Die Bordelektronik moderner Flugzeuge entwickelt sich zunehmend von monofunktionalen Einzelgeräten hin zu hochintegrierten, flexiblen und modularen Computerplattformen. Diese modulare Avionik bildet das technologische Fundament des digitalen Flugzeugs der Zukunft. Sie ermöglicht nicht nur einen sichereren und effizienteren Flugbetrieb, sondern trägt auch zur Reduktion von Treibstoffverbrauch und Emissionen bei und verbessert gleichzeitig den Passagierkomfort.
Ziel bis 2040:
Zentrales Ziel ist die Integration sämtlicher Flugzeugfunktionen auf generischen, modularen Rechnerplattformen. Dadurch lassen sich trotz wachsender Funktionalität Gewicht, Volumen und Energieverbrauch der Avionik reduzieren und zugleich Sicherheitsstandards erhöhen. Die modulare Avionik schafft wirtschaftliche Vorteile durch Skaleneffekte und erleichtert Wartung sowie Updates. Zudem werden Technologien zur vorausschauenden Überwachung von Komponenten (Predictive Maintenance) entwickelt, um Ausfälle frühzeitig zu erkennen und präventiv zu vermeiden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Sicherstellung von Cyber Security im Betrieb, um die immer komplexer vernetzten Systeme vor Angriffen und Manipulationen zu schützen.
Die technologische Basis bildet der konsequente Einsatz generischer, modularer Rechnerplattformen für alle Avionik-Anwendungen. Multicore-Prozessoren sind hierbei essenziell, um hohe Rechenleistungen parallel und effizient zu erbringen. Für sicherheitskritische Anwendungen kommen speziell entwickelte System-on-Chip-Lösungen zum Einsatz, die robuste und zertifizierbare Hardware bieten. Adaptive modulare Avioniksysteme der dritten Generation (IMA 3.0) erlauben eine automatische Umverteilung von Funktionen im Fehlerfall und erhöhen so die Systemverfügbarkeit. Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikationsnetze – basierend auf faseroptischer, drahtloser oder Power Line Communication – verbinden alle Systeme mit minimalen Latenzen. Innovative 1-Bit-Regelungen für Antriebssysteme optimieren zudem Effizienz und Steuerbarkeit. Langfristig werden auch quantenphysikalische Rechnerlösungen für spezielle Bordelektronikanwendungen erforscht, die völlig neue Rechenparadigmen eröffnen.
Modulare Avionik findet Anwendung in nahezu allen Flugzeugsystemen: von der Flugsteuerung über Fahrwerk und Klimatisierung bis hin zur Cockpit-Funktionalität. Besonders im Bereich flugsicherheitsrelevanter Anwendungen ermöglicht die IMA-Technologie eine konsolidierte und adaptive Plattform, die höchste Verfügbarkeit gewährleistet. Die zunehmende Vernetzung erfordert dabei integrierte Cyber-Security-Maßnahmen, die den sicheren Betrieb unter allen Bedingungen sicherstellen. Auch für neue Flugzeugkonzepte wie Urban Air Mobility sind kompakte, flexible Avionikeinheiten unverzichtbar.
Modulare Avionik ist ein strategischer Schwerpunkt der Luftfahrtforschung und Grundpfeiler des digitalen Flugzeugs. Die Forschung fokussiert sich auf die Entwicklung adaptiver IMA-Strukturen, den sicheren Einsatz von Multicore- und System-on-Chip-Technologien sowie auf die Implementierung ganzheitlicher Cyber-Security-Konzepte. Ebenso essenziell sind Fortschritte in Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikationsnetzwerken und in der Erforschung neuartiger Rechentechnologien wie Quantencomputing. Die Kombination dieser Technologien stärkt die Betriebssicherheit und Effizienz moderner Flugzeugsysteme.
Die modulare Avionik ist das Herzstück zukünftiger Flugzeuggenerationen. Sie vereint Flexibilität, Sicherheit und Effizienz mit wirtschaftlichen Vorteilen und verbessert die Wartbarkeit und Upgradefähigkeit erheblich. Eine konsequente Forschung und Entwicklung in diesem Bereich ist entscheidend, um das volle Potential digitaler, vernetzter und sicherer Flugzeugsysteme auszuschöpfen und die Luftfahrt nachhaltig zu revolutionieren.
