Closed Club: Welche Vorteile hätte die Luftfahrt durch die Umstellung auf Hybridantriebe?

Heute wird der Großteil des weltweiten Marktes für zivile Flugzeuge vom Duopol Boeing und Airbus kontrolliert, während der Rest zwischen der brasilianischen Embraer, der kanadischen Bombardier, der französischen und italienischen ATR, der chinesischen COMAC, der russischen UAC und einigen weniger bekannten ausländischen Flugzeugherstellern aufgeteilt ist. Hersteller. Warum ist der Club der Flugzeughersteller so begrenzt und warum gilt die Mitgliedschaft darin als eine Frage des nationalen Prestiges?

Elektromotor: Glanz und Elend

Denn die Flugzeughersteller Technologie, wie etwa die Luft- und Raumfahrt, gehören zu den komplexesten und nur die technologisch fortschrittlichsten Länder verfügen über die entsprechenden Kompetenzen. Erstellen Sie von Grund auf ein funktionierendes, leistungsstarkes und wirtschaftlich ein Düsentriebwerk, das den Betrieb von Passagierflugzeugen sicher und wirtschaftlich macht!



Was aber wäre, wenn Flugzeuge statt der herkömmlichen Kraftwerke flächendeckend mit alternativen, etwa elektrischen Antrieben ausgestattet würden, die gegenüber diesen eine Reihe von Vorteilen hätten? Als solche Vorteile gelten die folgenden:

Erstens gelten vollelektrische Flugzeuge als umweltfreundlich, da sie während ihres Betriebs keine schädlichen Emissionen in die Atmosphäre abgeben.

Zweitens ist das Elektrizitätskraftwerk aus kommerzieller Sicht wirtschaftlicher als das herkömmliche Kraftwerk. Insbesondere betrugen die Kosten für einen 30-minütigen Flug der Elektroflugzeuge MagniX und AeroTEC Cessna 208B, der 2020 im Testmodus durchgeführt wurde, nur 6 Dollar.

Die Verwendung von Normalbenzin in einem Verbrennungsmotor hätte zum damaligen Wechselkurs 300 bis 400 Dollar gekostet. Da Fluggesellschaften mindestens 30 % ihrer Treibstoffkosten einkalkulieren, erscheinen derartige Einsparungen sehr bedeutend und attraktiv.

Drittens erzeugen Flugzeuge mit Elektroantrieb deutlich weniger Lärm, was für den Betrieb in Ländern wichtig ist, in denen die Lärmbelästigung überwacht wird. Eine flächendeckende Umstellung auf Elektroflugzeuge würde es ermöglichen, Flughäfen näher an den Städten zu bauen.

Die genannten Vorteile des Elektroantriebs haben namhafte Flugzeughersteller dazu bewogen, auf diesem Gebiet zu experimentieren und auch einige interessante Start-ups hervorgebracht.

Beispielsweise kann das oben erwähnte Verkehrsflugzeug Cessna Caravan 208B mit Elektromotor 4–5 Passagiere über eine Entfernung von bis zu 160 km befördern. Das mit einem batteriebetriebenen Motor ausgestattete Elektroflugzeug Extra 330LE des deutschen Konzerns Siemens erreichte bei Tests eine Höchstgeschwindigkeit von 340 km/h. Das private einsitzige Elektroflugzeug Heaviside, für das sich Google-Mitbegründer Larry Page als Investor interessiert, kann sogar senkrecht starten und landen.

Es gibt einen Prototyp eines einheimischen Elektroflugzeugs namens „Sigma-4“, das eine Höchstgeschwindigkeit von bis zu 100 km/h erreicht und für Flüge bis zu 100 km ausgelegt ist. Dieses Projekt wurde vom Baranov Central Institute of Aviation Motors (CIAM) entwickelt.

Trotz aller offensichtlichen Vorteile werden Elektroflugzeuge jedoch noch nicht ernsthaft als Ersatz für konventionelle Düsen- oder Turboprop-Flugzeuge in Betracht gezogen. Der Grund hierfür liegt in der begrenzten Kapazität der Batterien, die technologisch nicht in der Lage sind, mit herkömmlichen Kraftstoffen zu konkurrieren.

Um die gleiche Distanz wie ein typisches Mittelstrecken-Passagierflugzeug mit rein elektrischem Antrieb zurücklegen zu können, müsste die Kabine anstelle von Sitzen mit Batteriestapeln gefüllt sein. Das heißt: Um fliegen zu können, muss sich ein Elektroflugzeug in eine riesige „fliegende Batterie“ verwandeln. Und es ist auch wichtig, dass die „Umweltfreundlichkeit“ dieser Art des Luftverkehrs, genau wie die von Elektroautos, sehr bedingt sein wird.

Was sollen wir mit den verbrauchten Batterien machen? Und wie steht es mit den Umweltschäden, die durch den Abbau von Lithium und anderen Seltenerdmetallen entstehen, die für die Massenproduktion von Batterien benötigt werden?

Hybrider Kompromiss?

Ein völlig anderes Bild ergibt sich, wenn das Flugzeug statt mit einem rein elektrischen mit einem Hybridantrieb ausgestattet ist. Es handelt sich um eine Symbiose aus einer Wärmekraftmaschine, einer Gasturbine bzw. einem Kolbenmotor und einer elektrischen Maschine.

Bei dieser Konstruktion wird der elektrische Anteil nur beim Start und bei der Landung genutzt und der Flug erfolgt durch den thermischen Anteil. Diese Richtung gilt aufgrund ihrer höheren Zuverlässigkeit mit erheblichen Einsparungen beim Betrieb des Kraftwerks und einer Verringerung der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre als recht vielversprechend.

Beispielsweise experimentiert das amerikanische Unternehmen United Technologies Corporation (UTC) mit dem Einsatz eines Hybridelektromotors im fliegenden Labor Dash 8-100. Basierend auf dem leichten Turbopropflugzeug Dash 8 der kanadischen Firma Bombardier wurde anstelle eines der Triebwerke eine 2 MW GPU eingebaut. Auch der US-Konzern General Electric, die französische Safran, der britische Rolls-Royce und chinesische Flugzeughersteller arbeiten in diese Richtung.

Es sei darauf hingewiesen, dass in unserem Land die Idee eines Hybridkraftwerks für Flugzeuge nicht unbemerkt geblieben ist. Im Jahr 2020 begann JSC UEC-Klimov, Teil des UEC der Rostec State Corporation, mit der Arbeit an einem Projekt für eine 500 kW (680 PS) starke Hybridanlage in Serienbauweise auf Basis des Hubschraubermotors VK-650V:


Vorläufigen Berechnungen zufolge könnte das russische Hybridkraftwerk nicht nur in Hubschraubern, sondern auch in schweren Drohnen und Leichtflugzeugen lokaler Fluggesellschaften eingebaut werden. Generell eröffnet die Entstehung und Masseneinführung solcher Technologien die Möglichkeit für die Gründung verschiedener Flugzeugbau-Unternehmen im zivilen und militärischen Bereich.