Electra: Hybrider Jet nutzt elektrische Propeller um den Vortrieb zu optimieren

Electra hat im Rahmen des NASA-Forschungsprogramms AACES 2050 ein Konzept für Passagierflugzeuge der Zukunft vorgestellt. Das US-Unternehmen kombiniert einen breiten Doppelrumpf mit elektrisch angetriebenen Heckfans und will damit Flugzeuge mit mehr als 100 Sitzen effizienter machen. Nach Berechnungen von Electra erreicht die Konfiguration eine um bis zu 17 Prozent höhere Effizienz, als bis zur Mitte des Jahrhunderts allein durch verbesserte Strukturen, Triebwerke und Aerodynamik zu erwarten wäre. Geleitet wurde die Studie von Chefingenieurin Alejandra Uranga, die das Konzept als ganzheitlich entworfenes System versteht, bei dem Rumpf und Antrieb von Anfang an zusammen gedacht werden.

Ein Rumpf, der mitfliegt

Der Rumpf des Konzepts besteht aus zwei miteinander verschmolzenen Röhren, ähnlich der Konstruktion des Boeing Stratocruiser aus den 1940er-Jahren, nur um 90 Grad gedreht. Diese Form geht auf eine Forschungsarbeit zurück, die Uranga in den frühen 2010er-Jahren am MIT mitentwickelt hat, das sogenannte D8-Konzept. Der breite Rumpf erzeugt selbst einen Teil des Auftriebs, wodurch die Tragflächen kleiner, leichter und strukturell weniger beansprucht ausfallen können. Electra greift diese Idee nun auf und verbindet sie mit moderner Elektrifizierung und verteiltem Antrieb, um aus einem jahrzehntealten Forschungsansatz ein Flugzeug zu machen, das tatsächlich gebaut und zertifiziert werden könnte.

Triebwerke, die zweimal arbeiten

Unter den Tragflächen sitzen zwei Turbofan-Triebwerke, die sowohl Schub liefern als auch Strom erzeugen. Mit diesem Strom betreiben drei elektrische Fans am Heck, die direkt in den Rumpf integriert sind. Sie saugen die langsame Grenzschicht-Luft an, die sich während des Flugs über dem Rumpf bildet und sonst als turbulenter Nachlauf hinter dem Flugzeug Energie verschwendet. Die Heckfans beschleunigen diese Luft erneut und wandeln einen Teil der sonst verlorenen Energie zurück in Schub. Ingenieur:innen bezeichnen dieses Prinzip als Boundary Layer Ingestion. Es erlaubt kleinere und leichtere Haupttriebwerke bei gleicher Leistung und senkt so Treibstoffverbrauch und Emissionen. Strategiechef Parker Vascik beschreibt den Ansatz so, dass die Elektrifizierung den Antrieb dorthin bringt, wo er den größten Nutzen stiftet, ohne dabei den Bezug zum realen Flugbetrieb zu verlieren.

Kompatibel mit bestehenden Flughäfen

Anders als viele andere Konzepte für elektrische Luftfahrt setzt Electra weiterhin auf herkömmliches Kerosin oder nachhaltigen Flugkraftstoff statt auf Batterien oder eine Ladeinfrastruktur an Flughäfen. Das Flugzeug soll an bestehende Gates passen und sich in den normalen Airline-Betrieb einfügen. Die breite Rumpfform erlaubt zudem eine Kabine mit zwei Gängen, obwohl das Flugzeug zur Größenklasse der Narrowbody-Jets gehört, was Passagier:innen mehr Komfort und Airlines schnellere Boarding- und Deboarding-Zeiten verspricht.

Herausfordernde Technik, große Partner

An der Studie waren neben American Airlines auch Honeywell Aerospace, Lockheed Martin Skunk Works, das Unternehmen Hinetics sowie Forschungsteams vom MIT, der University of Michigan und der University of California, Irvine, beteiligt. Electra veröffentlichte zur Studie elf technische Papiere und stellte zusätzlich ein eigenes Entwurfswerkzeug für elektrifizierte Flugzeuge der Öffentlichkeit zur Verfügung. Offen bleiben technische Fragen zur Leistungsübertragung, zum Wärmemanagement und zur Lärmentwicklung der elektrischen Fans, die im Betrieb deutlich hörbar sein können. Bis 2035 sollen die Schlüsseltechnologien ausgereift sein, darunter ein fliegender Demonstrator mit Doppelrumpf, ein integrierter Megawatt-Generator und eine Stromverteilung im Kilovolt-Bereich. Erst danach könnten Airlines die Technik ab Mitte des Jahrhunderts tatsächlich im Liniendienst einsetzen.

via Electra