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Folie 1 > Vortrag > AutorDokumentname > 23.11.2004
Deutsche Gesellschaft für Luft- und RaumfahrtLilienthal-Oberth e.V.
Lufttransport der Zukunft
Joachim SzodruchWolfgang Grimme, Eike Stumpf
DLR
Folie 2 > Joachim Szodruch11.10.2007
Prolog
Sinn machen Prognosen als Diskussionsbasis für Möglichkeiten, die auf Basis von Anforderungen und Wünschen Hoffnung auf Erfüllung haben. Unsinn ist es, Prognosen direkt zu folgen:
Lord Kelvin, 1895: „Flugmaschinen schwerer als Luft wird es nie geben“,Andrej D. Sacharow (Vater der russischen Wasserstoffbombe) 1983: „Für den Individualverkehr wird das Auto durch ein batteriegetriebenes Fahrzeug auf mechanischen Beinen ersetzt, das weder die Grasnarbe verletzt noch asphaltierte Straßen benötigt“.
Sinn und Unsinn technischer Prognosen
Prolog
Folie 3 > Joachim Szodruch11.10.2007
Wellenreiterim
Hyperschall
Nurflügler
Luftkissen-Fahrzeug
(550km/h aufeig. Trasse)
VariablePfeilung
Autom. Steuerung/KünstlicheStabilität
Laminar-haltung
Pendelverkehrohne Platz-
reservierung
Flugzeug-Lebensdauer:10-15 Jahre
Netzwerkeelektronischer
Rechner
Überschall-LangstreckeMach 2,5-3,5
Überschall-Inlandsverkehr
in den USA
VSTOL-Flugzeuge
imLiniendienst
Die Welt im Jahr 1985 aus Sicht von Experten im Jahr 1964
Früher war alles besser, sogar die Zukunft
Prolog
New Scientist, 1964M.J. Lighthill, Direktor RAE. Satre, Tech.Dir. Sud-Aviation
Folie 4 > Joachim Szodruch11.10.2007
Über die Kraft der Erfahrungen und Vorstellungen
„Unsere Handlungen sind, mehr als wir selbst wissen, von unseren Vorstellungen über die Zukunft abhängig, und diese Vorstellungen basieren wiederum auf unseren Erfahrungen der Vergangenheit“Prof.Kristensen, Gen.Sekr. OECD
Wenn die Aktionen aus Erfahrungen und Erwartung erwachsen dann liegt diesem Tun in unserem Lande soviel Leere und damit Unsicherheit zugrunde, dass uns ein Erkennen der Realitäten und Trends unserer Gegenwart wie
das Aufspüren von Leit- und Wunschbildern für die Zukunft als Impulse und Stabilisatoren
dringend Not tun. Hans Josef Mundt, 1965
Prolog
Folie 5 > Joachim Szodruch11.10.2007
Prolog
Prognosen
Politik
Mathematik/Statistik
Para-psychologie
Prognosen
Fantasie
Erfahrung
Irrglaube
Intuition
Basis einer Prognose ~40%
~5%~15%
~15%~25%
Folie 6 > Joachim Szodruch11.10.2007
mit gegensätzlichen Interessen der Beteiligten
Einführung
Lufttransportsystem
FlughäfenWartungsfirmen
Airlines
Industrie
Passagier
Politik
Behörden
Gesellschaft
Flugsicherung
Komplexes System
Arbeitsplätze
Profit
Sicherheit
Niedrige Preise, Komfort
Marktanteil
Umweltschutz
Wirtschaftswachstum
Folie 7 > Joachim Szodruch11.10.2007
2000 2025 2050
GlobaleErderwärmung
1°C
Ende wirtschaflichverfügbares
Öl
1 Flug/Jahrpro Einwohner
PRC11.September
2001
Neue Reise-
standards
Multi-Modaler
Transport
WeitereAllianzen/Globali-sierung
Vision2020
IATA-ProjektCO2-neutralerLuftverkehr
2050
Branson:3Mrd.US$Programm
NeueLärm-
standardsChapter 4 Neue
Lärm-StandardsChapter 5
Globaler Umweltschutz-
vertrag
Europ.Emissions-
handel
SESARoperativ
Kapazitäts-grenze derFlughäfen
Erdbe-völkerung:
9 Mrd.
DoppelteAnzahl an
Flugzeugen
Treiber der Luftfahrtentwicklung
Mangel an Studenten/ Ingenieuren
Einführung
Mega-CityKonzentration
Folie 8 > Joachim Szodruch11.10.2007
Vision 2020
Einführung
Reduzierte TicketpreiseVerbesserte Wahlmöglichkeiten für PassagiereModerne FrachtsystemeUm 50% reduzierte Entwicklungszeiten
Qualität und Erschwinglichkeit
Umwelt
Sicherheit (Safety)
Sicherheit (Security)
CO2-Reduktion um 50%NOx-Reduktion um 80%Reduktion des Lärms um 50%Substantieller Fortschritt in Richtung “Grünes Flugzeug”
Effizienz
Drastische Reduktion von menschlichem VersagenReduktion der Unfallrate um 80%
3X Kapazitätserhöhung99% mit maximal 15Min. VerspätungWeniger als 15Min. am Flughafen vor Kurzstreckenflügen
Sichere Zugangskontrolle am Flughafen (Personen & Güter)Sichere Kontrolle entführter Flugzeuge
Sicher gegen terroristische Angriffe
Folie 9 > Joachim Szodruch11.10.2007
2000 2025 2050
GlobaleErderwärmung
1°C
Ende wirtschaftlichverfügbares
Öl
1 Flug/Jahrpro Einwohner
PRC11.September
2001
Neue Reise-
standards
Multi-Modaler
Transport
WeitereAllianzen/Globali-sierung
Vision2020
IATA-ProjektCO2-neutralerLuftverkehr
2050
Branson:3Mrd.US$Programm
NeueLärm-
standardsChapter 4 Neue
Lärm-StandardsChapter 5
Globaler Umweltschutz-
vertrag
Europ.Emissions-
handel
SESARoperativ
Kapazitäts-grenze derFlughäfen
Erdbe-völkerung:
9 Mrd.
DoppelteAnzahl an
Flugzeugen
Treiber der Luftfahrtentwicklung
Mangel an Studenten/ Ingenieuren
Einführung
Mega-CityKonzentration
Folie 10 > Joachim Szodruch11.10.2007
Level ofService
Einführung
Handlungsfelder
KapazitätSicherheit
(Safety)Effizienz
Ökologie
Ökonomie
Sicherheit(Security)
Folie 11 > Joachim Szodruch11.10.2007
HerstellProzesse
Einführung
Ökologische Herausforderungen
Land-verbrauch
EmissionenÖkologie
Recycling
Wartung
Lärm
CO2 NOx
Ruß
CO2
Folie 12 > Joachim Szodruch11.10.2007
CO2-Reduktion: Beeinflussbare (relevante) Parameter
~Trip FuelDistance
SFCM∞
WL/Dx
21%Ausrüstung/
Systeme
31%Struktur
37%Treibstoff
Gewicht11%
Nutzlast
Mittlere Flugeffizienz
10000ft
Reiseflughöhe
Technologiepotenzial
Therm.Wirkungs-
grad Spez.Treibstoff-
verbr. Vortriebs-Wirkungs-
grad
3%Interferenz-widerstand
35%InduzierterWiderstand
55%Reibungs-widerstand Wider-
stand 3%ParasitärerWiderstand4%
Wellen-Widerstand
Folie 13 > Joachim Szodruch11.10.2007
Flugzeugspezifisches Technologiepotenzial
Systeme(Brennstoff-
Zelle) -3% CO2
SynthetischesKerosin
Gewichts-Reduktion 15%(Primärstruk.)
-5% CO2
Gewichts-Reduktion 30%(Primärstruk.)
-15% CO2
Strömungs-kontrolle-5% CO2
Laminar-haltung
-15% CO2Konfiguration
-5% CO2
Triebwerkmit
-60% NoxTriebwerkmit
-15% CO2
Triebwerkmit
-35% CO2
Systeme
Triebwerk
Struktur
Aerodynamik
-50% CO2 -100% CO2
2010 20502000 2020 2030 2040
Systeme-5% CO2
Technologiepotenzial
Folie 14 > Joachim Szodruch11.10.2007
Flugführung
Betrieb
Technologiepotenzial durch optimierten Betrieb
SESAR-12% CO2
„Free-Flight“-6% CO2
Formations-flug (Langstr.)
-10% CO2
Luftbetankung(Langstrecke)
-25% CO2
Effizienzsteig.Airlines 10 Jahre
-2% CO2
-50% CO2 -100% CO2
2010 20502000 2020 2030 2040
4 DRoutenplanung
-3% CO2
Technologiepotenzial
Folie 15 > Joachim Szodruch11.10.2007
Technologieauswirkung
Prognosen
Politik
Mathematik/Statistik
Prognosen
Basis einer Prognose
Folie 16 > Joachim Szodruch11.10.2007
Auslastungsgrade: Interkont. 80%, Kont. 70%
Nutzungsdauer: Langstreckenflugzeuge (30 Jahre), Kurzstrecke (25 Jahre)
Berücksichtigung von Passagier + Combi-Versionen
Berücksichtigte Flugzeugtypen: A300, A310, A320er Familie, A330, A340, B717, B727, B737 Classic und NG, B747, B757, B767, B777, MD11, MD80, MD90, DC9, DC10
Treibstoffverbrauch pro Blockstunde anhand BADA Online Tool, APC Cruise
Average Seat Calculation = Sum of Seats : Current Fleet In Service/In Storage
Zurückgelegte km pro Blockstunde: Widebody 720km, Single Aisle 454km (berechnet anhand OAG-Flugplan)
Blockstunden pro Flugzeug bleiben zukünftig konstant auf dem Wert von 2005/6
Basisannahmen
Technologieauswirkung
Folie 17 > Joachim Szodruch11.10.2007
Technologieauswirkung - Extrapolation bis 2050
Technologieauswirkung
2000 2010
300
100
0
200
Index (100 = Jahr 2000)
2020 2030 2040 2050
400
500
Verkehrsleistung
ohne neueFlugzeuge
KonstantesWachstum
Treibstoff-verbrauch
Folie 18 > Joachim Szodruch11.10.2007
Mögliche Flugzeugprojekte bis 2050
LH2-Demonstrator
Solares LH2-Produktions-
prinzip
New Short Range
NewLong Range
New LargeAircraft
Propfan-Flugzeug
X48BFrachter
Überschall-transport
Überschall-Business
Jet
2010 20502000 2020 2030 2040
Technologieauswirkung
Folie 19 > Joachim Szodruch11.10.2007
Annahmen zu sicheren Flugzeugprojekten bis 2050
2010 20502000 2020 2030 2040
Technologieauswirkung
Nachfolger Airbus 320Nachfolger Airbus 340
Nachfolger Boeing 747-8Nachfolger Boeing 737NG
Airbus 380Airbus 350
Boeing 787
Boeing 747-8
A300/A310Airbus 320
Airbus 330Airbus 340
Boeing 777B767
757
B747Boeing 737NG
Folie 20 > Joachim Szodruch11.10.2007
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
Alter Flottenbestand
Angenommene Flottenentwicklung bis 2050
Technologieauswirkung
Menge der neuen Flugzeuge im Betrieb
Gesamte Flotte
Folie 21 > Joachim Szodruch11.10.2007
Technologieauswirkung - Extrapolation bis 2050
Technologieauswirkung
2000 2010
300
100
0
200
Index (100 = Jahr 2000)
2020 2030 2040 2050
400
500
Verkehrsleistung
ohne neueTechnologie
mit neuerTechnologie
-50% CO2durch Flgz.
KonstantesWachstum
Treibstoff-verbrauch
-50% CO2durch Flgz.
&- 2% Betrieb-10% ATM
Folie 22 > Joachim Szodruch11.10.2007
Miterfinder der objektorientierten Programmierung und der fensterbasierten grafischen Bedienoberflächen
(Alan Kay)
Forschung
Folie 23 > Joachim Szodruch11.10.2007
Luftfahrtforschungsgebiete des DLR
Politik
Flugphysik25%
FlugführungFlughafen
20%
Luft-transport-konzepte
Triebwerke15%
Struktur/Materialien
10%
WetterUnd Klima
10%
Systeme& Kabine
10%
Aerodynamische Systeme und Strömungskontrolle, Virtuelles Flugzeug und neue Konfigurationen
Flexibles Flugzeug
Virtuelles Trieb-werk, Verdichter, Turbine, Fan, Brenn-Kammer, Validierung
Sicherer FlugverkehrFaktor Mensch
Flughafennahbereich
Schadstoffarmer und leiser
Flugverkehr, Wirbelschleppe
Materialien, Struktur,Simulation und Validierung
Helikopter10%
DLR-Forschungsprogramm
Folie 24 > Joachim Szodruch11.10.2007
Systeme
Triebwerk
Struktur
Aerodynamik
Beispiele des DLR zu optimierten FlugzeugsystemReferenz Vision 20202000 2006 2013
Brenn-stoffzelle
Laminar-haltung
Fandesign-5% CO2
CFK(Black Metal)
Brenn-Stoffzelle3% CO2
KonzeptIntegration
(Getriebefan)-15% CO2
CFK-4% CO2
-Laminar-haltung15% CO2
DLR-Forschungsprogramm
Folie 25 > Joachim Szodruch11.10.2007
AMAN/DMAN-0,5% CO2
2000 2006
Flugführung
Flughafen-betrieb
Beitrag des DLR zu optimierten BetriebReferenz Vision 2020
AMAN/DMAN-1,0% CO2
Rollverkehrs-management
-0,5% CO2
Rollverkehrs-management
-1% CO2
2013
DLR gesamt-10% CO2
DLR gesamt DLR gesamt-35% CO2
DLR-Forschungsprogramm
Folie 26 > Joachim Szodruch11.10.2007
2005 2010
Europäische Kompetenzerweiterung
Gründung ATone (DLR/NLR)Gründung Winkanal-Allianz
ATA (DNW / ONERA)Etablierung des europ. Key
Laboratory Aeroelastik (DLR / ONERA)
InterneKompetenzerweiterung
Etablierung FLT Lufttransportkonzepte
Etablierung Human FactorsEinrichtung CASE
Infrastruktur:Flugzeuge
Integration ATRA A320 in DLR-FlugbetriebIntegration HALO in
DLR-Flugbetrieb
Zeitplan – Schwerpunkt Luftfahrt
DLR-Forschungsprogramm
Folie 27 > Joachim Szodruch11.10.2007
LTS(Lufttransportsystem)
LTS(Lufttransportsystem)
Systemkonzepte
QSTOLQSTOL HELIXXHELIXX AdvancedLong RangeAdvanced
Long RangeBusiness Travel
2040Business Travel
2040Virtuelle Integrierte
Produkte - VIP
Numerische SimulationNumerische Simulation
Experimentelle Boden-SimulationExperimentelle Boden-Simulation
Verfikation und Validierung am FlugzeugVerfikation und Validierung am Flugzeug
Technologie„Enabler“
FlugzeugFlugzeug
Flugführung & FlughafenwesenFlugführung & Flughafenwesen
Technologien Zelle Systeme TriebwerkZelle Systeme Triebwerk
DLR-Systemansatz
ACARE fordert die Betrachtung des Gesamtsystems
DLR-Forschungsprogramm
Folie 28 > Joachim Szodruch11.10.2007
QSTOL
Quiet Short Take-Off and Landing TransportsystemNutzung citynaher Flughäfen, Lärmarme An-/AbflugverfahrenOptimierung Hochauftrieb, Verkürzung der EntwicklungszeitenSteigleistungenReisefluggeschwindigkeit, Propfanantriebe?PilotenassistenzsystemeKurze Turnaround-ZeitenLärm
DLR Forschungsprogramm - VIP
Folie 29 > Joachim Szodruch11.10.2007
Systemkonzept50/20
Systemkonzept Lufttransport 50/20
Ziel: Gesamtsystem-Konzepte für 2020 mit 50% Treibstoffreduktion
Deutsche Forschungsinitiative
Folie 30 > Joachim Szodruch11.10.2007
ARL
Advanced Long Range Transportsystem
DLR Forschungsprogramm - VIP
Effiziente LangstreckenkonfigurationenSpezialisierte FrachtflugzeugkonfigurationenKlimaoptimiertes Fliegen Kabinenkomfort, Physiologie, Psychologie, TelemedizinBreitbandkommunikationFrachtflugzeuge auch für Single (Zero) Pilot Operationusw.
Folie 31 > Joachim Szodruch11.10.2007
Systemkonzept100/50
Systemkonzept Lufttransport 100/50
Ziel: Gesamtsystem-Konzepte für 2050 für emmissionsfreies Fliegen
Deutsche Forschungsinitiative
Folie 32 > Joachim Szodruch11.10.2007
Pionier-forschung
Pionierforschung
Ziel: Entwicklung von Ideen für innovative Ansätze als Vorraussetzung für zukünftige Technologiesprünge
Deutsche Forschungsinitiative
Folie 34 > Joachim Szodruch11.10.2007
MultidisziplinäresTechnologie-Verbundprogramm
„Enabler“
Pionier-forschung
Systemkonzept50/20
Systemkonzept100/50
Nachwuchs-initiative
Infrastruktur
Budget
Vorschlag für eine Forschungsinitiative
Deutsche Forschungs-
initiative
Deutsche Forschungsinitiative
Folie 35 > Joachim Szodruch11.10.2007
Nachwuchs-initiative
Nachwuchsinitiative
Visionen und Motivation für JugendlicheAusbildung und Forschung an UniversitätenErhöhung der Studentenzahlen in relevanten DisziplinenNachhaltige Qualität bei Ingenieuren und Wissenschaftlern:
National und europäisch orientiertes CurriculumSystem Ansatz im Lufttransport
Deutsche Forschungsinitiative
Folie 36 > Joachim Szodruch11.10.2007
Infrastruktur
InfrastrukturEntwicklung und Betrieb von Simulations- und Validationsanlagen:
Computersimulation (CASE)Windkanäle (ETW / DNW / ATA) TriebwerkprüfständeStruktur- und MaterialprüfungenFlugversuche (ATRA / FHS / HALO)Simulationsanlagen für Flugführung (Tower Simulator, CDM, …)
Zertifikation und Qualifizierung
Deutsche Forschungsinitiative
Folie 37 > Joachim Szodruch11.10.2007
DFG-Programm EU-Rahmenprogramm
Förderungsstruktur (Status Quo)
DLR-Luftfahrtprogramm
Bundes- und Landesinitiativen
LuFo-Programm
Deutsche Forschungsinitiative
Folie 38 > Joachim Szodruch11.10.2007
MultidisziplinäresTechnologie-
Verbundprogramm
Pionierforschung
DFG-Programm EU-Rahmenprogramm
DLR-Luftfahrtprogramm
Bundes- u. Landesinitiativen
LuFo-Programm
50/20
100/50
Einbindung der Forschungsinitiative
Deutsche Forschungsinitiative
Folie 39 > Joachim Szodruch11.10.2007
Nationale Forschungsinitiative
LuFoIndustrieforschung
Universi-täten
Groß-forschung
Industrie
Syst
emko
nzep
te
Trilat. MemorandumGrundlagen
Industrie
Groß-forschung
UniversitätenPi
onie
rfors
chun
g
Deutsche Forschungsinitiative
Folie 40 > Joachim Szodruch11.10.2007
Nächste Schritte
Multidisziplinäres VerbundprogrammSystemkonzept Lufttransport 50/20 Systemkonzept Lufttransport 100/50Pionierforschung
Integrierte Nachwuchsförderung/Infrastruktur
Finanzielle Beteiligung von DFG, DLR, BMWi, BMVBS, BMU, BMBF, IndustrieAnteilige Finanzierung durch europäische Programme (7.FP inkl. ERC)
Einrichtung einer Arbeitsgruppe aus und BDLI plus Lufo-Beirat und Trilateralem Memorandum
Forschungsprioritäten, Ziele, Roadmaps, Zeitplanung, Infrastruktur mit nationaler Perspektive für LufttransportsystemPartneridentifikationDefinition der technischen/industriellen/betrieblichen Anforderng.Organisation
Deutsche Forschungsinitiative
Folie 41 > Joachim Szodruch11.10.2007
Angesichts der Tatsache, dass die Menschheit nicht fähig ist, aus den Fehlern der Vergangenheit zu lernen, dürfen wir uns in Zukunft keine Fehler mehr leisten." - Ernst Ferstl
Herzlichen Dank fHerzlichen Dank füür Ihre Aufmerksamkeitr Ihre Aufmerksamkeit
Folie 42 > Joachim Szodruch11.10.2007
Alle reden immer noch davon,
dass Sie es gewagt haben
einen Vortrag zum Thema
„Lufttransport der Zukunft“ zu halten
Folie 43 > Joachim Szodruch11.10.2007
VIP HELIXX
VIP Business Travel
Virtual Integrated Products
Lärm/VibrationKomfortEnhanced VisionPilotenassistenzAllg. AllwetterfähigkeitGeschwindigkeitusw.
Einsatz von Business A/CLärm innen/außenJets hoher Geschwindigkeit (Überschall?)Propellerantriebe für KurzstreckeneinsatzNutzung kleiner Flugplätze, Remote Tower Operationsusw.
Technologiepotenzial
Folie 44 > Joachim Szodruch11.10.2007
Einbindung der Forschungsinitiative
LuFoIndustrieforschung
Universi-täten
Groß-forschung
Industrie
Anw
endu
ngso
rient
ierte
Fors
chun
g
Trilat. MemorandumGrundlagen
Industrie
Groß-forschung
UniversitätenFoku
s au
f Pio
nier
fors
chun
g
DeutscheForschungs-
initiativeUniversi-
täten
Groß-forschung
Industrie
Industrie
Groß-forschung
Universitäten
Deutsche Forschungsinitiative
Folie 45 > Joachim Szodruch11.10.2007
* Programmleitung mit Experten der Verbundpartner, die die Vernetzung sicherstellen.
Universitäten und andere
Forschungs-institute
DLR-Institute
IndustrieFluglinien
Flugsicherung
Flughäfen
Multidisziplinäres Technologieverbund-ProgrammLufttransport 2020 / 2050
Interdisziplinärer Expertenkreis• Planung• Steuerung• Überwachung
Projektentwicklung• Ergebnisintegration • Bewertung
Programmstruktur - Organisation
Programmleitung *
Deutsche Forschungsinitiative
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