Der weltweite Luftverkehr steht vor der Herausforderung, bis Mitte des Jahrhunderts klimaneutral werden zu müssen. Luftfahrtantriebe auf Basis von Flüssigwasserstoff (LH2) gelten dabei als eine der vielversprechendsten Optionen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen. Im Vergleich zu konventionellem Kerosin weist Wasserstoff jedoch besondere Anforderungen an Lagerung, Verteilung und Sicherheit auf. Dies erfordert neue, LH2-optimierte Flugzeugdesigns, die sich potenziell deutlich von bisherigen Flugzeugkonfigurationen unterscheiden.
Ziel bis 2050:
LH2-optimierte Flugzeuge sind jedoch ein zentraler Baustein auf dem Weg zu einer klimaneutralen Luftfahrt und stellen eine der größten technologischen Herausforderungen und Chancen der Zukunft dar.
Das Ziel der Technologie ist ein emissionsarmes und effizientes Gesamtflugzeugdesign unter Nutzung eines LH2-Antriebs. Dabei steht die aerodynamische Integration der Wasserstofftanks im Vordergrund.
Aufgrund der im Vergleich zu herkömmlichen Flugkraftstoffen relativ geringen Volumendichte und der damit einhergehenden hohen Platzanforderungen von flüssigem Wasserstoff müssen die Tanks außerhalb der Tragflächen im Rumpf oder Heckbereich integriert werden. Dies verändert die Massenverteilung und Aerodynamik erheblich und hat Strukturanpassungen im Vergleich zu konventionellen Konfigurationen zur Folge.
Es sind unterschiedliche Designansätze für wasserstoffgetriebene Flugzeuge möglich. Einerseits können konventionelle Rumpf-Flügel-Konfigurationen mit modifizierten Tanks zielführend sein oder anderseits auch Blended Wing Body (BWB) Konfigurationen, bei denen der Rumpf fließend in den Flügel übergeht und welche mehr Volumen für die Tankintegration bieten.
Der Entwurf und die Entwicklung LH2-optimierter Flugzeuge ist somit ein zentrales Thema für die Neuausrichtung des Luftfahrtforschungsprogramms LuFo. Dabei steht die systemische Betrachtung von Flugzeugkonfiguration, Antrieb- und Subsystemen Vordergrund: Neue, digitale Vorentwurfsmethoden sollen die Auslegung, Bewertung und Optimierung unkonventioneller Luftfahrzeugkonfigurationen mit LH2-Antrieb ermöglichen, woraus effizientere Entwürfe resultieren. Zugleich kann das Potenzial der neuen Technologie bereits in einem frühen Entwurfsstadium schneller und genauer bewertet werden. Durch diese ganzheitliche Neuauslegung – von der Tankintegration über Antriebstechnologie bis zur aerodynamischen Optimierung – kann das volle Potenzial von Wasserstoff als Luftfahrtantrieb ausgeschöpft sowie der notwendige Wechsel im Flugzeugdesign und die Umsetzung disruptiver Ideen und Entwürfe unterstützt werden.
