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WELTEN VERBINDEN – LEBEN SCHÜTZENDIE DEUTSCHE LUFT- UND RAUMFAHRTINDUSTRIE

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Informationstag zum Luftfahrtforschungsprogramm des Bundes – LuFo VI-129. Oktober 2018, Harnack-Haus Berlin

Übersicht zur BDLI-TechnologieroadmapModeration: Dr. Gerhard Ebenhoch, Vorsitzender im BDLI-Fachausschuss Forschung und Technologie

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Übersicht zur BDLI-Technologieroadmap

Informationstag zum LuFo VI-1

Branchenzahlen der deutschenLuft- und Raumfahrtindustrie 2017

Quelle: BDLI

https://www.bdli.de/sites/default/files/2018-04/Branchendaten_final.pdf

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BDLI-Technologie-Roadmap dient dem Dialog zwischen BMWi als nationaler Fördergeber, nationalen Forschungslandschaft und Industrie.

Standortbestimmung der nationalen Luftfahrtindustrie

Definiert den kurz-, mittel- und langfristigen Technologiebedarf

Bedarfsgetriebene Ausrichtung des Förderinstruments LuFo

Technologie-Roadmap-Prozess seit einer Dekade etabliert. Der letzte Update wurde im November 2017 verabschiedet.

https://www.bdli.de/sites/default/files/2018-04/BR_TechStrategie18_V6FINAL1642018r.pdf


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Übersicht BDLI-Technologieroadmap


Struktur der BDLI-Technologieroadmap

1. Luftfahrzeug

1. Luftfahrzeugkonfiguration

2. Bauweisen, Werkstoffe, Fertigungsverfahren

3. Antrieb

4. Systeme

5. Kabine

2. Instandhaltung, Reparatur, Überholung

3. Betrieb und Bodeninfrastruktur

4. Luftverkehrsmanagement

5. Hybrid-elektrisches Fliegen

6. Industrie 4.0 und Digitalisierung in der Luftfahrt



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Pitchings zur BDLI-Technologieroadmap

Pitching I, Themen und Vortragende

Thema Name Firma, Funktion

Struktur/ Bauweisen Jens Gralfs AIRBUS

VP Research & Technology Airbus Operations

Flugphysik Daniel Reckzeh AIRBUS

Senior Manager Airbus Research & Technology

Antriebe Dr. Uwe Heßler Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG

Head of Research & Technology

Roland Lederer MTU Aero Engines AG

Technologie Management

Systeme Sebastian Ziehm Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH

Head of Management Programmes R&T

Kabine Wolf-Dieter Kuhnla Diehl Aviation

VP R&T + Innovations

Flugführung/

unbemanntes Fliegen

Dr. Niels Stark Boeing Global Services

Director Research & Cooperation

Alfred Lief Airbus Defence and Space

Senior Manager Future UAS Solutions

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Pitching II, Themen und Vortragende


Hybrid-Elektrisches

Fliegen

Martin Nüsseler AIRBUS

Head of E-Aircraft Systems

Dr. Uwe Heßler Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG


Dr. Frank Anton SIEMENS eAircraft

Executive Vice President

Industrie 4.0 und

Digitalisierung in der

Luftfahrt

Stephan Röpke AIRBUS

Head of R&T Digital Factory

Dr. Nima Barraci Lufthansa Technik AG

Corporate Research & Development

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Flugführung/

unbemanntes Fliegen





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Struktur/ Bauweisen

Specialty of Aircraft Manufacturing

Final Assembly Line from today preparing the future…..

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Struktur/ Bauweisen

Materials and systems

Out of autoclave CFRP-

New materials-

Additive Manufacturing-

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Struktur/ Bauweisen

Innovative structures

Multi functional

components-

Smart structures-

Printed electrics-

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Struktur/ Bauweisen

Helicopters: VTOL Structures

BluecopterTM Demonstrator

LARGE ACCESS DOORS FOR

MULTI-PURPOSE OPERATIONS

HIGH VIBRATION

ENVIRONMENT (ROTOR-STRUCTURE COUPLING)

HIGH TEMPERATURE

RESISTANCE

(EXHAUST GAS IMPACT)

COMPACT DESIGN FOR OPERATION IN TIGHT

ENVIRONMENT

DYNAMIC SYSTEM INTEGRATION

(ROTORS, GEARBOXES)

LARGE WINDOW

AREAS FOR CREW

SITUATIONAL

AWARENESS

One-shot Composite Structures Design & Industrial Process Chain Next Generation Compact Airframe

LuFo IV LuFo VILuFo V

HIGH FATIGUE AND

DAMAGE TOLERANCE LOW COST & WEIGHT

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Flugführung/

unbemanntes Fliegen





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Gesamtentwurf & Flugphysik 4.0 –

Der Weg zum ultraeffizienten ‘Gamechanger’

• DIe Flugzeuge der nächsten Generation werden neben der optimalen ‚Business-Performance‘ absehbar

durch eine inzwischen gleichermaßen wichtige ‚Öko-Performance‘ getrieben

• Zukünftige „Gamechanger“ können daher neben der Integration von „Technologie-Bausteinen“ auch

durch radikal neue flugphysikalische Konzepte, Konfigurationen und Gesamtflugzeugarchitekturen

geprägt werden

Highly

differentiating

Prepared for future

challengesEMISSIONS

Fuel

(+ Noise, Nox, CO2…)

RECURRING

COST

OPERATIONS

Operations cost

Revenue

FUTURE PROOF

Flexible toward Energy,

Green, Growth

Cash operating cost

breakdown

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• Entscheidend für diese neuartigen Architektur- und multidisziplinären Integrationsstudien sind die

zugehörigen Fähigkeiten, digitalen Prozesse und Modelle, sowie deren physikalische Validierung• MBSE-Simulationsfähigkeiten im Gesamtentwurf, high-End Simulation der Aerodynamik und Flugdynamik am Gesamtflugzeug,

inkl realer Struktur- und Systemmodelle, frühe Risikominimierung durch Testen unter Flugbedingungen (u.a. im ETW)

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• Lufo 6 soll im Zeichen einer neuen Technologiegeneration „Gesamtentwurf & Flugphysik 4.0“ stehen

• 4.0 = Neuartige Flugzeugkonfigurationen und disruptive flugphysikalische Technologien – ermöglicht durch

ganzheitliches digitales Produktdesign, Optimierung, Integration und Qualifikation auf Gesamtflugzeugebene

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Flugführung/

unbemanntes Fliegen





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Leise und effiziente Antriebe: Rolls-Royce Deutschland Schwerpunkte für LuFo VI-1

Triebwerke für Geschäftsreiseflugzeuge

Kerntriebwerk• Brennstoffverbrauch• Emissionen• Lebensdauer• Kosten

Blisk Fan

Simulation• Virtuelles

Triebwerk

Strukturen & Transmission• Materialien (ALM)• Dichtungen• Dynamik

Lärmreduktion

Digitalisierung• Endmontage• Digitaler Zwilling

& roter Faden

Instandsetzung am Flugzeug

Überschallfähigkeit

Gondel

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Hochleistungsgetriebe: Technologie & Validierung

Materialien• Composites• PM

Lager

Fertigung

Sicherheit & Zuverlässigkeit

Lärm & Vibrationen

Digitalisierung

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Flugführung/

unbemanntes Fliegen





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Antriebe: Schwerpunkte MTU (1)

Roadmap bis 2050

Nach der erfolgreichen Markteinführungdes Getriebefans (u.a. A320neo, A220 und Embraer E190 E2) soll das Potenzial bzgl. Kraftstoffeffizienz, Lärmreduktion…weiter technologischgehoben werden.

Mit längerfristiger Perspektive sollen neue innovative Kreisprozesse und das Potenzial von elektro-hybriden Antrieben untersucht werden.

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Komponententechnologien für Verdichter & Turbine

Verdichter

World Class Verdichter

Einlaufsysteme

Herstellverfahren Nickel-Blisk

Turbine für Geared Turbofan

optimierte Turbinen

(Emission)

Hochtemperatur Werkstoffe

Keramik-Bauteile

Durability (Schutzschichten)

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Technologien für Auslegung, Fertigung & Instandsetzung

Innovative Fertigung

Digitale Fertigung

(Digitaler Zwilling &

Bionisches Design

& Additive Manufacturing)

Vernetzte digitalisierte

Produktion

Life Time Management

& MRO

On-Wing-Repair

Predictive MRO

(Auswertung Flugdaten /

Big Data Analysis)

Advanced Health Monitoring

Digitalisierte Auslegung

& Simulation

Hochintegrale aero–

thermische Auslegung

Digitalisierte Auslegung

(3D-overnight simulation)

Probabilistik

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Flugführung/

unbemanntes Fliegen





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Technologie-Roadmap „Systeme“

Cockpit & Avionik-Plattformen

Einflussfaktoren

ErweitertePilotenunterstützung „Virtuelles Cockpit“

Consumer IT Technologien(Multicore, WiFi & PowerLine Com…)

Modulare Avionik 2. Gen f. flugsicherheitsrelev.

Funktionen inkl. Entwicklungstoolumgebung

Hochgeschwindigkeits-Datenkomm.-Netzwerke für alle Funktionen

Adaptive modulareAvionik 3. Gen

Quantenphys. Rechnerlösungen für spez. Bordelektronik-

Anwendungen

EinheitlicheSystemplattform

„Single Pilots Operations“

MiniaturisierteModulare Avionik 2. Gen

↗ Verkehrsaufkommen

↗ Sicherheit

↗ Integration

↗ Komplexität

↗ Rechnerleistung

↗ Fehlertoleranz

↗ Verfügbarkeit des

Flugzeugs

↗ Regularien

• Arbeits- und Ruhezeiten

• ATM, Single European Sky

• Zulassung, Zertifizierung…

↘ Kosten (Entwicklung/Betrieb)

↘ Entwicklungszeit

↘ Unfälle/Zwischenfälle

↘ Flugausfälle

↘ Produktlebenszyklen

von Technologie

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Flugsteuerung

Einflussfaktoren

Morphing Wing / New Concepts

Strukturintegrierte Lösungen

Dauerlauffähige EHAs

Power by WireAktuatoren (EMA/EHA)

„Multi-Use“ Leistungselektronik >10kW/kg

Thin Wing

↗ Verkehrsaufkommen

↗ Sicherheit

↗ Integration

↗ Komplexität

↗ Rechnerleistung

↗ Fehlertoleranz


Flugzeugs

↗ Regularien

• Arbeits- und Ruhezeiten

• ATM, Single European Sky

• Zulassung, Zertifizierung…

↘ Kosten (Entwicklung/Betrieb)


↘ Unfälle/Zwischenfälle

↘ Flugausfälle


von Technologie

Primärsteuer EMAs im Rotor

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More/ All Electric Aircraft

© Diehl Aerospace GmbH

Integrierte Fahrwerksantriebe

Energieautarke Kabine

High Voltage Wiring

Dezentrale Energiesystemez.B. Batterien,

Brennstoffzellensysteme, lokale Hydraulik

↗ CO2-Reduktion

↗ Integration

↗ Komplexität

↗ Rechnerleistung

↗ Fehlertoleranz


Flugzeugs

↘ Kosten

(Entwicklung/Betrieb)


↘ Flugausfälle


von Technologie

↘ Turnaround Time

Einflussfaktoren

Energy Harvesting

EMA & EHA

Multiple lokale elektrische Antriebe

Sichere und zuverlässige Energieübertragung

Vollelektrische Klimaanlage

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Systemübergreifende Querschnittsthemen


Connected GSE & APPs

Digitale Plattformen

Big Data AnalyticsKünstliche Intelligenz

Virtual TestVirtual Certification

Cybersecurity

↗ Fehlertoleranz


Flugzeugs

↗ Datensicherheit

↘ Kosten

(Entwicklung/Betrieb)


↘ Flugausfälle


von Technologie

Einflussfaktoren

Simulation

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Flugführung/

unbemanntes Fliegen





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Technologie-Roadmap „Kabine“

Flugzeug Kabine und Kabinensysteme


Überblick Einflussfaktoren Neue Regularien

(z.B. Halon-Verbot,Cyber Security,…)

Integrierte & synergetischeKabinen-/Cargo-Lösungen z.T. entkoppelt vom Rest des Flugzeugs

Kabinen-Individualisierung

Digitale Kabine –„Seamless Connectivity“

Opt. des Betriebs von Kabine + Cargo

Entwicklungs-/„Customization“-Prozess

Produktionskosten

Gesamtgewicht

Lebens-/Betriebskosten

Halon-freieFeuerlöschung

ZukünftigeBeleuchtung

Neue und nachhaltige Materialien und Bauweisen

IntelligentesGepäck-Handling

Effiziente Kabinen-versorgung

Voll-integrierteSystemkomponenten

EffizienterKabinenbetrieb

Struktur & Fertigungs-optimale Kabine


effizienteKabinenmanag.

Systeme

Autom. Kabinenbetrieb

Automatische Fertigung und I4.0

2050203020252020 2040

Neuartige W/W + ECS

Systeme

AdaptierbareKabinenmanag.

Systeme

Flexible Module und Frachtraumnutzung

Neue Kabinen-/Frachtraum-Layouts

Flexible Sitz-Architekturen

Hygiene &Epidemie-Vorsorge

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Flugführung/

unbemanntes Fliegen





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Flugführung / unbemanntes Fliegen

Single Pilot Operations

• Informationsaufbereitung für Single Pilot Cockpit

• Aufgabenteilung zwischen Pilot und virtuellem Assistent

• Operationelles ATMKonzept für SPO-Flugzeuge(A/C – AOC – ATC)

Copyright © Boeing

Pilot Assistant

Copyright © Boeing

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Flugführung / unbemanntes Fliegen

Unmanned Aerial Systems

• Vollautonomer Drohnenbetrieb

• Total Mission Management, Bereitstellung aller Services

• Pre-Flight

• In-flight

• Post-flight

• Integration in zivilen Luftraum

Copyright © Boeing

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Flugführung/

unbemanntes Fliegen





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Flugführung / Unbemanntes Fliegen

Automatisierung und Digitalisierung:

Ziviles fliegen im U-Space, ((very) Low Level)

wird vollkommen automatisiert und digitalisiert

werden.

Lufttaxis und Drohnen werden automatisch mit

vollkommen automatisierten Flotten-

Operationszentralen kommunizieren, die

wiederum mit vollkommen automatisierten U-

Space (ANSP’s) Fluggenehmigung- und

Überwachung-Systemen kommunizieren.

Status quo:

Weder die U-Space Funktionskette, noch die

Zulassungsanforderungen und die Flugobjekte

sind derzeit definiert.

http://www.google.de/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjttte_7Y3eAhWPHsAKHY6UAKoQjRx6BAgBEAU&url=http://europe.autonews.com/article/20170927/ANE/170929826/dubai-tests-german-built-volocopter-drone-taxi&psig=AOvVaw345rB-FaN1CvrALTZopNJb&ust=1539878722186073

http://www.google.de/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjttte_7Y3eAhWPHsAKHY6UAKoQjRx6BAgBEAU&url=http://europe.autonews.com/article/20170927/ANE/170929826/dubai-tests-german-built-volocopter-drone-taxi&psig=AOvVaw345rB-FaN1CvrALTZopNJb&ust=1539878722186073

../../../Portfolio/QuadCruiser/QC11/QC11 MarineWatch Demo FINAL 1080.mp4

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Flugführung / Unbemanntes Fliegen

Technologie-Herausforderungen:

• Zulassung von Drohnen und Lufttaxis für den

Einsatz über bewohntem Gebiet.

• Genehmigung von Flugrouten

• Anforderungen und Design von “Heli-Ports”

• Power- Management: Batterie/Stromversorgung

• E2E- Security der gesamten Funktionskette

• Sichere Präzisionsnavigation

• Sichere Kommunikation (Stadt und Land)

• Lärmreduktion

• Flugüberwachung (tracking) aller

Flugbewegungen (Stadt und Land)

• Detect and Avoid: Luft- und Bodensegment

• Echtzeit - Deconfliction aller Fluganforderungen

auch dynamisch während des Fluges

• Fleet operations (Cargo/Lufttaxi) für hunderte

Flugbewegungen/Stunde

• und Interface zu UTM/ATC Standardisierung

• Hochgenaue Geländedatenbank inkl. dyn.

Hinderniss-Objektliste

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Hybrid-Elektrisches

Fliegen







Industrie 4.0 und


Luftfahrt





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Hybrid-Elektrisches

Fliegen







Industrie 4.0 und


Luftfahrt





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Hybrid- /Electric propulsion an enabler to reduce emissions and open new businesses

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Hybrid-Elektrisches

Fliegen







Industrie 4.0 und


Luftfahrt





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(Hybrid-) elektrische Antriebssysteme

System Integration

MEE Systems• Generator auf

HD/ND Welle

Control System

Aircraft Integration

Safety & Airworthiness

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Hybrid-Elektrisches

Fliegen







Industrie 4.0 und


Luftfahrt





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Erforschung, Entwicklung und Demonstration von Antriebstechnologien für das hybrid-elektrische Fliegen

Hybrid-elektrisch -

Regionalflugzeug

Hybrid-elektrisch (< 20 PAX)

Technologien Fliegende Demonstratoren

Urbane Mobilität

tGeneral Aviation

Hybrid-elektrisch -

Kurzstreckenflugzeug

Technologische Ziele:

Leistungsdichte

Effizienz

Safety

SP260D

SP200D

(City Airbus)

SP260D

(Extra 330 LE)

Technologische Befähiger: Neue Architekturen und Topologien

Leichtbau und Integration

Zertifizierbarkeit

Hochtemperatur-Supraleitung (HTS)

…

Agile Entwicklung

mittels Digital Twin

für hybrid-elektrische Antriebssysteme

Distributed Electric

Propulsion (DEP)

SP: Siemens Propulsion

205020302020

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Hybrid-Elektrisches

Fliegen







Industrie 4.0 und


Luftfahrt





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Industrie 4.0 und Digitalisierung

changing product and processes to master existing challengesand to enable new revenue streams

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BDLI-Säulenmodell der Industrie 4.0

Virtual

Product

Design

Factory

4.0

Aircraft

Operations

& MRO

DATA LIFE CYCLE & RE-USE

SMART SERVICES

Arbeit 4.0

INDUSTRIE 4.0

Wettbewerbsfähigkeit durch

Digitalisierung

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Factory 4.0

ENGINEERING

Step 1:

Vertical Integration

• Robotic and Automation

• Cyber Physical Systems

• Dynamic Line Balancing

• Intelligent

Communication

• Human-Machine-

Interaction

• Intelligent Machines

SHOP FLOOR

IN-SERVICE

Intelligent

MachinesAutomation

MANUFACTURING EXECUTION

SYSTEM

Human

Robot

Collaboration

Intelligent

Communication

Standardized

Interfaces

Big

Data

Cyber

SecurityStep 2:

Horizontal Integration

• Fully Connected

Simulation Tool Set

• End to End Data Chain

• Continuous Data

Monitoring & Analysis

across Disciplines

• Smart Logistics

Design for

Assembly

Augmented

Reality

E2E AC Data

Dynamic

Line Balancing

ENTERPRISE

RESOURCE

PLANNING

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Hybrid-Elektrisches

Fliegen







Industrie 4.0 und


Luftfahrt





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Industrie 4.0, MRO & Digitalisierung in der LuftfahrtInformationstag zum LuFo VI-1

Smart Factory / Shopfloor

Connected Fleet

Dig

ital

Tw

in

Human Augmentation / Assistance

Aircraft

OPS

Crew

MRO

GroundOps

Fleet

Pax

…

Holistic Optimisation

Predictive Maintenance

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Vielen Dank!Ansprechpartner im BDLI: [email protected]

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