Hubschrauber zeichnen sich besonders durch ihr großes Einsatzspektrum aus: Neben dem Passagierverkehr können sie für eine große Anzahl unterschiedlicher Überwachungsaufgaben, im Rettungs- oder Polizeidienst oder für den Transport sperriger Lasten im unwegsamen Gelände eingesetzt werden. Weitere Aufgabengebiete sind darüber hinaus der Einsatz im Agrar- oder Forstflug sowie Vermessungsaufgaben oder die Brandbekämpfung. Insofern sind die Anforderungen an Hubschrauber von denen an eVTOL (elektrische Senkrechtstarter) abzugrenzen, deren primäre Aufgabe der Passagiertransport im urbanen Raum oder zwischen Städten und ländlichen Gebieten ist und die daher dem Kapitel „Innovative Air Mobility“ (IAM) zuzurechnen sind. Die vielfältigen Aufgaben von Hubschraubern bedingen spezifische Forschungsaufgaben, welche in diesem Abschnitt erläutert werden.
Ziel bis 2035:
Ziel bis 2050:
Ein wesentlicher Wachstumstreiber des Hubschraubermarktes ist die steigende Bedeutung von medizinischen Rettungseinsätzen, Polizeilichen Aufgaben sowie von Einsätzen im Rahmen des Landes- und Katastrophenschutzes. Sie stehen jedoch verhältnismäßig hohen Betriebs- und Wartungskosten gegenüber. Die technologischen Entwicklungen zielen daher auf eine steigende Einsatzverfügbarkeit und höhere Kosteneffizienz, jedoch im Einklang mit der Forderung nach mehr Nachhaltigkeit und höherer ökologischer Verträglichkeit. Zur Erhöhung der Verfügbarkeit gilt es, operationelle Einschränkungen, vor allem bedingt durch Wetterverhältnisse und Infrastruktur, zu minimieren und damit das Missionsspektrum des Hubschraubers zu erweitern. Hierzu müssen neue, innovative Assistenzsysteme und Flugsteuerungsfunktionen erforscht werden, die den Weg über eine teilweise, bedarfsorientierte Unterstützung des Piloten, über eine stärkere Automatisierung der Flugmanöver, bis hin zur vollautonomen Missionsausführung ebnen. Hier bestehen auch offensichtliche Technologieüberschneidungen zum Bereich der Innovative Air Mobility und den eVTOL-Technologien, welche jedoch nicht, wie bei den Hubschraubern, auf bereits etablierten Funktionen aufsetzen. Wesentliche Herausforderungen liegen in der für die Integration der neuen automatischen und autonomen Funktionen benötigten, hochgenauen Sensorik und der cybersicheren Konnektivität.
Eine weitere technologische Herausforderung ist die Umsetzung klimaverträglicher Antriebsalternativen mit dem Ziel, ab 2050 klimaneutrales Hubschrauberfliegen zu ermöglichen. Dies kann über eine steigende Elektro-Hybridisierung bis hin zum vollelektrischen Antrieb ermöglicht werden, wobei sich die für längere Missionen derzeit noch zu geringe Leistungs- und Energiedichte elektrischer Batteriespeichersysteme als begrenzend darstellt und durch die Forschung adressiert werden muss. Zudem soll die „100% SAF-Fähigkeit“ auch für Hubschrauber etabliert werden, zukünftige Antriebskonzepte sehen langfristig auch wasserstoffbasierte Antriebsstränge vor. Aufgrund der Senkrechtstartfähigkeit und dem damit verbundenen hohen Leistungsbedarf spielt die Einsparung von Gewicht bei Hubschraubern eine besonders große Rolle. Möglichkeiten bieten hier unter anderem der Einsatz neuer Leichtbaumaterialien, wobei eine besondere Herausforderung in der ökonomisch und ökologisch optimierten Fertigung bei geringen Stückzahlen liegt.
Kurzfristig erreichbar sind Effizienzerhöhungen durch neuartige Methoden der Triebwerksteuerung und der Strukturauslegung mit dem Ziel der Gewichts- und somit CO2-Einsparung. Ein weiteres Potential zur Steigerung der Effizienz bietet die aerodynamische Optimierung von Rumpf und Rotorblättern. Neben den Schadstoffemissionen sind aber auch die Lärmemissionen von Hubschraubern von großer Bedeutung, da diese häufig in dicht besiedelten Gebieten wie Städten operieren. Dafür werden neue, leistungsfähige Auslegungs- und Bewertungsmethoden, aber auch die aerodynamischen Ursachen von Hubschrauberlärm erforscht.
Relativ neu im Fokus der Forschung ist zudem die Etablierung eines umweltfreundlichen Produktlebenszyklus, der ganzheitlich von der Materialgewinnung über die Herstellung und die Fertigung bis zur Entsorgung nach Ende der Lebensspanne gedacht wird. Hier liegen die wesentlichen Herausforderungen in der Nutzung biologisch basierter, wiederverwertbarer beziehungsweise recyclebarer Materialien, welche energie- und ressourceneffizient verarbeitet werden. Dafür sind auch neuartige Entwurfs- und Nachweismethoden zu erforschen.
Für den Themenbereich Hubschrauber wurden einzelne Technologiebausteine definiert, die den aktuellen Forschungsbedarf bis 2050 aufzeigen. Gerne können Sie in der nachfolgenden Grafik auf die einzelnen Elemente klicken, dann gelangen Sie in die detaillierten Beschreibungen der einzelnen Technologiebausteine.
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