„Jetzt geht es um große Lösungen“

Professor Rolf Henke, Vorstand Luftfahrt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), hält Solartechnik und Elektromotoren bei großen Passagierflugzeugen derzeit noch für Utopien. Aber er wünscht sich mehr Mut für revolutionäre Entwicklungen.

05.2015 | Autorin: Eleonore Fähling

Autorin:
Eleonore Fähling ist Chefredakteurin des AEROREPORT und seit mehr als 15 Jahren verantwortlich für die MTU-Mitarbeiterzeitung. Davor war sie PR-Journalistin für technische Themen und im Lektorat eines Sachbuchverlags tätig.

Herr Professor Henke, in der Öffentlichkeit erregt die Weltumrundung des Solarflugzeugs Solar Impulse 2 gerade viel Aufsehen. Liegt in der Solarkraft die Zukunft der Luftfahrt?

Professor Rolf Henke: Das ist sicher ein eindrucksvolles Projekt, bei dem das DLR im Übrigen die aeroelastischen Bodentests durchgeführt hat. Einen kommerziellen Ein­satz von Solarenergie zum Antrieb von Passagierflugzeugen mit mehr als zehn Sitzen kann ich mir in absehbarer Zeit aber nicht vorstellen. Wo Sonnenkraft allerdings eingesetzt werden kann, ist bei der Herstellung von Kraftstoffen. Daran wird schon gearbeitet.

Und wie schaut es mit Elektroantrieben aus – ein anderes breit diskutiertes Thema?

Henke: Bei diesem Thema macht sich im Straßenverkehr gerade eine gewisse Er­nüchterung breit, denn die Reichweite der Fahrzeuge ist noch zu gering. In der Luft­fahrt kann es aber ein spannendes Thema für Zwei- bis Viersitzer werden. Airbus hat bereits zusammen mit Diamond Aircraft und Siemens den weltweit ersten seriell-hybriden Motorsegler entwickelt sowie den elektrischen Zweisitzer E-Fan. Aber bis elektrische Antriebe in großen Passagierjets eingesetzt werden können, benötigen wir nicht nur eine, sondern noch mehrere Generationen von Batterieentwicklungen. Die Schubkraft eines GE90s, Antrieb der Boeing 777 und derzeit größtes Triebwerk der Welt, entspricht ungefähr einer Stromleistung von 70 Megawatt. Zum Vergleich: 70 Megawatt Leistung soll der größte privat betriebene Solarpark der USA bringen, den Apple in Arizona bauen will. Auch der Fluglärm von Elektroflugzeugen ist ein Thema, denn der Großteil des Lärms beim Triebwerk kommt vom Fan, und den bräuchte man auch mit einem Elektroantrieb.

Woran wir beim DLR arbeiten, ist der verstärkte Einsatz von Elektrizität für Bord­energie­systeme. Das so genannte More Electric Aircraft ist ein Flugzeug, in dem aus der Triebwerksenergie gewonnener elektrischer Strom als Antriebsquelle für be­stimmte Subsysteme dienen soll, die heute hydraulisch oder pneumatisch funk­tionieren. Damit werden etwa Flügelklappen bewegt oder heiße Luft aus dem Trieb­werk als Vereisungsschutz auf die Flügel gepumpt. Elektrisch betriebene Systeme sparen Energie und durch geringeres Gewicht auch Kraftstoff. Das halte ich für sehr sinnvoll.

„Drastische Verbesserungen beim Fluglärm sind notwendig, wenn wir nicht die Akzeptanz in der Bevölkerung gefährden wollen.“

Professor Rolf Henke, Vorstand Luftfahrt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Im DLR laufen die Fäden der deutschen Luft- und Raumfahrtforschung zusammen. Welche Themen rund um das Gesamtsystem Flugzeug beschäftigen Ihr Forschungszentrum derzeit vorrangig?

Henke: Wir beschäftigen uns mit dem gesamten Luftverkehrssystem, das sich in drei Ebenen gliedern lässt. Auf der Lufttransportebene werden beispielsweise lärmarme Ab- und Anflugverfahren und klimaoptimierte Routen untersucht. Solche neuen Verfahren haben Auswirkungen auf die nächste, die Gesamtflugzeugebene, bei der es um das Flugzeug an sich geht, also um Entwurfsprozesse sowie die Integration von Komponenten. Daraus ergeben sich dann wiederum Anforderungen an neue Tech­nologien, die auf der dritten, nämlich der Komponentenebene, die Entwicklung neuer Komponenten, Technologien und neuer Materialien beeinflussen. Diese Arbeiten inner­halb und zwischen den drei Ebenen machen die Gesamtsystemfähigkeit des DLR in der Luftfahrtforschung aus.

Professor Rolf Henke Ein Vordenker der deutschen Luftfahrtbranche

Seit November 2010 verantwortet Prof. Rolf Henke im Vorstand des Deutschen Zen­trums für Luft- und Raumfahrt den Bereich Luftfahrt. Der studierte Luft- und Raum­fahrt­techniker absolvierte eine beeindruckende Karriere in Wirtschaft und Wissenschaft. Bei Messerschmitt-Bölkow-Blohm (heute Airbus Operations GmbH) forschte er seit Mitte der 1980er Jahre insbesondere zur Laminartechnologie. Ab 1992 leitete er alle Airbus-Programme auf diesem Gebiet, ehe er 1998 die Führung des nationalen Leitkonzeptes Adaptiver Flügel (ADIF) übernahm. Ab 2000 verantwortete er die Airbus-Hochauf­triebs­technologie und übernahm ab 2002 zusätzlich die Leitung der EU-Technologieplattform AWIATOR (Aircraft Wing with Advanced Technology Operation) zur Flügeltechnologie­entwicklung.

2006 wechselte der Westfale als Professor an die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen und übernahm dort den Lehrstuhl als Leiter des Instituts für Luft- und Raumfahrt (ILR). An der RWTH baute Henke Entwurfs-, Bewertungs- und Simulationsfähigkeiten sowie eine Anlage zu Flugzeuglärm-Feldmessungen auf. Der Professor aus Leidenschaft initiierte neue Lehrveranstaltungen im Bereich Flugzeug­entwurf und Flugzeugsystemtechnik und setzt seine Lehrtätigkeit auch als DLR-Vorstand fort. Seit 2013 ist er zudem Präsident der Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raum­fahrt – Lilienthal-Oberth e.V. (DGLR), die wissenschaftlich-technische Dachorganisation und das Aktions- und Informationsforum für die Luft- und Raumfahrt in Deutschland.

Wo und wie gibt es die größten Fortschritte in der Luftfahrtentwicklung?

Henke: Der Fortschritt liegt im Verständnis. Je besser wir beispielsweise die Entsteh­ung von Wirbelschleppen verstehen, desto genauer können wir Start- und Landerouten oder Abstände zwischen den Flugzeugen berechnen, was wiederum zu effizienteren und umweltverträglicheren Ab- und Anflugverfahren führt. Je mehr wir über Zirrus­wolken wissen, die aus Kondensstreifen entstehen, desto mehr erfahren wir auch darüber, wie der Luftverkehr sich auf das Erdklima auswirkt und an welchen tech­nischen Verbesserungen wir arbeiten müssen, um die Auswirkungen zu verringern. Und natürlich: Je besser wir Materialien und Strukturen im Triebwerk verstehen, desto mehr lässt sich das Triebwerksgewicht und damit der Kraftstoffverbrauch des Flug­zeugs reduzieren.

Welche Reduktionen beim CO2-Ausstoß, beim Kerosinverbrauch und bei der Lärmbelastung halten Sie in den kommenden Jahren für realistisch?

Henke: Die Luftfahrt war der erste Bereich, der sich vor 15 Jahren auf europäischer Ebene gemeinsame Ziele gegeben hat: „European Aeronautics – A Vision for 2020“. Das Jahr 2020 ist nicht mehr fern, und wir sind auf gutem Weg, eine ganze Reihe dieser Ziele zu erreichen. Inzwischen gibt es bereits ein Update davon, Flightpath 2050, an dem das DLR mitgearbeitet hat. Bis 2050 wollen wir eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und des Kohlendioxidausstoßes um 75 Prozent erreichen, ver­glichen mit einem Flugzeug im Jahr 2000. Der Stickoxidausstoß soll um 90 Prozent sinken, der Lärm um 65 Prozent. Diese Ziele halte ich für realistisch, wenn die not­wendigen Anstrengungen unternommen werden.

„Große Entwicklungsschritte brauchen allerdings auch Mut und vor allem Entschlusskraft, in der Politik ebenso wie in den Unternehmen.“

Professor Rolf Henke, Vorstand Luftfahrt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Kraftstoff, Abgas, Lärm: Auf welchem Gebiet muss am meisten getan werden?

Henke: Angesichts des weltweit wachsenden Luftverkehrs gibt es ein Thema, das Vorrang hat: Fluglärm. Hier sind drastische Verbesserungen notwendig, wenn wir nicht die Akzeptanz in der Bevölkerung gefährden wollen. Handlungsbedarf besteht aber auch bei einer ganzen Reihe anderer Themen. Das gilt zum Beispiel für die Boden­prozesse – von der Fahrt zum Flughafen über Passagier- und Frachtströme bis zur Instandhaltung. Ein wichtiges Thema ist auch der gesamte Produktlebenszyklus von Fluggeräten. Eins der Flightpath 2050-Ziele ist beispielsweise die Recyclingfähigkeit von Flugzeugen. Gerade bei den neuen Modellen, die zu mehr als der Hälfte aus Faserverbundmaterialien bestehen, sind wir von diesem Ziel noch weit entfernt.

Was treibt den Fortschritt in der Luftfahrt an?

Henke: Meiner Ansicht nach sind wir mit den einfachen Lösungen und schnell zu erreichenden Fortschritten durch; die niedrig hängenden Früchte haben wir alle gepflückt. Jetzt müssen wir große Lösungen finden und das auch groß angehen, beispielsweise mit ganz neuen Materialien für belastbarere Flügel oder mit einem besseren Verständnis für Belastungen und Drücke im Triebwerk zur Reduktion der Triebwerksstufen. Wir denken auch über die Resilienz des Systems Lufttransport nach, damit dieses bei einem Teilausfall nicht vollständig zusammenbricht. Genau dies geschah beim Vulkanausbruch 2010 in Island, der bekanntermaßen den gesamten europäischen Luftverkehr lahmlegte.

Große Entwicklungsschritte brauchen allerdings auch Mut und vor allem Entschlusskraft, in der Politik ebenso wie in den Unternehmen.

Welche Rolle spielt der Forschungsstandort Deutschland in diesem Zusammenhang?

Henke: Er kann eine zentrale Rolle spielen. Das DLR ist eine der größten europäischen Forschungseinrichtungen, dessen wissenschaftliche Arbeiten interdisziplinär ver­bunden sind, die Voraussetzungen sind also gegeben. Es braucht nun eine enge Zusammenarbeit der Unternehmen und der Politik mit der Forschung sowie den politischen Willen, diese zentrale Rolle spielen zu wollen, um die technologische Gesamtsystemfähigkeit für die Luftfahrt zu erhalten.

Gibt es dafür überhaupt ausreichend Nachwuchskräfte?

Henke: Der Rückgang bei den Geburtenraten in Deutschland macht sich heute eher bei den Fachkräften als bei den Ingenieuren bemerkbar. An den Hochschulen haben wir derzeit noch genug Zulauf, aber das kann sich ebenfalls ändern. Die Unternehmen sind hier gefragt, beispielsweise bei Konzepten für lebenslanges Lernen. Schon heute gehen wir nicht mehr nach Ausbildung oder Studium in einen Beruf, den wir dann die nächsten 40 Jahre ausüben.

Ein großes Problem sehe ich bei der Erfahrung. In meiner Zeit bei Airbus habe ich die Endphase der Entwicklung der A320 mitbekommen, dann die Arbeit an der A330 und A340, die A380 und schließlich den Beginn des A350-Programms. Diese jüngste Neuentwicklung von Airbus ist nun auch schon im Liniendienst. Wenn Airbus in fünf oder zehn Jahren mit der Entwicklung eines komplett neuen Flugzeugs beginnt, kommen möglicherweise Mitarbeiter zum Einsatz, die das noch nie gemacht haben, obwohl sie schon seit 20 Jahren im Beruf sind.

Braucht es auch weiterhin einen so langen Atem, um neue Technologien zu entwickeln und damit Geld zu verdienen?

Henke: Ja, die Entwicklungszeit bei Fluggeräten wird im Vergleich zu anderen Bran­chen immer relativ lang sein. Bis zur Indienststellung eines neuen Triebwerks oder Flugzeugs sind etwa zehn Jahre Vorentwicklung und fünf Jahre bis zur Prototypenreife nötig, davon ein bis zwei Jahre Flugerprobung. In dieser Zeit werden Milliarden Euro vorfinanziert, die sich aufgrund der relativ geringen Stückzahlen erst nach einigen Jahren amortisieren. Diese Investitionen sind jedoch sehr lohnenswert, wie man an den Auftragsbüchern der Hersteller erkennt, die auf Jahre hinaus gefüllt sind. Trotz­dem gibt es Forschungsanstrengungen, um die Entwicklungszeiten und damit die notwendigen Investitionen zu reduzieren, beispielsweise das „virtuelle Produkt“, zu dem am DLR geforscht wird.

Welchen Einfluss haben Fortschritte in der Raumfahrt auf die zivile Luftfahrt?

Henke: Sie haben einen hohen Einfluss, denken Sie nur an das Apollo-Programm, bei dem Ingenieure und Techniker zum ersten Mal ein konzertiertes Projektmanagement eingeführt haben. Oder die Satellitenunterstützung für den Luftverkehrsbetrieb. Eines sehr fernen Tages werden unsere Nachkommen vielleicht in Hyperschallflugzeugen fliegen, so dass Luft- und Raumfahrt miteinander verbunden sein werden. Beim DLR arbeiten Luftfahrt- und Raumfahrtforschung häufig Hand in Hand.

Sie sprechen selbst vom Hyperschallflugzeug. Wie wird sich das Fliegen in der zweiten Jahrhunderthälfte generell verändern?

Henke: Es wird hoffentlich leiser, komfortabler und nachhaltiger sein. Zunehmend dürften auch unbemannte Systeme, etwa im Lufttransport, zum Einsatz kommen. Die meisten Entwicklungen werden auf absehbare Zeit jedoch evolutionär sein, nicht revolutionär. Ich sehe derzeit beispielsweise kein Überschallflugzeug, mit dem man an einem Tag von Europa nach Amerika und wieder zurück fliegen könnte, es sei denn, die neuen „Milliardäre“, also Mega-Unternehmen wie Google oder Alibaba, würden ein solches Flugzeug einfordern.

Und was ändert sich für mich als Passagier in den kommenden 40 Jahren?

Henke: Wenn ich zurückblicke auf meinen ersten Flug im Jahr 1970, hat sich aus der Sicht eines Passagiers gar nicht so viel verändert. Die Flugzeuge sind leiser, die Kabinen komfortabler, aber von den großen technischen Entwicklungen der letzten Jahre beim Kraftstoffverbrauch, Lärm oder bei der Wartung bekommt man an Bord ja eher wenig mit. Was sich aber verbessern kann, sind die Bodenprozesse, denken Sie nur an die derzeit zeitraubenden Sicherheitskontrollen. Auch bei der Vernetzung der Fortbewegungsmittel, also etwa von der Straße auf die Schiene zum Flieger, gibt es noch großes Verbesserungspotenzial. Da braucht es pfiffige Lösungen. Und Mut und Entschlusskraft, um sie umzusetzen.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

  • Rund 8.000 Mitarbeiter arbeiten am Hauptsitz Köln und 15 weiteren deutschen Standorten. Dazu gehören zwei eigene Flugbetriebe in Braunschweig und Oberpfaffenhofen bei München.
  • Büros in Brüssel, Paris, Tokio und Washington, D. C. koordinieren die Zusammenarbeit mit internationalen Partnern.
  • 32 DLR-Institute entwickeln in zahlreichen Projekten zur Zukunft der Luft- und Raumfahrt umweltverträgliche Technologien für Energieversorgung, Mobilität, Kommunikation und Sicherheit.
  • Das DLR betreibt die größte zivile Flotte von Forschungsflugzeugen und –hubschraubern in Europa – von der A320ATRA bis zur Cessna 208B, darunter auch ein ausschließlich mit Brennstoffzellen angetriebenes Flugzeug.
  • Zu den Aufgaben des DLR gehört auch die Koordination und Umsetzung der deutschen Raumfahrtaktivitäten, beispielsweise Beteiligungen an internationalen Missionen.
  • Erste Vorgängergesellschaft war die Modellversuchsanstalt für Aerodynamik der Motorluftschiff-Studiengesellschaft in Göttingen, gegründet 1907.
  • 1969 wurde in der Deutschen Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt (DFVLR) die stark zersplitterte deutsche Luft- und Raumfahrtforschung gebündelt.
  • 1997 ist die DFVLR mit der Deutschen Agentur für Raumfahrtangelegenheiten (DARA) zum Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) fusioniert.
MTU-Newsletter
MTU-Newsletter

Unser Newsletter informiert Sie regelmäßig über Hochtechnologie und exzellenten Service „made by MTU“. Wir blicken aber auch über den Tellerrand hinaus auf allgemeine Luftfahrtthemen.

Diese Artikel könnten Sie auch interessieren:

Forschungs­flüge für das Klima

03.2018 | Die DC-8 der NASA und die A320 ATRA des DLR testen gemeinsam die Ab­gas­ent­wicklung von Bio­sprit. AEROREPORT-Autor Andreas Spaeth berichtet direkt aus dem Flug­zeug über die Forschungs­kampagne.