Klimaneutrale Mobilität, insbesondere der klimaneutrale Luftverkehr, ist erforderlich, um die Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Eine wesentliche Steigerung der Gesamteffizienz von Flugzeugen ist eine Voraussetzung für die Verwirklichung der Vision eines klimaneutralen Luftverkehrssystems. Die konsequente Weiterentwicklung von Flugzeug- und Antriebstechnologien wird einen wesentlichen Beitrag zu diesem Ziel leisten. Die Synergien, die mit einer stark erhöhten Integration der Antriebssysteme in zukünftige Verkehrsflugzeuge verbunden sind, tragen mit einem Potenzial von 10 bis 20 % zusätzlicher Energieeinsparung in ähnlichem Maße zu diesem Ziel bei. Hauptpfeiler dieser Integration sind Boundary Layer Ingestion (BLI), Distributed Propulsion (DP), die Kombination von Schuberzeugung und Flugzeugsteuerung sowie die vielfältigen Aspekte der Integration der Antriebssysteme in die Zelle. Die umfassende Bewertung der Synergien und die optimal ausbalancierte Anwendung der Prinzipien erfordern eine konsequent disziplin- und systemübergreifende Sicht auf das gesamte Flugzeug. Die Synergien ergeben sich aus physikalischen Prozessen und Phänomenen an den vielfältigen Schnittstellen zwischen Flugzeug und Antriebssystemen. Diese machen die Schnittstellen zwischen den beteiligten Disziplinen sowie deren physikalische Modelle und Methoden in einem bisher nicht gekannten Ausmaß fließend und es ergibt sich als übergeordnete Forschungsfrage:
Mit welchen Mitteln der Interaktion und Integration von physikalischen Modellen sowie experimentellen und numerischen Methoden, die über den aktuellen Stand der Technik hinausgehen, gelingt es, die Synergien und Potenziale hochintegrierter Transportflugzeuge zu realisieren, und wie groß sind diese Potenziale?
Der SFB Transregio SynTrac umfasst 3 Forschungsbereiche und verbindet die Ingenieurdisziplinen Aerodynamik, Akustik, Flugphysik, Strukturmechanik und Thermodynamik. Nähere Informationen zu den 18 Teilprojekten und den unterstützenden Strukturen finden sich unten. Ein zentraler Aspekt ist eine neuartige und umfassende Bewertung der Synergien und Potenziale, die nicht nur Energieeinsparungen und Thermodynamik, sondern auch die wichtigen aerodynamischen Kopplungen, die Flugdynamik, die Regelung und Steuerung sowie die Akustik umfasst. Er basiert auf einer abgestimmten, eingehenden Untersuchung der disziplin- und systemübergreifenden Integrationsaspekte, die den vielversprechendsten Optimierungsraum definieren. Dazu gehören aerodynamische, funktionale, konstruktive, struktur-mechanische und umweltrelevante Aspekte der Flugzeug- und Antriebssystemintegration. Die detaillierte Untersuchung von physikalischen Prozessen mit großer Wirkung, die bei sehr starker Integration von Flugzeugzelle und Antriebssystemen relevant werden, bilden neue Grundlagen und Voraussetzungen für die systemübergreifende Integration und Bewertung. Sie umfassen die physikalische Beschreibung multifunktionaler Strukturen, Phasenübergangsphänomene, die eine Abgasbehandlung ermöglichen, eine aktive Strömungskontrolle für die inhomogenen Strömungen und eine umfassende akustische Modellierung.
