TEIL C

Elektro- und Solarfluggeräte

2022 (F)

Personentragende Fluggeräte (Fortsetzung 1)

Kommen wir jetzt zur allgemeinen Jahreschronologie:

Im Januar 2022 zeigen die Blogs das Design eines Hybrid-eVTOL-Hovercycle der 2015 in Los Angeles gegründeten Firma Horizon Aeronautics, das durch ein verkleidetes, komplexes Blainjett-Rotorsystem mit variabler Blattverstellung angetrieben werden soll. Das geplante Fluggerät sieht aus wie ein Jetski, wird ungefähr 380 kg wiegen, 2,70 x 1,20 m (andere Quellen: 3,58 x 1,27 m) messen und ein bis drei Passagiere tragen können.

Das hemisphärische Rotorsystem mit variabler Steigung durch eine in zwei Hälften geteilte Taumelscheibe (Dynamic Variable Pitch, DVP) verspricht deutliche Effizienz- und Schubsteigerungen. Es war ursprünglich entwickelt worden, um dem Strömungsabriß der sich zurückziehenden Blätter entgegenzuwirken. Das Hoverbike ist auf jeder Seite mit drei in einer Reihe angeordneten großen Rotoren ausgestattet, die so konstruiert sind, daß nur die Hälfte jedes Rotorblatts sichtbar ist, während die andere Hälfte unter der Karosserie verschwindet.

Um diese innovative Lösung zu entwickeln, war die Firma eine Partnerschaft mit dem im Jahr 2016 von Cary Zachary gründeten Start-Up Blainjett Aviation LLC in Lewes, Delaware, eingegangen, das die entsprechende patentierte Rotortechnologie besitzt und selbst an verschiedenen Anwendungen im Luftfahrtsektor arbeitet – und im September 2022 erste Tests mit einem VTOL im Untermaßstab durchführt. Anschließend sollen die Tests mit V2-Prototypen (o. hemi-drone prototype) fortgesetzt werden.

Im Februar 2022  stellt die im Vorjahr von Hamid Hamidi in Montreal gegründete Firma Limosa Inc. das Konzept eines eVTOL-Passagierflugzeugs vor, das durch sein einziehbares Fahrwerk auch über eSTOL-Fähigkeiten verfügt.

Die LimoConnect V1 ist ein pilotengesteuertes eVTOL mit sieben Sitzen für den Stadt- und Landverkehr, das in Zukunft auch autonom fliegen soll. Dabei soll es sicherer als ein Auto sein, umweltfreundlich, schnell, einfach zu bedienen, erschwinglich und flexibler als herkömmliche Transportsysteme. Die Reisegeschwindigkeit des von Batterien angetriebenen Flugzeugs beträgt 322 km/h, die Reichweite 240 km und die Flugzeit eine Stunde. Das maximale Nutzlastgewicht wird mit 500 kg angegeben.

Das Flugzeug hat acht Kipp-Propeller, die an der Vorderseite der Canard-Hochdecker-Flügel montiert sind, wobei jeder Flügel vier Kipp-Propeller trägt. Der Haupt-Hochdeckerflügel befindet sich direkt über dem Passagierraum und hat Winglets. Das Heck des Flugzeugs verjüngt sich zu einer Kegelform, und der Heckflügel ist am Ende des Rumpfes angebracht und hat eine hohe, abgewinkelte Stütze, die sich zu einem Hochdecker-Heckflügel formt. Die Passagierkabine hat große Fenster, zwei Türen auf jeder Seite des Rumpfes mit hinteren Gepäckraumtüren.

Im März schließt die Limosa ihre erste Forschungspartnerschaft mit der kanadischen Non-Profit-Organisation MITACS und der Concordia University, um die Entwicklung der LimoConnect zu beschleunigen. Zu den geplanten Arbeiten gehören die aerodynamische Optimierung von eVTOL-Rotordesigns, deren akustische Wirkungsanalyse sowie die Analyse gekrümmter Flügel-Stabilisator-Strukturen aus Verbundwerkstoff. Das Unternehmen geht davon aus, daß das Flugzeug, das auch für Luftfracht konfiguriert werden kann, bis 2028 von der Transport Canada Civil Aviation (TCCA) zertifiziert sein wird.

Im Juli 2023 folgt das Design einer zweiter Version namens LimoConnect V2, die gegenüber dem Vorgänger mehrere wesentliche Verbesserungen aufweist. Die neue Konstruktion umfaßt ein effizienteres, verteiltes elektrisches Antriebssystem mit vier fünfblättrigen Kipprotoren an der Flügelvorderkante und vier festen, zweiblättrigen Auftriebsrotoren, zwei an der Flügelhinterkante und zwei am V-Leitwerk des Flugzeugs.

Das neu gestaltete Antriebssystem bedeutet, daß im Reiseflug nur die vier Kipprotoren eingesetzt werden, während die festen Rotoren nur im Vertikalflug und im Schwebeflug verwendet werden, wodurch die Anzahl der beweglichen Teile und Kippmechanismen um die Hälfte reduziert werden konnte.

Zu den weiteren Verbesserungen gehören ein neu gestaltetes Steuerflächen-System mit großen Fowler-Klappen, was konventionelle Starts von kurzen Landebahnen erlaubt; ein größerer Innenraum durch die Verlagerung der Tragflächen; sowie ein neues Avioniksystem, das mehr Sicherheit bietet. Die neuen Flügel sind außerdem rechteckiger und weniger gebogen, was das Design für die Fertigung weiter vereinfacht.

Nachdem das Team bislang zwei kleine Prototypen im Maßstab 1:8 und 1:10 gebaut und getestet hat, was auch in zwei kurzen Video-Clips festgehalten wurde, soll die Flugerprobung der LimoConnect V2 Originalmaßstab im Laufe des Jahres 2024 beginnen.

Über ein neues Hybrid-Flugzeug wird im Februar berichtet. Dabei handelt es sich um die ATL-100H des brasilianischen Unternehmens Desaer, die sowohl Turboprop-Triebwerke als auch Elektromotoren nutzt.

Das Flugzeug basiert auf dem Design der nicht-elektrischen ATL-100 des Unternehmens, die über eine Kabine verfügt, die entweder für Fracht oder für Passagiere konfiguriert werden kann. In letzterem Fall bietet sie Platz für 19 Passagiere und zwei Besatzungsmitglieder. Während der ATL-100 nur zwei 1.000 PS Turboprop-Triebwerke hat – eines an der Innenseite jeder Tragfläche –, verfügt die Hybridversion zusätzlich über zwei jeweils 111,5 kg schwere 350 kW Elektroantriebe von magniX an den Außenseiten der Tragflächen.

Die Elektromotoren sollen beim Start und im Steigflug den größten Teil des Schubs liefern, so daß die Turboprop-Triebwerke in dieser leistungsintensiven Phase des Flugs weniger Treibstoff verbrauchen. Wann die Desaer ATL-100H in Produktion gehen wird, ist noch nicht bekannt.

Im März 2022 nimmt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein neues Institut in Cottbus in Betrieb, das an elektrischen Antrieben forscht und bereits im Juni 2021 gegründet worden war. Als Schwerpunkte des Instituts für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe werden Luftfahrt, Energie, umweltverträgliche Mobilität, alternative Treibstoffe, innovative Antriebe und elektrisches Fliegen genannt. Partner sind das Center for Hybrid Electric Systems Cottbus (CHESCO), die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) sowie die Firma Rolls-Royce.

Ebenfalls im März veröffentlicht die Europäische Agentur für Flugsicherheit (EASA) den 179-seitigen Entwurf der technischen Spezifikationen für die Auslegung von Vertiports, die für die Flugsicherheit die besonderen Eigenschaften von bemannten Fluggeräten berücksichtigen, die vertikal starten und landen können. Er ist im Netz abrufbar (‚Prototype Technical Specifications for the Design of VFR Vertiports for Operation with Manned VTOL-Capable Aircraft Certified in the Enhanced Category‘).

Ein weiteres Design, das im März in den Blogs vorgestellt wird, trägt den Namen INSECTA und geht auf den aus Serbien stammenden und inzwischen in Deutschland lebenden Designer Marko Petrovic zurück, der bislang hauptsächlich durch seine Entwürfe hochkomplexer Armbanduhren bekannt ist.

Der fliegende Supersportwagen sieht aus wie eine überdimensionale Drohne, wird von vier Elektromotoren angetrieben und soll bis zu vier Erwachsene befördern können. Und indem die Rotor-Einheiten um 90° gedreht werden, lassen sie sich als Windturbinen nutzen, um das Fluggerät wieder aufzuladen. Weiter als bis zu dieser graphischen Darstellung ist das Projekt bislang aber nicht gediehen.

Vom April 2022 stammt der faszinierende Entwurf eines Solarflugzeugs des Industriedesigners Laszlo Nemeth (o. László Németh) und seinem Studio Lasky Design in Budapest. Der Designer hatte bereits in den Vorjahren Konzepte für einige Fluggeräte vorgelegt, die technisch allerdings weniger anspruchsvoll waren, wie 2016 das persönliche Luftfahrzeugs DEFLON; das mit Tandem-Flügeln und einem Hybridantriebssystem ausgestattete Modell IRRATIONAL sowie die Pipistrel Panthera-Adaption Tandem Wings von 2020; oder die Hybrid-Modelle X Tail und Rational II aus dem Jahr 2021.

Das aktuelle Passagierflugzeug-Design ist von Raubvögeln inspiriert, was sich auch in dem Namen Falcon Solar widerspiegelt. Um eine höhere Energieeffizienz in der Luftfahrt zu erreichen, zeichnet sich das Flugzeugkonzept durch große Flügel aus, die sich nach oben wölben und zusammen mit dem Rumpf einen beträchtlichen Auftrieb erzeugen und gleichzeitig eine große Oberfläche für die oben angebrachten Solarpaneele bietet.

Derzeit fehlen allerdings noch alle Spezifikationen und Details, wie dieses Flugzeug tatsächlich fliegen könnte. Als Beleg dafür, daß ein derartiges Konzept aber grundsätzlich möglich ist, verweist Nemeth auf das Solarflugzeug Solar Impulse, das im Juli 2016 eine Weltumrundung beendet – mit reiner Solarenergie.

Das Konzept des Falcon Solar wird derweil mit Hilfe von Strömungsberechnungen optimiert, und für Testflüge ist ein kleineres, ferngesteuertes Modell mit einer Spannweite von 4,80 m in Arbeit. Darüber hinaus ist die Implementierung eines vollautomatischen Aufladens in der Luft geplant. Für das Design des Falcon Solar wird  Nemeth im September 2023 mit dem Red Dot Design Award der Kategorie ‚Designkonzept - Mobilität und Transport‘ ausgezeichnet.

Im selben Monat April erscheint erstmals die im Jahr 2020 von in Orlando, Florida, gegründete Firma JetX LLC in den Blogs, als sie zwei Designs hochtechnologischer VTOL-Flugzeuge mit elektrischen Antriebssystemen vorstellt, die ein wenig an den mit schaufellosen Ventilatoren ausgestatteten Flugapparat J2000 der Firma Jetoptera Inc. von 2019 erinnern.

Die JetX ist noch nicht so weit, ein eigenes Flugzeug als Prototyp zu bauen, sondern beschäftigt sich bisher hauptsächlich mit der Entwicklung und Erprobung von leisen, modularen und nicht kippbaren Antriebssystemen, die den Schub von Rotorsystemen mit oder ohne Schaufeln ohne Kippen steuern. Zudem werden diverse Patente angemeldet.

Die Idee des Antriebsvektorsystems besteht darin, die Antriebseinheiten statisch in das Fahrzeug einzubauen und dann eine von mehreren verschiedenen Methoden zu verwenden, um den Luftstrom und die Schubkraft, die von ihnen ausgehen, nach unten zu leiten. JetX testet sowohl normale Ventilatoren als auch Fluidik-Antriebseinheiten, die Bauchklappen, externe Klappen, eine rotierende Schubvektorisierung und Kaskadenblätter verwenden.

Außerdem plant das Start-Up eine modulare und skalierbare Plattform zu entwickeln, auf der eine beliebige Anzahl verschiedener Flugzeuge entwickelt werden könnte. Eine solche Plattform würde Batterien, Antriebsoptionen, Avionik und einen flexiblen Rahmen umfassen, der mehrere Flugzeugkonfigurationen unterstützen kann. Sie würde es ermöglichen, daß verschiedene Entwürfe bereits zugelassene Komponenten gemeinsam nutzen, um die Zertifizierungskosten zu senken.

Auf der Homepage der JetX sind 2023 noch weitere ansprechende Designs zu sehen, über praktische Umsetzungsschritte ist jedoch nichts zu erfahren.

Mit dem im April gestarteten Forschungsprojekt Upcoming Drones Windfarm (o. Offshore Logistics Drones), das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wird, wollen der Energieversorger EnBW und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) untersuchen, ob Servicetechniker auch mit einem Air Taxi zur Arbeit auf Offshore-Windenergieanlagen auf hoher See fliegen können, während Werkzeug und Material zuvor von einer Schwerlastdrohne geliefert wurden. Der Service der riesigen Windturbinen ist derzeit noch vergleichsweise aufwendig und teuer.

Damit das Forschungsprojekt nicht in der Theorie endet, ist bereits ein umfassender Praxistest in Vorbereitung: die Offshore Drone Challenge (ODC), bei der Technologie-Akteure eingeladen sind, von den Forschungsergebnissen zu profitieren und die eigenen Produkte live vor der Fachpresse zu demonstrieren. Erste ODC-Workshops finden bereits im Herbst bei der Windleitmesse Hamburg Wind Energy 2022 statt. Im März 2023 werden die Aufgabenstellung und technischen Rahmenbedingungen ausgegeben und offiziell zur Anmeldung aufgerufen. Austragungsort der Vorführungen ist im Juni 2024 das Nationale Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme Cochstedt (CSO) in Sachsen-Anhalt.

Im Mai stellt das US-amerikanische Start-Up Ryse Aero Technologies LLC aus Ohio ein persönliches eVTOL-Flugzeug vor, das so konzipiert ist, daß es leicht in Serie zu produzieren, kostengünstig zu warten und einfach zu fliegen ist, was durch den Einsatz von auf künstlicher Intelligenz basierenden Flugalgorithmen und vereinfachten Kontrollsystemen ermöglicht wird. Nach nur 45 Minuten Training soll ein Benutzer mit dem Multikopter im Drohnenstil und einem einzigen Sitz in der Mitte bereits in die Luft gehen können – in den USA sogar ohne Pilotenschein, da das Fluggerät nach den FAA-Vorschriften für Ultraleichtflugzeuge klassifiziert ist.

Das Unternehmen verfügt bereits über einen funktionsfähigen Prototyp des Ryse Recon, der sechs unabhängige Elektromotoren mit Karbon-Propellern besitzt, die jeweils von einem schnell austauschbaren Batteriesatz angetrieben werden.

Der Firma zufolge soll die endgültige Version des Fahrzeugs weniger als 136 kg wiegen, eine Reichweite von bis zu 40 km haben, eine Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h erreichen und sowohl auf Land als auch auf dem Wasser starten und landen können. Detaillierte Spezifikationen sollen kurz vor der geplanten Markteinführung Anfang des Folgejahres veröffentlicht werden. Der Preis soll dann bei etwa 150.000 $ liegen.

Zu den möglichen Nutzern des Flugzeugs gehören Landwirte und Viehzüchter, die eine Menge Land zu bewirtschaften und eine Menge Arbeit an einem Tag zu erledigen haben, wie das Auffinden von entlaufenem Vieh und die Bodenuntersuchung. Je nach Verwendungszweck kann der ‚Quad der Lüfte‘ unterschiedlich konfiguriert werden – es könnte sogar ein Modell mit festen Flügeln für einen schnelleren und effizienteren Vorwärtsflug angeboten werden.

Im August veröffentlicht die Ryse Aerotech das Video des ersten bemannten Flugtest, der im Juni stattfand. Nun werden einige weitere Daten bekannt. Demnach wiegt der Recon mit seinem Aluminiumrahmen 130 kg und kann einen Insassen von bis zu 90 kg tragen. Die Reisegeschwindigkeit beträgt etwa 65 km/h, die Höchstgeschwindigkeit 93 km/h, und die Akkulaufzeit bis zu 25 Minuten, je nach Gewicht des Piloten und den vorherrschenden Windverhältnissen.

In den Folgemonaten führt die Firma zahlreiche öffentliche Flüge und Vorführungen auf Landwirtschaftsmessen durch, und auch auf der Consumer Electronics Show (CES) in Las Vegas im Januar 2023 wird der Ryse Recon ausgestellt – weitere Schritte sind abzuwarten.

In Deutschland wird in diesem Monat erstmals über das von Sebastian Seemann und Ivor van Dartel gegründete Münchner Start-Up Vaeridion GmbH berichtet, das ein batteriebetriebenes Flugzeug entwickeln will und hierfür bereit 3,2 Mio. € Risikokapital eingeworben hat. Die beiden Gründer hatte zuvor bei Airbus an dem E-Fan X des Jahres 2017 mitgearbeitet. Warum ihre Homepage nicht auch auf Deutsch angeboten wird, ist jedoch nicht erklärbar.

Nun plant die Firma einen Microliner mit elektrischem Antriebsstrang, der Platz für zwei Piloten und neun Passagiere bietet und wie ein gewöhnliches Flugzeug startet und landet, wobei nach aktuellen Berechnungen nur 650 m Landebahn benötigt werden. Wenn die für Ultra-Kurzstrecken gedachte Maschine aerodynamisch optimiert ist, soll sie mit schon heute marktgängige Batterien leistungsstark genug sein für eine Reichweite von 400 km plus Reserve. Um den Zulassungsprozeß zu vereinfachen, soll außer der perfekten Batterie-Flügel-Kombination nichts Neues gemacht werden.

Für eine Beteiligung an Vaeridion haben sich bislang die Münchener Risikokapitalfirma Vsquared Ventures, der Berliner Frühphaseninvestor Project A und der Investor Andreas Kupke entschieden.

Im Juni 2022 stellt das Londoner Unternehmen SkyFly in einem Video ein zweisitziges eVTOL-Flugzeug namens Axe vor, das eine Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h und eine Reichweite von bis zu 320 km verspricht und schon ab 2024 ausgeliefert werden soll. Bislang hat die Firma aber nur einen maßstabsgetreuen Prototypen von etwa halber Größe, mit dem der (fast) senkrechte Start, der Schwebeflug, der Vorwärtsflug und die senkrechte Landung demonstriert werden.

Auf dem Boden geparkt, sind die 5 m langen Flügel stark nach oben geneigt, was dem Axe ein etwas seltsames Aussehen verleiht. Allerdings ist der Axe kein herkömmliches Flugzeug; dynamisch gesehen ist er eher ein großer Multicopter. Er steigt an vier großen Propellern mit einem Durchmesser von 1,5 m senkrecht in die Höhe und neigt sich wie eine Drohne nach vorne, um eine horizontale Geschwindigkeit zu erreichen. Sobald er die für die Erzeugung von Flügelauftrieb relevante Geschwindigkeit erreicht, neigt sich das gesamte Fluggerät nach vorne, wodurch die Flügel während des Flugs waagerecht liegen.

Der Axe verwendet vier Propeller, die jeweils von zwei Motoren angetrieben werden, so daß Ausfälle von bis zu zwei Motoren abgedeckt sind. Der ausgewählte Geiger HPD50 Motor hat eine Spitzenleistung von 70 kW bei einem Gewicht von nur 15 kg. Während er von außen wie ein einziger Motor aussieht, befinden sich in Wirklichkeit zwei unabhängige 35 kW Motoren im Gehäuse, die unabhängig voneinander laufen und eine einzige Welle antreiben.

Auch das Flugkontrollsystem ist laut SkyFly vierfach redundant ausgelegt, ebenso wie zwei getrennte Akkupacks, falls einer den Geist aufgibt. Zudem verfügen die Tragflächen über Steuerflächen, mit denen sich eine konventionelle Landung durchführen läßt, wenn die Fluggeschwindigkeit hoch genug ist.

Mit einem 48 kWh Akkupack an Bord wiegt der Axe 428 kg, kann zwei Personen mit einem Maximalgewicht von 172 kg befördern und mit dem Batteriestrom bis zu 160 km weit fliegen.  Wenn die Batterie nicht durch einen vollständigen VTOL-Start verbraucht werden soll, kann das Fluggerät auf seinem dreirädrigen Fahrwerk einen konventionellen Start auf einer nur 50 m langen Startbahn durchführen. Eine Hybridvariante mit kleinerem Akkupaket nebst Generator zur Reichweitenverlängerung bietet eine Reichweite von bis zu 320 km.

Da der Axe mit einem normalen Starrflügler-Pilotenschein geflogen werden kann, positioniert die SkyFly das Flugzeug als Trainingsplattform für Piloten, die in den Lufttaxibetrieb einsteigen wollen. Die Firma nimmt schon Vorbestellungen zu einem Grundpreis von 175.000 $ (andere Quellen: 180.000 $) entgegen. Die Version mit erweiterter Reichweite kostet zusätzlich rund 60.000 $, und für einen ballistischen Fallschirm kommen nochmals 23.300 $ hinzu.

Im September unterzeichnet das in diesem Jahr von Yannick Erbs gegründete Luftmobilitätsunternehmen EVfly eine Absichtserklärung über den Kauf von drei Axe-Flugzeugen, mit einer Option auf fünf weitere, und leistet eine Anzahlung. Die EVfly beabsichtigt, den Betrieb zunächst in Thailand aufzunehmen, gefolgt vom Rest Asiens. Das Unternehmen arbeitet auch mit anderen eVTOL-Firmen zusammen, z.B. mit der französischen Ascendance Flight Technologies, deren hybrid-elektrisches Fluggerät ATEA in der Jahresübersicht 2018 präsentiert wurde.

Im Februar steigt Edwin Brenninkmeyer, Gründer der Servicefirma Oriens Aviation Ltd. mit Sitz in Großbritannien, mit einer ungenannten Summe als strategischer Investor bei Skyfly ein; die Zusammenarbeit mit der spanischen Embention im Bereich von Hochleistungs-Avioniksystemen und Motorsteuerungen beginnt; und indem die Air Courtage Assurances mit Skyfly kooperiert, wird sie zum ersten Anbieter, der weltweit private EVTOLs versichert.

Zeitgleich arbeitet die Partnerfirma Norco am Bau des Rumpfes, der Tragflächen und der Verbundstoffkomponenten des Axe. Der Rumpf wird in Sandwich-Bauweise hergestellt, wobei die äußeren Lagen aus gespreiztem Kohlefasergewebe und die inneren Lagen aus Kohlefaser-Aramid-Hybridmaterial bestehen. Dabei wird ein Rumpfgewicht von nur 35 kg angestrebt.

Im März wird Bill Minkoff, Gründer des Flugzeugvertriebs- und Servicezentrums AltiSky, als Investor und strategischer Partner gewonnen, und im Oktober wird der Flugsimulator für das Axe eVTOL fertiggestellt.

 

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