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Was wir tun

Elektrisch fliegen: Vom Traum auf die Startbahn

Für Dr. Frank Anton gibt es in der Geschichte der Luftfahrt drei entscheidende Momente. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts, 1903, landete das erste motorbetriebene Flugzeug nach 12 Sekunden wieder auf der Erde. Das war die erste Revolution der Luftfahrt: das Flugzeug war geboren und setzte eine Reihe von Innovationen in Gang.

Vorwärts zur Mitte des 20ten Jahrhunderts, als eine bahnbrechende Erfindung eine neue Klasse von Cocktail schlürfenden Touristen über den Atlantik trug. Die Turbine läutete das goldene Zeitalter der Luftfahrt ein. Dieses Luft-saugende Düsentriebwerk bewegt den kommerziellen Luftverkehr seit den 50er und 60er Jahren bis heute an und kann deshalb als zweite Revolution angesehen werden.

 

Jetzt, 2017, fast 60 Jahre nach der Übernahme des Düsenantriebs, arbeitet Dr. Frank Anton und sein Team an der dritten Revolution des Luftverkehrs. Dieses Mal wird es elektrisch und der Einsatz um einiges höher.

Es ist mein Ziel, einen elektrischen Antrieb an die nächste Generation zu übergeben, der die Luftfahrt auf unserem Planeten weiter möglich macht.

Dr. Frank Anton, Head eAircraft

„Es ist mein Ziel, einen elektrischen Antrieb an die nächste Generation zu übergeben, der die Luftfahrt auf unserem Planeten weiter möglich macht. Denn wenn nicht, wird es kein Fliegen mehr geben.“ verspricht Dr. Anton in seinem Büro im Siemens Campus in Erlangen, Deutschland.

Doch vor welcher Herausforderung steht denn die Luftfahrt genau? „Regionale Flugverbindungen werden vom Himmel verschwinden, wenn wir es nicht schaffen, den Kohlendioxid-Ausstoß zu reduzieren. Und ohne Elektro-Antriebe wird es uns sicherlich nicht gelingen, die CO²-Belastung zu verringern“. Düstere Aussichten für jemanden, der sich schon sein Leben lang fürs Fliegen begeistert. Dr. Anton ist allerdings zuversichtlich, denn er und sein Team haben einen Hybrid-Antrieb entwickelt, gebaut und auch bereits zum Fliegen gebracht.

Die Herausforderung rund um die Antriebskraft

Als Dr. Anton und sein Kompagnon bei Airbus das Projekt begannen, war elektrisches Fliegen für die meisten Leute absoluter Hokuspokus. „Alle Spezialisten sagten, es sei unmöglich. Wir beide waren anderer Meinung.“ Ein frisches Team aus Flugexperten und Elektro-Ingenieuren ging das Problem an. Stück für Stück wuchs der Glaube, dass das Projekt mehr als nur ein schöner Traum werden könnte.

 

Die erste Herausforderung für das Team war das Leistungsgewicht des neuen Antriebs. Die Leistung eines normalen Elektromotors liegt bei unter 1 Kilowatt pro Kilogramm. Um ein kleines Flugzeug abheben und fliegen zu lassen, braucht das Team mindestens 6 Kilowatt pro Kilogramm. Die Spezialisten waren skeptisch.

 

Dr. Antons Team überzeugte sie vom Gegenteil. Und das schnell. Schon beim ersten Versuch lag das Ergebnis nur knapp unterhalb der Anforderung. Eine Leistung, auf der man aufbauen konnte, um den Beweis anzutreten, dass rentable Elektro-Antriebe im Luftverkehr möglich sind.

Die Zukunft des Fliegens entwerfen

Electrical Engineering Aircraft

Ihre Geheimwaffe: Product Lifecycle Management solutions. Oder kurz: PLM. Eine Software von Siemens, die es den Entwicklern ermöglicht, einen Motor virtuell bis ins kleinste Detail zu entwerfen, zu modellieren und zu testen – ohne, dass auch nur ein einziges Teil davon hergestellt werden muss. „Bei so einem komplexen Problem, bei dem alles zusammen arbeiten muss, war das Simulieren des ganzen Antriebs die einzige Methode, um ein komplett anderes System zu erdenken und weiterzuentwickeln.“

Ein Durchbruch, den das PLM hervorbrachte, war es, alle unnötigen Teile im Design zu eliminieren, indem die Evolutionsprozesse des menschlichen Körpers repliziert wurden. “Wir haben alle unnötigen Strukturelemente entfernt, um die auftretenden Kräfte auf den niedrigsten Materialbedarf zu verteilen. Genau wie der menschliche Körper, der Knochen nur dort aufbaut, wo die Belastung auftritt, um eine leichtere und stärkere Struktur zu ermöglichen. 


Ein Schlüssel zum Erfolg des Teams war es, neue Wege der Zusammenarbeit zu finden. Er glaubt, dass man nicht nur ein Arbeitsumfeld schaffen muss, in dem sich Menschen mit verschiedensten Erfahrungsstufen entfalten und ihren Beitrag leisten können, sondern dass Innovationen mit dem Endkunden beginnen. „Neue Technologien haben keinen Wert, solange sie keinen Mehrwert für Kunden bieten. Aber wie findet man diesen Wert? Das geht nur mit dem richtigen Kunden, denn nur so kannst du die eigentliche Anwendung verstehen und auch, was mit der neuen Technologie gemacht werden kann – und, ob es überhaupt etwas taugt.“

Dr. Anton hat die richtigen Kunden in den Partnern EXTRA, Diamond Aircraft und Airbus gefunden. Er hat das Team aufgebaut, das die Modelle entworfen hat. Und zusammen haben sie ein elektrisches Antriebssystem entwickelt, das leicht und gleichzeitig kraftvoll ist.

Wir brechen keine physikalischen Gesetze. Wir verbinden nur existierende Lösungen auf eine neue Weise.

Dr. Frank Anton, Head eAircraft

Ein historischer Meilenstein

Und es flog. 2015 hob ein Kunstflugzeug von einem Flughafen in der Mitte Deutschlands ab – fast lautlos. Zum ersten Mal in der Geschichte der Luftfahrt wurde ein Flugzeug dieser Klasse nur von einem elektrischen Motor angetrieben.
 

Seit diesem Rekordflug hat das Team einen weiteren Meilenstein hinter sich gelassen: Mit dem gleichen System ließen sie ein größeres, zwei-sitziges Flugzeug abheben.

Dr. Anton, der selbst ein erfahrener Pilot ist, hat das Flugzeug als einer der ersten geflogen. „Es ist fantastisch. Es ist, als würde man ein elektrisches Auto fahren, alles ist geschmeidiger.“ Und leiser. „Du nimmst die Kopfhörer ab und stellst fest, dass du sie nicht brauchst. Du kannst mit deinem Co-Piloten ohne Interkom reden – daran muss man sich erstmal gewöhnen.“

Eine saubere, leisere Form des Reisens. Dr. Anton geht davon aus, dass ab 2035 Flugzeuge mit 100 Passagieren auf regionalen Fluglinien genau so unterwegs sind und uns helfen werden, den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Damit hat das dritte Zeitalter der Luftfahrt begonnen - das Zeitalter des elektrischen Fliegens. Für Dr. Anton, sein Team bei Siemens und seine Partner und Kunden ist die Arbeit hier noch lange nicht abgeschlossen.