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Elektrische Senkrechtstarter für Urban Air Mobility

Elektrische Antriebskonzepte sind eine Schlüsseltechnologie zur Entwicklung senkrechtstartender Lufttaxis. Die durch elektrische Energieübertragung ermöglichte Verteilung der Schuberzeugung auf mehrere, flexibel anordenbare Rotoren oder Fans eröffnet einen großen Designraum. Eine wichtige Rolle im Entwurf spielt dabei die Abwägung zwischen effizientem Schwebe-/Vertikalflug und einer hohen Effizienz während des Reisefluges. In einem möglichen zukünftigen On-Demand-UAM-Netzwerk gilt es außerdem, ein breites Spektrum an Reichweiten bestmöglich bedienen zu können.

In einer Studie am Bauhaus Luftfahrt wurden zwei Lufttaxi-Konzepte mit unterschiedlichen Entwurfsschwerpunkten als mögliche Referenzkonfigurationen untersucht: ein Multicopter mit 18 konzentrisch angeordneten Rotoren und entsprechend großer Rotorfläche sowie eine sogenannte Lift+Cruise-Konfiguration. Letztere ermöglicht vertikales Starten und Landen mithilfe von acht kleineren Rotoren und wechselt für den Reiseflug auf einen eigenen Antriebsstrang mit einem einzelnen Propeller. Der Auftrieb wird dabei effizient von starren Tragflächen erzeugt. Dadurch kann im Vergleich zum Multicopter eine wesentlich höhere Reisegeschwindigkeit von 180 km/h realisiert werden. Ein Blick auf die Energieeffizienz für verschiedene Missionsreichweiten verdeutlicht die unterschiedlichen Stärken der Konzepte. Der Multicopter benötigt für Missionen innerhalb seines Einsatzspektrums (bis 19 km) deutlich geringere Energiemengen. Erst auf längeren Strecken erreicht das Lift+Cruise-Konzept bessere Effizienzwerte. Das legt in dieser Hinsicht einen Flottenmix für künftige UAM-Szenarien nahe.

  • Technische Daten der Lufttaxi-Konzepte im Vergleich: Der Multicopter setzt mit einem außergewöhnlich geringen Disc Loading auf sehr effizienten Schwebeflug. Das kompaktere und dadurch ineffizientere VTOL-System der Lift+Cruise-Konfiguration ermöglicht im Gegenzug eine höhere aerodynamische Güte im Reiseflug.Technische Daten der Lufttaxi-Konzepte im Vergleich: Der Multicopter setzt mit einem außergewöhnlich geringen Disc Loading auf sehr effizienten Schwebeflug. Das kompaktere und dadurch ineffizientere VTOL-System der Lift+Cruise-Konfiguration ermöglicht im Gegenzug eine höhere aerodynamische Güte im Reiseflug.
  • Technische Daten der Lufttaxi-Konzepte im Vergleich: Der Multicopter setzt mit einem außergewöhnlich geringen Disc Loading auf sehr effizienten Schwebeflug. Das kompaktere und dadurch ineffizientere VTOL-System der Lift+Cruise-Konfiguration ermöglicht im Gegenzug eine höhere aerodynamische Güte im Reiseflug.Technische Daten der Lufttaxi-Konzepte im Vergleich: Der Multicopter setzt mit einem außergewöhnlich geringen Disc Loading auf sehr effizienten Schwebeflug. Das kompaktere und dadurch ineffizientere VTOL-System der Lift+Cruise-Konfiguration ermöglicht im Gegenzug eine höhere aerodynamische Güte im Reiseflug.
  • Energieeffizienz der Lufttaxi-Konzepte für zwei und vier Passagiere: Das Multicopter-Konzept ist in seinem Einsatzspektrum deutlich energieeffizienter. Auf längeren Strecken erreicht die Lift+Cruise-Konfiguration jedoch bessere Werte und benötigt ab 46 km weniger als 400 Wh pro Passagierkilometer.Energieeffizienz der Lufttaxi-Konzepte für zwei und vier Passagiere: Das Multicopter-Konzept ist in seinem Einsatzspektrum deutlich energieeffizienter. Auf längeren Strecken erreicht die Lift+Cruise-Konfiguration jedoch bessere Werte und benötigt ab 46 km weniger als 400 Wh pro Passagierkilometer.