H2Avia - Ganzheitliche Bewertung von H2-Systemtechnologien für den wasserstoffbasierten Flugbetrieb

Abstract

Zur Stärkung der Gesamtsystemfähigkeit und zur Erweiterung der Bewertungsfähigkeit von H2-Systemtechnologien, die einen Beitrag zu einem nachhaltigen Luftverkehr leisten, wurde in H2Avia das Potential des wasserstoffbasierten Fliegens ganzheitlich betrachtet. Die TUHH hat insbesondere durch Einbringung vorhandener Entwurfs-, Bewertungs- und Gesamtsystemkompetenzen Fähigkeiten zur systemtechnischen Analyse und Bewertung des Wasserstoffversorgungssystems an Bord von Verkehrsflugzeugen aufgebaut und gestärkt. Durch die Betrachtung des Zusammenspiels mit weiteren Wasserstofftechnologien wie dem Primärantrieb und weiteren Bordsystemen konnten funktionale Gesamtsystemkonzepte definiert werden. Durch die modellbasierte Architekturdefinition, Vorauslegung und Simulation komplexer Architekturkonzepte inklusive des LH2-Tank- und Versorgungssystems wurde die Fähigkeit gestärkt, Wechselwirkungen der Bordsysteme bereits in einer frühen Entwurfsphase zu bewerten. Hierfür wurde die Gesamtsystementwurfsumgebung GeneSys inkl. Systems Architecting Assistant (SArA) systematisch um entsprechende Methoden für die physikalische Auslegung des LH2-Versorgungssystems erweitert. Mit diesen Erweiterungen konnten relevante Systemarchitekturstudien für die im Projekt betrachteten Wasserstoffkonzeptflugzeuge durchgeführt und bewertet werden. Gleichzeitig bilden diese Erweiterungen die Grundlage für die Fortsetzung der Arbeiten in Nachfolgeprojekten auf nationaler und europäischer Ebene. Die enge Verzahnung zwischen dem LH2-System- und Systemkomponentenentwurf und der Integration in Rumpf- und Tragflügelstrukturen ermöglichte einen umfassenden Wissenstransfer. Die Bereitstellung von Systemparametern wie Masse und Schwerpunkt für den Gesamtentwurf unterstreicht die Bedeutung einer interdisziplinären Zusammenarbeit zur Erreichung komplexer Klimaziele in der Luftfahrt. Zusammen mit der Identifikation relevanter H2-basierter Technologiebausteine flossen die Studienergebnisse direkt in die Erstellung einer Technologie-Roadmap ein, die als strategische Orientierung für künftige Forschungs- und Entwicklungsinitiativen dient. Im Verbund konnten gemeinsam offene Fragen zu Wasserstoff-Schlüsseltechnologien beantwortet werden. Gleichzeitig konnte gemeinsam eine geeignete Baseline-Systemarchitektur für ein Mittelstreckenflugzeug definiert werden, die als Grundlage für Nachfolgeprojekte genutzt werden könnte. Die erprobten Arbeitswege und Schnittstellen zwischen den Partnern dienen als Grundlage für die vertrauensvolle und effiziente Zusammenarbeit in zukünftigen Vorentwurfsprojekten. Zusammenfassend hat H2Avia die technologischen und methodischen Voraussetzungen geschaffen, um Wasserstoff als Primärenergieträger sicher, ökonomisch und ökologisch nachhaltig in die übernächste Generation von Flugzeugen zu integrieren und damit die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Luftfahrtforschung gestärkt.