L. Wortmann, J. Rösing, M. Çakir, E. Stumpf

Für die Erweiterung des regionalen Kurzstreckenverkehrs wird seit Jahren an der Entwicklung von On-Demand-Lufttaxikonzepten geforscht. Während bisherige Arbeiten hauptsächlich auf die Entwicklung der Flugzeugentwürfe abzielten, werden in dieser Arbeit die Vorbereitungen zur Bestimmung der Verfügbarkeit regionaler Lufttransportsysteme bei realen Witterungs- und Betriebsbedingungen in Abhängigkeit des Flugzeugs und der Flugplatzinfrastruktur aufgezeigt. Dazu zählen der Entwurf eines hybrid-elektrischen Lufttaxis als Flächenflugzeug nach EASA CS-23 Richtlininen, die Definition und Entwicklung einer umweltschonenden Flugtrajektorie, die Bestimmung der luftseitigen Kapazität an ausgewählten Flugplätzen sowie die Modellierung der Lärmemissionen von hybrid-elektrischen Kleinflugzeugen während des An- und Abflugs. Diese unter idealen Witterungsbedingungen erzeugten Ergbnisse dienen als Grundlage für nachfolgende Studien zur Verfügbarkeit unter Berücksichtigung von realen Witterungsbedingungen. Bei dem Vergleich von seriell-hybriden und parallel-hybriden Antriebssträngen zeigt sich, dass für diesen Anwendungsfall ein Lufttaxi mit seriell-hybridem Antriebsstrang am geeignesten ist. Bei der Entwicklung der umweltschonenden Flugtrajektorie stellt sich heraus, dass eine Reduzierung der Reisefluggeschwindigkeit im gesamten Reichweitenbereich zwischen 100 km und 500km zu einer Reduktion der Emissionen beiträgt. Eine Reduktion der Reiseflughöhe führt bei Flugrouten im unteren Reichweitenbereich und vor allem bei reduzierter Reisefluggeschwindigkeit zu einer Reduktion der Emissionen. Zur Ermittlung der betriebsbedingten Verfügbarkeit an Flugplätzen wird die technische Kapazität eines realen Flugplatzes beispielhaft untersucht und gezeigt, dass die Anzahl der verfügbaren Abfertigungspositionen auf dem Vorfeld einen infrastrukturellen Engpass darstellen kann. Die notwendige Ladedauer der Antriebsakkumulatoren verursacht den limitierenden Faktor, dessen Einfluss durch die Erhöhung verfügbarer Ladepunkte auf dem Vorfeld verbessert werden kann. Die Lärmbetrachtung des Referenzzustandes zeigt, dass im Falle der technischen Kapazität des betrachteten Flugplatzes keine Einschränkungen während des Betriebs in den Tageslichtstunden zu erwarten sind.

For years, research has been conducted on the development of on-demand air taxi concepts to expand regional short-haul air transport. While previous work has primarily focused on aircraft design, this paper outlines the preparations for determining the availability of regional air transport systems under real-world weather and operating conditions, taking into account the aircraft and airport infrastructure. This includes the design of a hybrid-electric air taxi as a fixed-wing aircraft according to EASA CS-23 guidelines, the definition and development of an environmentally friendly flight trajectory, the determination of airside capacity at selected airports, and the modeling of noise emissions from hybrid-electric light aircraft during takeoff and landing. These results, generated under ideal weather conditions, serve as the basis for subsequent studies on availability under real-world weather conditions. A comparison of series-hybrid and parallel-hybrid powertrains shows that an air taxi with a series-hybrid powertrain is the most suitable for this application. In developing environmentally friendly flight trajectories, it becomes clear that reducing cruising speed across the entire range of 100 km to 500 km contributes to emission reductions. Reducing cruising altitude also leads to emission reductions on routes in the lower range range, particularly when cruising speed is reduced. To determine operational availability at airfields, the technical capacity of a real airfield is examined as an example, demonstrating that the number of available parking positions on the apron can represent an infrastructural bottleneck. The required charging time for the propulsion batteries is the limiting factor, the impact of which can be mitigated by increasing the number of available charging points on the apron. Noise analysis of the reference scenario shows that, given the technical capacity of the airfield under consideration, no restrictions are expected during daylight hours.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2022, Dresden

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2023

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 18 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2023020114421299240923

10.25967/570122

Verfügbarkeit, Regionales Lufttransportsystem, Kleinflugzeug, Flugplatzkapazität, Lärmemissionen

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Wortmann, L.; Rösing, J.; et al. (2023): Grundlagen zur Verfügbarkeitsanalyse regionaler Lufttransportsysteme bei realen Witterungs- und Betriebsbedingungen. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/570122. urn:nbn:de:101:1-2023020114421299240923.

01.02.2023