero.

Flugzeug von Archer Aviation

Flugzeug von
Archer Aviation

Goldstein und Adcock hatten ihre 2013 aufgebaute Firma Vettery, ein ‚Marketing-Software-as-a-Service‘-Unternehmen, im Jahr 2018 für 100 Mio. $ an den Schweizer Personaldienstleister Adecco Group verkauft, was wohl Quelle für die Finanzierung des Startup darstellt. Größter Investor ist Marc Lore, der CEO von Walmart eCommerce.

Gemäß Recherchen hat Archer Aviation bereits ein Flugzeug, das im Juli 2019 als N213A-001 im Flugzeugregister der Federal Aviation Administration (FAA) registriert wurde. Hier wird es als ein ‚unbekanntes‘ Flugzeugmuster mit Elektromotor(en) beschrieben. Anderen Quellen zufolge hat das mysteriöse Lift-plus-Cruise-Flugzeug 16 Motoren und wiegt etwa 5,7 Tonnen. Als Hersteller wird in den Zulassungsunterlagen das Unmanned Aircraft Systems Research Program (UASRP) Labor der University of Florida angegeben.

In einer Pressemitteilung im April werden Einzelheiten zum Plan der Archer Aviation bekannt, ein eVTOL-Flugzeug mit einer Reichweite von 96 km (60 Meilen) mit einer einzigen Ladung zu bauen. Es soll vier Passagiere mit einer Geschwindigkeit von bis zu 240 km/h befördern – und das alles mit den heutigen Batterietechnologien. Einen Zeitplan für die Serienreife des Flugzeugs oder für den elektrischen Lufttaxidienst, der mit damit betrieben werden soll, nennt das Unternehmen nicht.

Im Juni folgen weitere Details: Demnach verfügt das Flugzeug über sechs vordere Rotoren entlang des festen Flügels, sowie weitere sechs Rotoren für den vertikalen Auftrieb an der Rückseite, die sich im Vorwärtsflug zusammenklappen. Das 143 kWh Akku-Paket, das ein Drittel des Gesamtgewichts ausmacht, läßt sich laut Archer in 26 kWh VTOL- und Schwebeenergie, 80 kWh hocheffiziente Reiseenergie und eine 37 kWh Notfallreserve aufteilen.

Das Unternehmen verspricht, bis 2021 einen Demonstrator in 80 %-igem Maßstab fliegen zu lassen, an dem gegenwärtig noch gearbeitet wird. Es wird also spannend, die Entwicklung im nächsten Jahr weiter zu verfolgen. Vorab sei nur gesagt, daß im Juni tatsächlich ein zweisitziges eVTOL namens Maker vorgestellt wird.


Ebenfalls im April 2020 stellt die von Alex Ivanenko u.a. im Jahr 2018 gegründete US-Firma HyPoint Inc. in Menlo Park, Kalifornien, ihren neuen luftgekühlten Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebsstrang vor (‚turbo air-cooled‘), der speziell für den Einsatz in hybriden VTOLs entwickelt worden ist und eine spezifische Leistung von 1.000 W/kg mit einer Energiedichte von 530 Wh/kg erreicht.

Ich erwähne dies hier, weil mehrere Unternehmen den Einsatz von Brennstoffzellen gegenüber den gegenwärtigen Lithium-Ionen-Batterien bevorzugen, vor allem in Bezug auf die Energiedichte und die Lebensdauer. Und weil ich das Kapitel Wasserstoff vermutlich nicht mehr updaten kann, wohin die diese Informationen eigentlich gehört. Ähnlich wie die in der Jahresübersicht 2017 vorgestellte Firma Bartini Inc. geht auch die Hypoint auf das Skolkovo Innovation Center in Moskau zurück, wo sie noch BMPower hieß.

Die nächste Version der Brennstoffzelle wird eine spezifische Leistung von 2.000 W/kg und eine Energiedichte von 960 Wh/kg erreichen. HyPoint befindet sich derzeit in der Prototyp-Phase und geht davon aus, daß das System Anfang 2022 für Tests bereit sein wird und 2023 zu einem Preis von 100 – 500 $/kW auf den Markt kommen wird.

Im März 2021 gibt die Hypoint die Eckdaten ihrer neuen Hochtemperatur-Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (HTPEM) bekannt, die eine spezifische Leistung von bis zu 2.000 W/kg und eine Energiedichte von bis zu 1.500 Wh/kg erreicht. Im Oktober berichten die Fachblogs, daß die HyPoint eine strategische Entwicklungsvereinbarung mit der BASF New Business (BNB) unterzeichnet hat, einer Tochtergesellschaft des Chemiekonzerns BASF, um die Entwicklung und Erprobung einer neuen protonenleitenden Celtec-Membran voranzutreiben. Das neue Brennstoffzellensystem soll nun Mitte 2024 für Kunden verfügbar sein. Bislang beliefert die Firma  u.a. das Flugzeugunternehmen ZeroAvia sowie die Piasecki Aircraft Corporation (PiAC).


Die schon häufig – und zuletzt in der Übersicht 2017 – erwähnte slowenische Firma Pipistrel meldet im Juni 2020, daß das batteriebetriebene Flugzeug SW 128 Velis Electro das weltweit erste Elektroflugzeug ist, das von der Europäischen Agentur für Flugsicherheit (EASA) die Musterzulassung erhalten und damit Luftfahrtgeschichte geschrieben habe. Diese Zulassung bestätigt die Lufttüchtigkeit des Fliegers in seiner speziellen Flugzeugkategorie und bedeutet einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur kommerziellen Nutzung. Weil EASA und Pipistrel dabei eng zusammengearbeitet haben, war die Zertifizierung innerhalb von drei Jahren möglich.

Der in erster Linie für die Schulung entwickelte Zweisitzer ist das Herzstück des Velis-Trainingssystems. Seine aktuellen technischen Daten lauten: eine Spannweite von 10,7 m bei einer Länge von 6,47 m, ein Gesamtgewicht von 600 kg, eine Reisegeschwindigkeit von 181 km/h und eine Fluggipfelhöhe von 3.700 m. Das Leergewicht inkl. Batterien beträgt 428 kg. Als Antrieb dient ein einzelner flüssigkeitsgekühlter Pipistrel E-811 Elektromotor mit einer Maximalleistung von 57,6 kW, der von zwei ebenfalls flüssigkeitsgekühlten 11 kWh Lithium-Akkus gespeist wird, die eine Flugdauer von bis zu 50 Minuten plus 10 Minuten Reserve erlauben.

Der in Kooperation mit den Firmen EMRAX und EMSISO entwickelte Elektromotor, den Pipistrel bereits im Vormonat separat typenzertifiziert hat, ist auch für andere Flugzeughersteller verfügbar. Die erste Tranche von 31 Velis Electros soll noch in diesem Jahr an Kunden in sieben verschiedenen Ländern ausgeliefert werden. Zunächst gehen zwölf Exemplare an die AirAlpin GmbH, die sie an zehn Flugplätzen in der Schweiz stationieren will, wobei jede Basis mit Solarpaneelen von 150 m2 Fläche ausgestattet werden sollen, die zusammen jedes Jahr genug Strom für bis zu 12.000 Flugstunden produzieren sollen.

Pipistrel ist derzeit das weltweit einzige Unternehmen, das gleich vier verschiedene Elektroflugzeugmodelle anbietet: die Taurus Electro, die Alpha Electro, die Alpha electro LC, sowie nun die Velis Electro. Daneben entwickelt die Firma elektrische und hybridelektrische eVTOL-Lufttaxis, unbemannte Frachttransportdrohnen sowie ein mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betriebenes 19-sitziges Kurz-/Mittelstrecken-Flugzeug. Und gemeinsam mit der Schweizer Firma Green Motion SA ist geplant, eine universelle und zukunftsorientierte Ladetechnologie für Elektroflugzeuge zu entwickeln.

Ende August fliegen Elektromobilisten mit einer Velis Electro in drei Tagen von den Alpen bis zur Nordsee und stellen dabei mehrere Weltrekorde auf. Dazu bedurfte es allerdings einer minutiösen Planung, da auf der gesamten Strecke keine Infrastruktur für Elektroflugzeuge existiert. Als Lösung fahren zwei Bodencrews mit Ladegeräten in Elektroautos vor dem Flieger her, der in direkter Luftlinie mit etwa 120 – 150 km/h fliegt, während sich die Autos den Straßengegebenheiten anpassen müssen.

Die von der schweizerischen ElectroSuisse dokumentierten Ergebnisse für die Anerkennung als Weltrekord, die bei der Fédération Aéronautique Internationale (FAI) eingereicht werden, sind neben dem geringsten Energieverbrauch (190 kWh für eine Distanz von 839 km, gerundet); die höchste Durchschnittsgeschwindigkeit über 700 km (125,2 km/h ); die schnellste Durchschnittsgeschwindigkeit über 100 km (136 km/h); die geringste Anzahl Zwischenstopps auf 700 km Distanz; und die längsten elektrisch geflogenen Strecken in 24 / 48 / 56 Std.

Das erfolgreiche Projekt der sieben Elektroflug-Enthusiasten, darunter der Zukunftsforscher Morell Westermann, der Schweizer Pilot Marco Buholzer und der Podcaster Malik Aziz, die dafür den Verein ‚Freude der Elektromobilität‘ gegründet haben, ist auf die Homepage elektro-weltrekordflug.eu umfassend dokumentiert. Der Flieger wird anschließend beim Electrifly-In-Symposium im September auf dem Flugplatz im Schweizer Grenchen ausgestellt.

Nuuva V20 + V300 Grafik

Nuuva V20 + V300
(Grafik)

Ebenfalls im September wird über die autonome, hybride VTOL-Frachtdrohne Nuuva berichtet, die es als zwei Modelle geben soll: die V20 und die größere V300. Beide werden acht batteriebetriebene Pipistrel-Elektromotoren verwenden, um die acht horizontalen Propeller, die für den vertikalen Schub sorgen, unabhängig voneinander anzutreiben. Der Horizontalschub wird von einem hinteren Schubpropeller erzeugt, der von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird.

Der kleinere, 4,5 m lange V20 ist für leichtere Lieferungen auf der letzten Meile konzipiert und kann Nutzlasten von bis zu 20 kg über eine Entfernung von etwa 250 km transportieren. Sie könnte bereits im nächsten Jahr einsatzbereit sein. Die V300 mit einer Gesamtlänge von 11,3 m und einer Spannweite von 13,2 m soll die mit einer ‚typischen‘ Nutzlast von 300 kg und einem vollen 410-Liter-Tank mit Flug- oder Autokraftstoff eine Reichweite von etwa 300 km haben.

Mit einer Nutzlast von nur 50 kg soll die Drohne sogar bis zu 2.500 km weit fliegen können, während die umgekehrt bis zu 460 kg transportieren kann, wenn die Reichweite nicht so wichtig ist. Für den sicheren und effizienten autonomen Betrieb wird das Fly-by-Wire-System von Honeywell ausgewählt. Die Firma plant, die V300 in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 in Betrieb zu nehmen, Bestellungen werden ab sofort angenommen.

Im November wird die Velis Electro vom Plane&Pilot Magazine als ‚Flugzeug des Jahres 2020‘ ausgezeichnet, zusammen mit der Epic E1000, einem einmotorigen, sechssitzigen Turboprop-Leichtflugzeug, das von Epic Aircraft aus Bend, Oregon, entwickelt wird.

Im gleichen Monat führt die im kalifornischen San Diego beheimatete Firma Beam, ein führender Hersteller von Infrastruktur für die Elektrifizierung des Verkehrs, den „weltweit ersten Flying on Sunshine-Flug“ mit einer Alpha Electro von Pipistrel durch. Der vom Reedley Municipal Airport in Fresno County ausgehende Flug wird vollständig mit Strom aus der solarbetriebenen Ladestation EV ARC von Beams versorgt.

H2ERA Grafik

H2ERA
(Grafik)


Im Juli 2020 berichtet die Presse im Zuge der virtuellen Farnborough Airshow, daß das von Kamran Iqbal gegründete Ingenieur- und Entwicklungsunternehmen Electric Aviation Group (EAG) mit Sitz in Bristol einen elektrisch-hybrid betriebenen Passagierjet konzipiert hat, der bereits im Jahr 2028 (andere Quellen: 2030) auf den Markt gebracht werden soll.

In dem neuen Jet namens H2ERA (hybrid electric regional aircraft) werden 70 – 90 Passagiere Platz finden, und er soll bis zu 1.500 km weit fliegen können. Bislang arbeitet kein Startup und auch keines der etablierten Luftfahrtunternehmen an einem so großen Passagierflugzeug mit elektrisch-hybridem Antrieb.

Da die Experten davon ausgehen, daß solche Flugzeuge zunächst nur im unteren Marktsegment Realität werden, also in Größen mit bis zu 19 Sitzen, sind bereits signifikante Summen in die Entwicklung solcher Modelle geflossen – was laut Iqbal aber die falsche Strategie sei, da solche kleinen Flugzeuge nicht die Nachfrage nach großvolumigem Luftverkehr bedienen können.

Mit der Hera sollen die Treibhausgasemissionen pro Passagier und geflogenem Kilometer um 70 % sinken, außerdem soll das Flugzeug mit sehr kurzen Start- und Landebahnen auskommen. Es soll auf der Flugzelle und dem Leitwerk zudem mit Solarzellen belegt werden. Gleichzeitig ist es modular aufgebaut, so daß es ohne großen Aufwand in einen Frachter umgewandelt werden kann und/oder künftige Antriebstechnologien – z.B. mit Wasserstoff – integriert werden können. Um die Idee zusammen mit Zulieferern umzusetzen, sind allerdings ca. 5 Mrd. $ erforderlich.


Hierzu paßt auch eine Meldung vom September 2020, der zufolge die Firma Carbon Footprint Ltd. und ihr Gründer John Buckley den Freedom Flight Prize ins Leben gerufen haben, einen Wettbewerb, bei dem es darum geht, den Atlantik zu 100 % mit erneuerbaren Energien zu überqueren – in einem Passagierflugzeug mit Sitzplätzen für 100 Personen. Den Bedingungen nach muß das Flugzeug einen Hin- und Rückflug von London nach New York in weniger als zehn Stunden absolvieren und den Rückflug innerhalb von 24 Stunden nach dem Start der Hinreise beenden.

Der Wettbewerb steht Herstellern, Forschungs- und Hochschulgruppen sowie Erfindern offen, wobei der oder die Gewinner einen ausschließlich von Sponsoren aufgebrachten Preis erwarten können, der zum Zeitpunkt des Gewinns – wohl nicht vor 2029 – voraussichtlich mehr als 10 Mio. £ wert sein wird. Im Februar 2021 werden die ersten Teilnehmer bekanntgegeben: die bekannte ZeroAvia mit Sitz in den USA und Großbritannien, die erst 2019 gegründete Okulu Aerospace Ltd. mit Sitz in Indien, sowie die The ePlane Company, ebenfalls mit Sitz in Indien. Bislang ist über diese beiden Firmen aber noch nichts Näheres zu finden.


Ebenfalls im September 2020 ist zu erfahren, daß nun auch General Motors die Optionen auf dem Lufttaximarkt prüft, einschließlich des Baus der entsprechende Fahrzeuge. Dem in Detroit ansässigen Unternehmen zufolge würde dies gut mit der Entwicklung von Elektrofahrzeugen und der firmeneigenen, fortschrittlichen Elektrobatterie Ultium zusammenpassen.

Die GM-Studie über den Markt für Luftmobilität ist Teil des Vorstoßes der GM-Innovationsgruppe, andere Transportmärkte mit absehbarem Wachstum zu erkunden. Immerhin haben Unternehmens- und Privatinvestoren bis zu diesem Zeitpunkt schon mindestens 2,3 Mrd. $ in mehr als 100 elektrische Lufttaxi- und Drohnen-Startups investiert.

Kiwigogo

Kiwigogo

Der von Alibaba unterstützte Elektroautohersteller Xpeng Motors präsentiert auf der Beijing Auto Show im September das erste einer Reihe von fliegenden Elektrofahrzeugen, die das Startup entwickelt. Mit acht Propellern und einem kapselartigen Rahmen ähnelt das Kiwigogo genannte Fahrzeug eher einer Drohne, die einen Menschen trägt, als einem fliegenden Auto.

Der Prototyp wurde von Xpeng Heitech entwickelt, einer Technologieeinheit, die sich mehrheitlich im Besitz von Xpeng und dessen CEO He Xiaopeng befindet und Teil der langfristigen Forschungs- und Entwicklungsarbeit des Unternehmens ist. Das Kiwigogo befindet sich der Firma zufolge im siebten Jahr seiner Entwicklung und verfügt über 15 Patente.

Das Fluggerät kann bis zu zwei Passagiere aufnehmen und ist für niedrige Flughöhen von 5 – 25 m konzipiert. Die Landung erfolgt auf drei Kufen. Bislang sollen schon etwa 10.000 ‚Sicherheitstests‘ durchgeführt worden sein. Für die Firma ist dies aber keine Abkehr von ihrem Kerngeschäft, der Herstellung von Elektrofahrzeugen, weshalb sich die Bemühungen sich die Bemühungen im Bereich der luftgestützten Elektromobilität bis auf Weiteres auf Forschung und Entwicklung sowie auf experimentelle Designs konzentrieren werden.

Alérion M1h

Alérion M1h


Im November 2020 stellen die Blogs einen Zweisitzer namens Alérion M1h vor, der von der französischen Firma Avions Mauboussin in Belfort in Zusammenarbeit mit der Université de Technologie de Belfort-Montbéliard (UTBM) und anderen Industriepartnern seit 2016 entwickelt wird. Das Fluggerät startet und landet mit einem Elektromotor, während es im Reiseflug auf einen Verbrennungsmotor umschaltet.

Dieser Antriebsstrang und die Verwendung leichter natürlicher Verbundwerkstoffe – dabei ist von einer hölzernen Flugzeugzelle und Verkleidungen aus Flachs und Hanffasern die Rede – sollen eine Reichweite von mehreren hundert Kilometern und eine Reisegeschwindigkeit von 250 km/h ermöglichen. Am Ende soll das Flugzeug ausschließlich von einer Wasserstoff-Brennstoffzelle angetrieben werden.

Das Projekt zielt auf einen ersten Flugtest noch im Jahr 2020, den Verkauf von Bausätzen im Jahr 2021 und die industrielle Vermarktung ab 2022 mit etwa sechzig Verkäufen pro Jahr. Später ist zu hören, daß das Jahr 2020 verschiedenen Materialtests und der Vorbereitung des Zusammenbaus des Prototyps gewidmet ist, der für 2021 geplant ist, bevor der Erstflug für 2022 vorgesehen ist.

Ein zweites Flugzeug mit dem Namen Alcyon M3c wird Platz für fünf Passagiere bieten, eine Reichweite von 1.500 km und eine Reisegeschwindigkeit von 370 km/h erreichen. Wie der Alérion M1h wird auch diese zunächst mit einem Hybridantrieb ausgestattet sein, der später auf Wasserstoffantrieb umgestellt werden soll. Die Doppelpropeller an den Enden der Flügel sind dafür gedacht, „Energie zurückgewinnen, die sonst im Wirbel der Flügelspitzen verloren geht.“

Der Erstflug der Hybridversion der Alérion M1h ist für das Jahr 2022 geplant, gefolgt von der Markteinführung im Jahr 2024, in dem dann auch der Erstflug der Wasserstoffversion erfolgen soll. Die Kommerzialisierung des Alcyon M3c soll im Jahr 2026 folgen.

Zum Hintergrund des Firmennamens: Von 1928 bis 1948 war der französische Hersteller Avions Mauboussin für seine leichten Sportflugzeuge bekannt, die sich durch hervorragende aerodynamische Leistungen auszeichneten. Der Name wurde durch das von David Gallezot im Jahr 2011 gegründete Unternehmen quasi wiederbelebt.

Vertiia Grafik

Vertiia
(Grafik)


Ebenfalls im November wird ein weiteres senkrecht starten und landendes Fluggerät gezeigt, das sich ansonsten aber wie ein normales Flugzeug bewegt, und mit dem ab 2023 Kranke und Verletzte in Australien transportiert werden sollen. Der schalenförmige Ambulanzflieger Vertiia hat im Normalfall Platz für vier Passagiere und erreicht eine Geschwindigkeit von 300 km/h, weitaus mehr als ein üblicher Hubschrauber. Wenn Kranke transportiert werden müssen, reicht der Platz für zwei Krankenliegen.

Der Einsatz ist besonders in ländlichen Gebieten gedacht, wo Patienten oft mit einem Krankenwagen zum Flughafen gebracht, in ein Flugzeug verladen und dann per Krankenwagen ins Hospital transportiert werden müssen, während der Vertiia die Patienten von Tür zu Tür bringen kann.

Der Ambulanzflieger wird von dem im Juni 2017 von Andrew Moore (AM) und seiner Frau  Siobhan Lyndon (SL) gegründeten australischen Flugzeughersteller AMSL Aero Pty Ltd. entwickelt, gemeinsam mit einem Team um Prof. Dries Verstraete von der University of Sydney, dem Autonomie- und Sensorspezialisten Mission Systems sowie dem australischen Luftfahrtunternehmen CareFlight.

Aus dem Programm Cooperative Research Centres Projects (CRC-P) der australischen Regierung gibt es einen Innovationszuschuß in Höhe von 3,3 Mio. AU$, von der Regionalregierung von New South Wales kommen weitere 950.000 AU$, und die in London ansässige IP Group investiert 3,3 Mio. AU$ in das Unternehmen.

Angetrieben wird der Zwitter aus Hubschrauber und Flugzeug von acht elektrischen, umschaltbaren Multirotoren, die auf zwei breiten Kohlefaserstangen am oberen Heck und an der unteren Front montiert sind. Die Propeller können beim Start, im Schwebeflug und bei der Landung senkrecht nach oben und im Reiseflug vollständig horizontal ausgerichtet werden. Sie beziehen ihren Strom aus Batterien, wobei die Reichweite bei dieser Betriebsart bei 250 km liegt.

Wenn die Wasserstoff-Brennstoffzelle an Bord zugeschaltet wird, reicht der Strom für mindestens 800 km. Nach einem Entwurf in einem Fünftel der Größe ist inzwischen auch ein Prototyp in Originalgröße weitgehend fertiggestellt, der bald auf dem Narromine Airport in New South Wales getestet werden soll. Autonome Fähigkeiten werden folgen, sobald „das effizienteste eVTOL der Welt“ vollständig fertig ist bzw. sobald derartige Systeme zugelassen werden.

 

Nach den technisch fortgeschrittenen Projekten sollen nun eine Übersicht über die neuen Designs sowie weitere Themen in Bezug auf personentragende Fluggeräte folgen.


Im Januar 2020 unterschreiben der Ultraleichtflugzeug-Hersteller Breezer Aircraft und der Elektrofahrzeug-Umrüster eCap Mobility einen Kooperationsvertrag über die Entwicklung eines Brennstoffzellen-Antriebs, mit dem einmotorige Flugzeuge nachgerüstet und elektrifiziert werden können, wie z.B. kleine Sportflieger. Im ersten Schritt ist ein Batterie-elektrischer Prototyp geplant. Bei dem ein von Breezer Aircraft entwickelter E-Antrieb in ein Kleinflugzeug vom Typ Breezer B440-6 eingebaut werden soll. Der Strom dafür kommt aus einem Hochleistungsbatteriespeicher von eCap.

In einer zweiten Projektphase soll neben dem Akku eine Brennstoffzelle eingebaut werden, um den Strom an Bord zu erzeugen, während die Batterie als Pufferspeicher weiter Teil des Antriebssystems bleibt. Zeitpläne für die beiden Projektphasen sowie Leistungsangaben von E-Motor, Batterie und Brennstoffzelle oder die geplante Reichweite des E-Flugzeugs werden in der Mitteilung nicht genannt.


Ebenfalls im Januar findet in San Jose, Kalifornien, die jährliche Weltkonferenz Transformative Vertical Flight 2020 der Vertical Flight Society (VFS) statt, die u.a. das siebte jährliche Electric Vertical Takeoff and Landing (eVTOL) Symposium sowie die International Powered Lift Conference umfassen, die sich mit den Technologien, Versprechungen und Fortschritten von motorisierten Auftriebssystemen beschäftigt.

Die VFS hatte Anfang Dezember des Vorjahres das 230. eVTOL-Flugzeugmuster in das seit 2016 bestehende World eVTOL Aircraft Directory aufgenommen (www.eVTOL.news/aircraft). Die NASA sowie Finanzinvestitions- und Analyseunternehmen gehen zu diesem Zeitpunkt davon aus, daß in den kommenden Jahrzehnten bis zu 100.000 eVTOL-Flugzeuge kommerziell fliegen könnten, und dies im Rahmen des neu entstehenden eVTOL-Marktes im Wert von 500 – 2.000 Mrd. $.

FutPrInt50-Konzepte (Grafik

FutPrInt50-Konzepte
(Grafik)


Im Januar startet zudem die bis zum Dezember 2022 laufende und von der EU finanzierte Initiative FutPrInt50 (Future Propulsion and Integration towards a hybrid-electric 50-seat regional aircraft), die ein internationales Konsortium aus Universitäten, KMUs, Erstausrüstern und Organisationen zusammenbringt, um die Entwicklung der Technologien zu beschleunigen, die für die Bereitstellung eines kommerziellen Hybrid-Elektroflugzeugs für 50 Passagiere erforderlich sind, das zwischen 2035 und 2040 in Dienst gestellt werden könnte.

Das im Rahmen des EU-Programms HORIZON 2020 geförderte Projekt soll eine offene Forschung betreiben, um die Ergebnisse mit der Öffentlichkeit und anderen Forschern zu teilen und so sicherzustellen, daß jeder an der Entstehung der Geschichte teilhaben kann. Der Fokus liegt dabei auf den Bereichen Energiespeicherung, Energierückgewinnung und Thermalmanagement hybrider Systeme.

Die EU-Förderung beträgt 4,7 Mio. €. Durch weitere Mittel, die von internationalen Projektpartnern aus der EU, Brasilien, Kanada, Russland und den USA bereitgestellt werden, beträgt das Gesamtbudget für das von der Universität Stuttgart koordinierte Vorhaben insgesamt 7,63 Mio. €. Bis zum Ende des Projekts soll ein Technologiefahrplan für die verschiedenen benötigten Komponenten sowie einer für die Normen, die für die Zertifizierung erfüllt werden müssen, entwickelt werden. Parallel dazu wird der Entwurf für ein Hybridflugzeug erstellt, der an einen Flugzeughersteller übergeben werden könnte, um ihn in die Tat umzusetzen.


Im Februar wird berichtet, daß der staatliche schwedische Flughafenbetreiber Swedavia noch in diesem Jahr einen der Flughäfen des Landes für elektrisch betriebene Flugzeuge fit machen will. Was den Klimaschutz in der Luftfahrt angeht, ist Schweden bereits ein Vorreiter: Das Land plant eine Biotreibstoffpflicht für Airlines und die Flughäfen begnügen sich nicht damit, nur mit Hilfe von Kompensationsmaßnahmen CO2-neutral zu arbeiten. Luleå, Ronneby und Visby schaffen das schon – und die anderen Airports sollen im Laufe dieses Jahres auch soweit sein, inklusive Stockholm-Arlanda.

Im nächsten Schritt steht nun eine Elektroflugstrategie an, die vorsieht, alle zehn Flughäfen von Swedavia auf elektrisch betriebene Flugzeuge vorzubereiten. Im Herbst soll als Test der Airport Åre Östersund entsprechend ausgerüstet werden. Dabei geht es um Ladestationen für Flieger, aber auch um formale Anforderungen wie die nötigen Genehmigungen. Anschließen sollen Testflüge mit Flugzeugen und Drohnen im Luftraum zwischen Åre Östersund und dem Flughafen Røros in Norwegen erfolgen. 2025 soll dann der erste E-Linienflug folgen und bis 2045 will Schweden nur noch CO2-freien Luftverkehr abheben lassen.


Eine sehr interessante technische Entwicklung wird im Mai veröffentlicht. Demnach haben die Wissenschaftler Dan Ye, Jau Tang und Jun Li von der Universität Wuhan eine elektrische Strahlturbine konstruierte, die in etwa denselben Schub wie ein herkömmliches, kerosinbetriebenes Düsenstrahltriebwerk erzeugt. In der ‚Brennkammer‘ der Turbine befindet sich ein Magnetron, das elektromagnetische Wellen im Mikrowellenbereich erzeugt. Diese konzentrieren sich derart, daß aus komprimierter Luft ein heißes Plasma entsteht, das sich stark ausdehnt und damit den Schub erzeugt.

Die chinesischen Wissenschaftler betonen, daß ihre Erfindung ein echter Mikrowellen-Düsenantrieb sei, der real für die Luftfahrt nutzbar sei. Im Versuch wird die Stärke des Schubs mit einer Stahlkugel gemessen, wobei die Ergebnisse den Schluß zulassen, daß dieser Antrieb mit einem regulären Düsentriebwerk konkurrieren kann. Zu lösen ist allerdings noch ein gewichtiges Problem, woher nämlich die beträchtliche Energie kommen soll, um das Magnetron am Laufen zu halten.

Der Artikel unter dem Titel ‚Jet propulsion by microwave air plasma in the atmosphere‘ ist im Netz einsehbar.


Mitte Mai 2020 stellt Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer in Berlin den Aktionsplan der Bundesregierung für ‚unbemannte Luftfahrtsysteme und innovative Luftfahrtkonzepte‘ mitsamt dem entsprechenden Rechtsrahmen vor. Ein gängiger Einsatz von Flugtaxis könne Scheuer zufolge schon drei Jahren möglich sein.

Zeitgleich wird berichtet, daß das vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau geförderte Testfeld eFliegen BW weiter Gestalt annimmt, wo an zwei Standorten in Lahr im Schwarzwald und Mengen bei Sigmaringen in Zukunft das elektrische und autonome Fliegen unter realitätsnahen Umgebungsbedingungen erprobt werden soll. Aktuell befindet sich das Testfeld in der Aufbauphase, die bis zum Jahresende abgeschlossen sein wird. Den Aufbau des mit insgesamt 1,3 Mio. € geförderten Testfelds koordiniert das Institut für Flugmechanik und Flugregelung der Universität Stuttgart.

Nachdem einzelne der mehr als zehn Projektpartner bereits im vergangenen Herbst erste Erprobungsflüge durchgeführt haben, soll das Testfeld nach Lockerung der Corona-Beschränkungen in wenigen Wochen auch für Erprobungsflüge von externen Partnern zur Verfügung stehen.

H2PlasmaRay Grafik

H2PlasmaRay
(Grafik)


Das erste außergewöhnliche Design, das im Juni 2020 in den Blogs erscheint, stammt von dem Ingenieurbüro (IB) Göksel Electrofluidsystems aus Berlin, das u.a. Ingenieurdienstleistungen zur Entwicklung und Integration neuer Elektrohydrodynamischer (EHD)- und Magnetohydrodynamischer (MHD)-Antriebssysteme in Flugzeugen und Luftschiffen anbietet. Das hybride eVTOL-Konzept H2PlasmaRay nutzt sowohl LiPo-Batterien als auch Wasserstoff-Brennstoffzellen als Antrieb, was dem Stachelrochen-förmigen Flugzeug eine viel größere Reichweite verleiht als anderen eVTOL-Konkurrenten.

Gründer Berkant Göksel war bereits 1998 Initiator der ‚Zukunftswerkstatt Elektrofluidsysteme‘ an der Technischen Universität Berlin (TUB), die sich mit der Vision beschäftigte, plasma-unterstützte Flugzeuge für zukünftige Generationen zu entwickeln. Auf der Firmenhomepage sind der Werdegang und die weiteren Entwicklungsfortschritt gut dokumentiert.

Eine praktische Umsetzung erfolgt beispielsweise im Jahr 2006 in Zusammenarbeit mit der Automatisierungstechnik-Firma Festo AG & Co. KG aus Esslingen, die damals eine strömungsoptimierte pneumatische Struktur namens b-IONIC Airfish vorstellte (s.d.). Der mit Helium befüllte ferngesteuerte Flugkörper wird zum einen durch einen Plasmawellenantrieb in den Stummelflügeln, und zum anderen durch einen Ionenstrahlantrieb im Heck angetrieben, der mit luftionisierenden hohen Gleichspannungsfeldern arbeitet.

Im selben Jahr 2006 gründet Göksel die Firma Electrofluidsystems Ltd., die allerdings 2010 in die Insolvenz geht, als ein EU-Projektvorschlag namens PLASMASOL zur Entwicklung eines luftatmenden Plasma-Jetantriebs abgelehnt wird. Das 2012 neu gegründete Ingenieurbüro beginnt sich im Folgejahr mit Barriereentladungs- und Magnetoplasma-Aktuatoren zur Strömungskontrolle und für Plasma-Antriebe zu beschäftigen, die später auch auf den firmeneigenen Nurflügel- und Luftschiff-Produkten angewendet werden.

Das nun gezeigte Design des H2PlasmaRay ist ein Flugzeug für zwei Passagiere mit einer Flügelspannweite von etwa 6,6 m und einem maximalen Startgewicht von etwa 900 kg. Die Konstruktion umfaßt 48 elektrische Gebläse mit einem Durchmesser von 20 cm. Achtunddreißig davon sind für den Senkrechtstart und die -landung vorgesehen, während die restlichen zehn für den Vorwärtsflug bestimmt sind. Daneben verfügt das Fluggerät über ein einziehbares Fahrwerk und einen ballistischen Fallschirm für Systemausfälle.

Göksel zufolge soll die erste Version eine Geschwindigkeit von etwa 250 km/h und eine Reichweite von etwa 1.000 km haben, während die nächste Generation eine Geschwindigkeit von etwa 300 km/h erreichen soll, mit einer Reichweite von etwa 1.280 km.

Bis es soweit ist, zeigt er detaillierte Designs der Vorserien-UAVs PlasmaFalcon und PlasmaRay Mini für ISR- und Logistik- oder Pakettransport-Missionen. Beide Systeme mit einer Spannweite von 1,11 m werden mit 12 EDF-Düsen und bürstenlosen Elektromotoren ausgestattet und sollen ihre ersten öffentlichen Flüge im Jahr 2021 absolvieren. Der Markteintritt ist für Anfang 2022 geplant.


Das US-Energieministerium gibt im August 2020 die Finanzierung von 17 Projekten bekannt, die im Rahmen der ARPA-E-Programme ASCEND (Synergistically Cooled Electric-motors with iNtegrated Drives) und REEACH (Range Extenders for Electric Aviation with Low Carbon and High Efficiency) umgesetzt werden sollen. Insgesamt wird für die Phase 1 ein Betrag in Höhe von 33 Mio. $ bereitgestellt.

Die acht ausgewählten ASCEND-Projekte (14,5 Mio. $) befassen sich mit der Entwicklung leichter und hocheffizienter vollelektrischer Antriebsstränge für Passagierverkehrsflugzeuge, während die neun REEACH-Projekte (18,5 Mio. $) auf die Entwicklung kosteneffizienter und leistungsstarker Energiespeicher- und Stromerzeugungs-Subsysteme für Elektroflugzeuge abzielen, wobei der Schwerpunkt auf Technologien zur Umwandlung von Treibstoff in elektrische Energie liegt. Für die Phase 2 des Programms sind bereits weitere 18 Mio. $ vorgesehen.

Flying V Modell der TU Delft

Flying V
(Modell der TU Delft)

Ebenfalls im Juli 2020 hebt vom deutschen Fliegerhorst Faßberg in Niedersachsen das skalierte Modell eines futuristischen Nurflüglers ab, dessen Konzept von Justus Benad stammt, der heute an der TU Berlin bei Prof. Valentin Popov am Institut für Mechanik forscht. Die Idee war Benad 2015 gekommen, als er Praktikant bei Airbus in Hamburg war: Ein Passagierflugzeug mit der Kapazität eines Airbus und einer Spannweite von 65 m, bei dem die Passagiere direkt in den Flügeln sitzen und das auf diese Weise mindestens 20 % an Kerosin oder anderem Treibstoff spart.

Anderen Quellen zufolge hatte Benad bereits in der 11. Klasse für seinen Nurflügler beim Bundeswettbewerb Jugend forscht einen Sonderpreis vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt bekommen. 2015 gewinnt das Flying V zudem die Young Researcher Competition 2015 der Royal Aeronautical Society. Die weiteren Schritte und Erfolge sind auf der Homepage von Benad gut dokumentiert.

Das von Airbus patentierte Passagierflugzeug, von dem der daran beteiligte Benad bereits ein kleines flugfähiges Modell mit einer Flügelspannweite von etwa 130 cm gebaut hatte, wird zwischen 2016 und 2019 von Ingenieuren um Prof. Roelof Vos an der TU Delft in den Niederlanden weiterentwickelt, woraus neun Studienarbeiten resultieren – und die Luftfahrtgesellschaft KLM finanziert 2019 den Bau eines 3 m breiten und 22,5 kg schweren skalierten Modells.

Der aktuelle Jungfernflug des zweimotorigen Modells der TU Delft, das sogar ein einziehbares Fahrwerk besitzt, dauert zwar nur rund fünf Minuten, demonstriert aber klar die flugphysikalische Machbarkeit der Konstruktion und liefert ausreichend Daten, um ein aerodynamisches Software-Modell zu entwickeln und die Flugeigenschaften im Flugsimulator untersuchen und verbessern zu können.


Ein weiteres Design erscheint im Oktober in den Fachblogs. Bei dem futuristischen „Luftmobilitätssystem für das Jahr 2050“ handelt es sich um die Diplomarbeit von Hemanth Kumar Sudhakaran an der britischen Coventry University, der davon ausgeht, daß im Jahr 2050 schätzungsweise 2,5 Mrd. Menschen in Städten, und zwei Drittel der Weltbevöِlkerung in städtischen Gebieten leben werden. Was eine Mobilität erfordert, die über die Fläche hinausgeht.

Das Design des elektrischen VTOL mit seiner fast rhombischen Flügelform, das den Namen AVEM trägt (lat. Vogel), ist von den Kِörpereigenschaften des Wanderfalken inspiriert, der mit einer Spitzengeschwindigkeit von mehr als 320 km/h das schnellste Tier des Planeten ist. Dadurch will Sudhakaran eine Balance zwischen den perfekten Proportionen der Natur und neuen experimentellen Ideen für das Elektrozeitalter erreichen, weshalb sich seine Designsprache auch durch eine klare, einfache Oberflächengestaltung und aerodynamische Effizienz auszeichnet.

Die beiden Flügel des Hochdeckers sind in den hinteren Teil integriert, der sie gestalterisch mit dem Fahrzeug verbindet und Verwirbelungen reduziert. Die insgesamt zehn Mantelgebläse pro Flügel sind horizontal in zwei Einheiten über die angewinkelte Tragfälche verteilt, wobei sich die vier Einheiten mit insgesamt 20 Gebläsen wنhrend des vertikalen Start- und Landevorgangs entsprechend ausrichten.

Der vordere Teil des Fahrzeugs ist für zwei Fahrgäste konzipiert, die diesen Service gemeinsam buchen, während die hinteren Einheiten – ebenfalls für zwei Fahrgäste – wie Gondeln getrennt sind, um die Privatsphäre zu gewährleisten.


Im November 2020 veröffentlicht BMW das Video des Premierenfluges in einem Wingsuit mit Elektroantrieb, den das Entwicklungsteam der Submarke BMW i (für Innovation) und dem Beratungsunternehmen Designworks gemeinsam mit dem österreichischen Profi-Wingsuit-Piloten und Ideengeber Peter Salzmann in rund drei Jahren entwickelt hat. Dabei waren viele Tests und Simulationen erforderlich, bevor ein Sprung aus einem Helikopter in 3.000 m Höhe tatsächlich durchgeführt werden konnte.

Bei den klassischen Flügelanzügen ohne externen Antrieb gilt die Faustformel: Ein Meter Sinkflug wird benötigt, um drei Meter Horizontalflug zu ermöglichen. Die Innovation von Salzmann besteht nun darin, daß in den Anzug zwei 7,5 kW Elektromotoren mit Carbon-Propellern integriert sind, die bis zu 25.000 U/m erreichen und den Piloten auf bis zu 300 km/h beschleunigen. Außerdem erhält der Pilot neue Möglichkeiten der Steuerung und die Kraft der Motoren kann auch genutzt werden, um während des Flugs wieder an Höhe zu gewinnen.

So ist auf dem Video unter anderem zu sehen, wie Salzmann den Zusatzantrieb vor seiner Brust nutzt, um über einen Berggipfel zu fliegen und anschließend wieder in den Sinkflug zu gehen. Ohne den Elektroantrieb ist ein solches Flugmanöver nicht möglich. Die Kraft der Motoren wird allerdings durch den mitgeführten Akku begrenzt, der schon nach rund fünf Minuten Flugzeit leer ist. Gemeinsam mit BMW will Salzmann die Entwicklung nun weiter vorantreiben und die gewonnenen Erkenntnisse auch in andere Projekte des Konzerns einbringen.

Kite Grafik

Kite
(Grafik)


Ein weiteres eVTOL-Konzept wird im November vorgestellt. Es wird hier insbesondere aus dem Grund aufgeführt, weil es sich strukturell um das bislang grundlegendste  Design handelt – das einfach aus einer Box besteht, die an vier Rotoren hängt. Das Flugtaxi stammt von dem in Hongkong ansässigen Ponti Design Studio Ltd., das im Jahr 2013 von dem italienischen Produkt- und Industriedesigner Andrea Ponti und der japanischen Designberaterin Shiori Kuroiwa gegründet worden war.

Das vollelektrische, autonome Flugtaxi ist von Hongkongs populärem Raubvogel, dem schwarzen Drachen (Black Kite), inspiriert, weshalb das Konzept auch Kite genannt wird. Es verfügt über ein Quadrokopter-Ähnliches Antriebssystem; technische Details dazu gibt es jedoch keine. Das fliegende Auto kann vier Personen bequem an ihr Ziel bringen, die durch eine einzelne Hecktür Zugang zum luxuriِsen Innenraum erhalten. Für eine sanfte Landung gibt es einziehbare Allwetterkufen.

Gemäß den Prioritäten der Designer wird mehr auf die Innenausstattung geachtet. Demnach soll es hier ein Infotainment-System geben, mit dem man den Überblick über Dinge wie das aktuelle Wetter und die Entfernung zum Zielort behält – oder das eine Sammlung der Lieblingsfilme enthält. Es gibt ausziehbare Tabletts zum Arbeiten, und unter den Sitzen ist Stauraum für Gepäckstücke wie Taschen oder Aktenkoffer.

 

Neben den vielen Elektroflugzeugen, Drohnen usw. gibt es auch noch elektrische Paragleiter sowie Solar-Ballone und Solar-Luftschiffe, die als nächstes präsentiert werden sollen.

 

Weiter mit den elektrischen Paragleitern...