Wie werden sich Flugzeuge in der Zukunft entwickeln?

Luftfahrt Gestern und Heute

Von den Anfängen der Luftfahrt mit dem ersten bemannten Motorflug der Gebrüder Wright am 18. August 1903 bis zu den heutigen Großraum-Passagierflugzeugen ist nur etwas mehr als ein Jahrhundert vergangen. In diesem Zeitraum hat sich eine rasante Entwicklung vollzogen. Die zivile Luftfahrt hat den Erdball quasi schrumpfen lassen – immer mehr Menschen können immer schneller immer weitere Strecken zurücklegen. Fliegen, eine Fähigkeit die Jahrtausende als unerreichbares Mysterium galt, ist innerhalb eines Wimpernschlages der Geschichte zur alltäglichen Normalität geworden. Vorangetrieben durch den Forschungs- und Erfindungsdrang ungezählter Luftfahrtpioniere wurden immer neue Konzepte entwickelt, um das Fliegen für die breite Masse komfortabel und erschwinglich zu machen.

 

Doch jede Entwicklung stößt irgendwann an ihre Grenzen. Die Grenzen der zivilen Luftfahrt werden immer deutlicher; ökologisch betrachtet ist die Viel-Fliegerei eine Katastrophe. Nicht nur die schwindenden Rohstoffe erfordern die Entwicklung neuer Treibstoffe, sondern auch der drohende Klimawandel durch hohe CO2-Emissionen von Flugzeugen muss gestoppt werden. Auch die Grenzen des Wachstums sind bald erreicht. Der Flugraum ist begrenzt und bereits heute an vielen Orten überfüllt; größere Flugzeuge müssten daher mehr Passagiere auf einmal befördern. Hier lassen die Möglichkeiten der im Flugzeugbau verwendeten Materialien nur noch wenig Spielraum. Mit Flugzeugen der Superlative wie dem Airbus 380-800, der unglaubliche 853 Fluggäste befördern kann, gehen die Konstrukteure bereits an die Grenzen des Machbaren. Die Zeit ist also reif für revolutionäre Konzepte. Die Entwicklung neuer, ökologisch vertretbarer Treibstoffe und innovativer Technologien im Flugzeugbau stehen im Fokus der Wissenschaft.

Alternativen zum Kerosin

Das Flugzeugbenzin Kerosin wird aus Erdöl hergestellt. Experten gehen davon aus, dass die weltweiten Erdölreserven in ca. 40 Jahren erschöpft sein werden. Die Zeit drängt also, alternative Treibstoffe zu entwickeln. Hier scheint eine Möglichkeit besonders vielversprechend zu sein.

Energie aus dem Meer

Ein ehrgeiziges Ziel der internationalen Luftverkehrsorganisation IATA ist es, die CO2 Werte bei Flugzeugen bis zum Jahr 2050 auf die Hälfte der Werte von 2005 zu reduzieren. Das ist nur mithilfe erneuerbarer Energien zu realisieren. Nach Versuchen mit Bio-Kerosin wurde schnell klar, dass das eigentliche Problem in der benötigten Menge liegt. Bei der Verwendung herkömmlicher Pflanzenöle zur Herstellung von Bio-Kerosin würde der Verbrauch bei bis zu 20 % der weltweiten Jahresproduktion liegen und zulasten des Nahrungsmittelanbaus gehen. Daher sind seit einiger Zeit Meeres-Algen als zukünftige Energieträger ins Blickfeld der Forschung geraten. Algen bieten den Vorteil kein Ackerland zu benötigen und die vorhandenen Süßwasservorräte zu schonen. Die Algensorte „Nannochloropsis Salina“ besitzt darüber hinaus die Eigenschaft CO2 in großer Menge binden zu können. Bioreaktoren mit Algen könnten sinnigerweise neben konventionellen Kraftwerken errichtet werden und das von den Kraftwerken als Emission ausgestoßene CO2 zur Produktion von Algen-Biomasse verwenden. Mithilfe neuentwickelter Ernteverfahren und dem Einsatz von Zentrifugen kann ein Algengehalt von 300 kg pro Kubikmeter Wasser erzielt werden. Aus der gewonnenen Algenpaste kann dann ein Anteil von etwa 30 % Algenöl raffiniert werden. Das extrahierte Öl dient als Grundlage zur Herstellung von Bio-Kerosin. Diese Methode bietet den Vorteil konventionelle Flugzeuge weiterverwenden zu können. Eine (noch) futuristisch klingende Alternative zu Kerosin erfordert hingegen die Entwicklung völlig neuer Flugzeugtypen.

Flugzeugantriebe mit flüssigem Wasserstoff

Superschnelle Flugzeuge, die in 90 Minuten bis Australien fliegen können? Das klingt nach Zukunftsmusik, hindert Forscher aber nicht daran die Nutzung von Raketentriebwerken in der zivilen Luftfahrt zu erforschen. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat in Bremen ein Projekt namens „Spaceliner“ vorgestellt. Es handelt sich dabei um ein Passagierflugzeug mit Raketenantrieb, das in einer Höhe von 80 Kilometern mit Überschallgeschwindigkeit fliegen soll. Das bisher nur in den Köpfen der Wissenschaftler existierende Flugzeug könnte ihrer Meinung nach in 40 Jahren Realität werden. Es soll nach dem Prinzip des Space-Shuttle senkrecht starten und horizontal landen können. Neben der hohen Reisegeschwindigkeit würde der „Spaceliner“ den Vorteil haben sehr viel umweltfreundlicher zu sein – der Raketentreibstoff aus Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt keine umweltschädlichen Abgase. Der Weg dorthin ist allerdings noch weit und erfordert als erstes die Entwicklung sicherer Triebwerke. Heute bereits vorhandene Triebwerktechniken sind für den zivilen Einsatz nicht geeignet.

Von Nurflüglern und Zeppelinen

Neben der Entwicklung neuer Treibstoffe liegt ein Augenmerk der Wissenschaft auch auf der Entwicklung völlig neuer Flugzeugtypen. Sie sollen größer, schneller, umweltfreundlicher und leiser sein. Hochgesteckte Ziele, für deren Erreichbarkeit gegenwärtig ein Konzept besonders vielversprechend zu sein scheint – der Nurflügler.

Was ist ein Nurflügler?

Das Prinzip des Nurflüglers ist nicht neu; Tarnkappenbomber verwenden es schon seit geraumer Zeit. Doch jetzt soll diese bisher nur militärisch genutzte Technik des „Flugzeugs ohne Rumpf“ Einzug in die zivile Luftfahrt halten. Gigantische Nurflügler könnten Hunderte Passagiere und große Mengen an Nutzlast in ihren Flügeln transportieren. Der dabei wegfallende Flugzeugrumpf verringert das Gewicht und die kleinere Oberfläche verbessert die Aerodynamik. Neueste Forschungsergebnisse gehen daher von einer Treibstoffersparnis von bis zu 30 % aus. Durch die Möglichkeit Triebwerke auf der Oberseite des Nurflüglers anzubringen, wäre auch die Schallemission in Richtung Boden viel geringer. Daher wären Nurflügler erheblich leiser als konventionelle Flugzeuge, bei denen die Triebwerke unterhalb der Tragflächen befestigt sind. Es spricht vieles für diese innovative Idee, aber auch hier ist noch eine Reihe von Entwicklungsschritten notwendig. Insbesondere das Problem der ausreichenden Stabilität bei Nurflüglern dieser Größenordnung gilt es noch zu lösen.

Der Zeppelin als Alternative?

Die große Zeit der Zeppeline scheint schon lange vorbei zu sein. Früher galten sie als luxuriöses Adäquat zu den Ozeandampfern, aber mit ihrer langsamen Behaglichkeit sind sie dem schnellen Zeitgeist der Moderne zum Opfer gefallen. Einzelne Versuche diese Ära wiederzubeleben, wie beispielsweise der „Cargolifter“, sind über das Anfangsstadium kaum hinausgekommen. Mit einer Reisegeschwindigkeit von 80 bis 130 Km/h und einer relativ begrenzten Passagierzahl können sie kein Flugzeug ersetzen. Trotzdem: Der Zeppelin kann sehr umweltfreundlich mit Elektromotoren betrieben werden, schwere Lasten tragen und lange Distanzen zurücklegen. Daher wäre es vielleicht an der Zeit über neue Einsatzmöglichkeiten für Zeppeline nachzudenken. Als kostengünstiges und umweltschonendes Transportmittel für Schwerlasten könnte auch für sie noch in Zukunft ein Platz am Himmel sein.

Bildquelle:
Wikipedia.de

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