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Electric Vertical Takeoff and Landing Aircraft, kurz eVTOL, könnten in den kommenden Jahren die urbane Mobilität neugestalten – und die Art und Weise verändern, wie traditionell über Flugzeugdesign gedacht wird.
Bereits ab 2025 will United Airlines es einer Flotte von batteriebetriebenen eVTOLs ermöglichen, dass Personen direkt vom O´Hare International Airport in die Innenstadt von Chicago kommen, ohne sich mit dem Verkehr herumschlagen zu müssen. Hierbei handelt es sich um eine neue Flugzeugklasse, die eine Kreuzung aus einem elektrischen Passagierfahrzeug und einer überdimensionalen Drohne mit dem Innenraum eines Luxusautos ähnelt.
Anfangs werden diese eVTOL-„Lufttaxis“ ähnlich wie Hubschrauber operieren. Sie nutzen Hubschrauberlandeplätze und folgen ähnlichen Flugregeln. Damit enden aber auch die Ähnlichkeiten zwischen diesen beiden Luftfahrzeugen. Das Design der neuen Flugzeuge basiert auf den Entwicklungen, die bei Elektrofahrzeugen für Privat- und Geschäftskunden gemacht wurden. Tatsächlich ähneln die meisten Modelle, die für die nahe Zukunft entwickelt werden, eher sehr komfortablen Autos für zwei bis sechs Passagiere als beengten Hubschraubern oder Kleinflugzeugen.
Die Entwicklung eines eVOTL unterscheidet sich nicht von der Entwicklung eines E-Fahrzeugs oder eines konventionellen Flugzeugs. Damit ein Elektroauto „fliegen“ kann, müssen Unternehmen Gewicht und Reichweite optimieren. Denn wie bei allen Fluggeräten kommt es auf jedes Gramm an. Je größer die Reichweite sein soll, desto größere Batterien benötigt man – und größere Batterien bedeuten mehr Gewicht. Aber auch die Ladezeit ist ein entscheidender Faktor: Denn je schneller ein eVTOL wieder startet, desto schneller generiert es Einnahmen.
Diese Überlegungen haben auch das entstehende Geschäftsmodell für eVTOLs geprägt. Es konzentriert sich auf kürzere Strecken, auf denen relativ wenige Passagiere befördert werden. Unternehmen, die diese Flugzeuge entwickeln und bauen, haben daher einen anderen Fokus als traditionelle Luft- und Raumfahrtunternehmen – sie streben nach schnelleren Iterationen bei der Entwicklung, Erprobung und Zertifizierung modellspezifischer Systeme.
Neue Klasse von Komponenten für eine neue Klasse von Flugzeugen
Einige Elemente von eVTOLs werden fast direkt aus anderen Anwendungen übernommen. So lassen sich beispielsweise die Ladekomponenten und -systeme von Elektrofahrzeugen leicht für den Einsatz in einem Flugzeug anpassen. Die Anforderungen am Himmel unterscheiden sich jedoch deutlich von denen auf der Straße.
Von eVTOLs wird erwartet, dass sie häufige, kurze Flüge in geringer Höhe durchführen. Diese Bedingungen erfordern langlebige Komponenten. Natürlich sind Sicherheit, Qualität und Zuverlässigkeit entscheidende Eigenschaften der für jedes Fahrzeug hergestellten Teile. Sie gewinnen jedoch an Bedeutung, wenn diese Flugzeuge dicht besiedelte Gebiete in geringer Höhe überfliegen. Daher ist ein langlebiges, zuverlässiges Hochvolt-Stromverteilungssystem unerlässlich.
In der Zusammenarbeit mit Ingenieuren bei der Optimierung des eVTOL-Designs machen bereits kleine Details einen großen Unterschied. Der Wechsel von runden zu flachen Kabeln reduziert beispielsweise das Gewicht, verbessert die thermischen Eigenschaften, erhöht die Flexibilität der Kabel und benötigt weniger Platz in der Flugzeugzelle, sodass mehr Raum für den Komfort der Passagiere bleibt.
Ein anderer Ansatz für das Flugzeugdesign
Im Vergleich zu traditionellen Flugzeugherstellern neigen Unternehmen, die eVTOLs entwickeln, dazu, eine andere Art von Partnerschaft mit ihren Komponentenlieferanten einzugehen. Die eVTOL-Entwickler folgen agilen Designprinzipien und wollen neue Iterationen ihrer Entwürfe innerhalb von Tagen statt Wochen oder Monaten erstellen. Dadurch wird es für diese Entwickler einfacher, handelsübliche Teile in ihre Konstruktionen zu integrieren, was zu Einsparungen bei den Herstellungs- und Wartungskosten für Ersatzteile führt.
Hersteller wie TE können diesen Wunsch nach Schnelligkeit durch ihr technisches Wissen ergänzen, das sie aus ihrer langjährigen Erfahrung in der Entwicklung und Integration von Komponenten in Luftfahrtsystemen gewonnen haben. Dieses Wissen unterstützt eVTOL-Ingenieure dabei, Entwicklungszyklen zu beschleunigen, ohne Kompromisse bei der Sicherheit einzugehen. Die Erfahrung in der Entwicklung von Komponenten für verwandte Industriezweige wie Nutz- und Passagierfahrzeuge bedeutet darüber hinaus, dass Hersteller von eVTOLs dabei unterstützt werden, über die traditionellen Standards der Luft- und Raumfahrt hinauszudenken – vor allem, wenn sie neue Systeme entwickeln, die eine neue Klasse von Fahrzeugen antreiben.
Skalierbarkeit wird der Schlüssel zur Revolutionierung des Stadtverkehrs sein
Die eVTOL-Industrie wird wahrscheinlich ein gewisses Maß an Normung zwischen ihren Komponenten entwickeln müssen, um schnell skalieren und ihr volles Potenzial ausschöpfen zu können. So unterschiedlich die Entwürfe auch aussehen mögen, sie stehen alle vor den gleichen Herausforderungen: Optimierung von Größe und Gewicht, Energieverteilung, Sicherheit, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit.
Zu Beginn fliegen eVTOLs wahrscheinlich wie ein Hubschrauber mit elektronischen Komponenten, um erfahrene Piloten an ihre Steuersysteme zu gewöhnen. Sie werden auch klein sein, denn Größe und Gewicht bestimmen die Kosten und die Kapazität jedes Fahrzeugs.
Es hat jedoch einen Vorteil, klein anzufangen. Die Herausforderungen in einem kleinen Fahrzeug zu lösen ist einfacher, bevor Kapazität und Reichweite erweitert werden. So wichtig eine schnelle Entwicklung für den Start der ersten eVTOL-Flotten ist, so wichtig wird es für den weiteren Erfolg des Marktes sein, Komponenten mit Blick auf die Zukunft zu entwickeln.
Darüber hinaus lassen sich Komponenten, die man für den Bau dieser Flugzeuge verwendet, mit Blick auf den möglichen Einsatz in größeren Flugzeugen entwickeln. Dabei bleibt die Batteriedichte nach wie vor ein wesentliches praktisches Hindernis für die Fertigung von Elektroflugzeugen für Langstrecken.
Durch die weitere Verbesserung von Komponenten, können diese sicher und zuverlässig mit höheren Spannungen umgehen bei gleichzeitiger Minimierung von Gewicht und Platzbedarf. Das Stadttaxi, das Kunden vom Flughafen in die Innenstadt bringt, könnte sich schnell in einen Regionalbus oder einen Hochgeschwindigkeitszug verwandeln, wenn die nächste Generation der Batterietechnologie verfügbar ist. Mit geringen Anforderungen an die praktische Infrastruktur ‒ abgesehen von einem Landeplatz und der Möglichkeit, die Batterien aufzuladen ‒ hat es das Potenzial, die Art und Weise, wie Menschen reisen, in einer Weise zu revolutionieren, die es seit der Einführung des Düsentriebwerks nicht mehr gab.
Mit den richtigen Komponenten sind der Fantasie keine Grenzen gesetzt
eVTOLs könnten die Art und Weise, wie wir über urbane Mobilität denken, verändern, indem sie eine neue, nachhaltige Verbindung zwischen Städten und Vorstädten schaffen. In dem Maße, in dem sie sich auf dem Markt durchsetzen und in ihrer Größe skalieren können, stellen sie auch einen Schritt hin zu einer nachhaltigeren Form des kommerziellen Luftverkehrs dar. Durchdachte Konstruktionen, die neue Standards für Sicherheit und Komfort setzen, werden der Schlüssel sein, um diese neue Fahrzeugklasse auf den Weg zu bringen – und die eVTOLs für viele Jahre fliegen zu lassen.
