Wasserstoffbetriebene Flugzeuge noch höher in die Luft bringen Zweiter Platz für Studierende der TU Braunschweig bei deutschlandweitem Wettbewerb für Flugzeugentwürfe
Mit ihrem Flugzeugentwurf „KANGAROO“ belegte ein Team von Studierenden der Technischen Universität Braunschweig bei der diesjährigen Design Challenge des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) den zweiten Platz. In nur vier Monaten entwickelten die Studierenden ein Design, mit dem sich verschiedene Konzepte des Wasserstoffantriebs sicher erproben lassen – auch in größeren Flughöhen. Unterstützt wurden sie dabei von Wissenschaftlichen Mitarbeiter*innen des Instituts für Flugzeugbau und Leichtbau. Insgesamt traten 16 Teams von zehn deutschen Hochschulen bei der Design Challenge an, die seit zehn Jahren die besten studentischen Flugzeugentwürfe Deutschlands sucht.
Mit ihrem Entwurf „KANGAROO“ erreichte ein Team von sechs Studierenden der TU Braunschweig den zweiten Platz bei der DLR Design Challenge. Bildnachweis: „KeWings“/TU Braunschweig.
Das DLR ruft jährlich Studierende dazu auf, Entwürfe für fliegende Versuchsträger einzureichen. Die Herausforderung: Sie haben dafür nur vier Monate Zeit. Außerdem soll der Entwurf bereits in drei Jahren für seinen ersten Flug abheben können – normalerweise dauert es deutlich länger, bis ein Flugzeug entwickelt und gebaut ist.
Dieser Aufgabe stellten sich auch sechs Studierende der TU Braunschweig. Im Kurs zum Entwerfen von Verkehrsflugzeugen von Professor Ingo Staack erfuhren sie von dem Wettbewerb. „Unser Maßstab war nie: Reicht das für einen Studierendenwettbewerb? Sondern: Würde ein Ingenieur in der Industrie diesen Entwurf ernst nehmen? Diese Latte haben wir uns selbst gelegt und jede Woche gemerkt, wie hoch sie liegt. Und dennoch haben wir sie erreicht“, sagt Jacques Meimann, der im Bachelor Maschinenbau studiert. Seine Kollegen Tim Freier, Jens Ohland, Kevin Rittinghaus, Nick Schoeneich und Alexander Zapff studieren Luft- und Raumfahrttechnik im Master.
Das Team der „KeWings“ zusammen mit ihren Betreuer*innen Daniel Six (Links) und Lea Schmitt bei der Abschlussveranstaltung der DLR Design Challenge im Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung in Hamburg. Bildnachweis: TU Braunschweig.
Welche Technologien sie in ihrem Design verwenden, war den Studierenden freigestellt – die einzige Vorgabe: Der Antrieb des Flugzeugs sollte mindestens zum Teil elektrisch sein. „Wir haben festgestellt, dass eine Lücke zwischen dem derzeitigen Stand der Wasserstoffforschung und der Zukunft der kommerziellen Luftfahrt besteht“, erzählt Tim Freier. Geboren war das Konzept „KANGAROO“. Betreut von den Wissenschaftlichen Mitarbeiter*innen Daniel Six und Lea Schmitt vom Institut für Flugzeugbau und Leichtbau entwickelte das Team unter dem Namen „KeWings“ einen Entwurf für ein Flugzeug, das es ermöglicht, wasserstoffbasierte Antriebstechnologien in unterschiedlichen Flughöhen zu erproben. Denn die aktuell eingesetzten wasserstoffbetriebenen Flugzeuge erreichen bisher noch nicht die für Verkehrsflugzeuge relevanten Höhen.
Namensgebende Gondel
Im Gegensatz zu Flugzeugen mit klassischen Antriebssystemen besitzt „KANGAROO“ eine Gondel unter dem Rumpf, die wie der Beutel eines Kängurus aussieht. Dort ist ein Wärmeübertrager untergebracht, der kalte Luft von außen aufnimmt und sie an den heißen Komponenten des Wasserstoffantriebs vorbeiführt. Erwärmt von der aufgenommenen Abwärme strömt die Luft anschließend wieder nach draußen. Diese Kühlung ist notwendig, da mit dem Entwurf verschiedene Konzepte des Wasserstoffantriebs getestet werden können, die unterschiedlich heiß werden: eine Protonenaustauschmembran (PEM)-Brennstoffzelle und eine Gasturbine mit Generator.
Modularer Aufbau
Ein schneller Wechsel zwischen diesen beiden Bausteinen, auch Powerpacks genannt, ist über ein Schienensystem im Rumpf möglich. Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, ist das Flugzeug grundsätzlich batteriebetrieben – so kann es auch weiterfliegen, wenn die Powerpacks einmal ausfallen sollten. Diese Systemtrennung macht es möglich, unterschiedliche Antriebstechnologien mit Flüssigwasserstoff unter vergleichbaren realen Flugbedingungen zu untersuchen. Durch die modulare Architektur lassen sich außerdem zukünftig weitere Antriebssysteme und Einzeltechnologien integrieren und im Flug erproben.
Durch ein Schienensystem im Rumpf lassen sich die Powerpacks schnell austauschen. In der Gondel unter dem Rumpf verbirgt sich ein Wärmeübertrager. Bildnachweis: „KeWings“/TU Braunschweig.
Störungsfreies Design
Damit das Flugzeug in den geforderten drei Jahren für Probeflüge abheben kann, entschieden sich die Studierenden für ein konventionelles, störungsfreies Design. Alexander Zapff meint: „Nichts an der Flugzeugkonfiguration ist neu – und genau das war beabsichtigt. Hochdecker, T-Leitwerk, zwei Propeller. Jede Unbekannte, die wir in die Flugzeugzelle einbringen, ist eine Unbekannte, die wir uns im Antriebssystem nicht leisten können.“
Der Flugzeugentwurf der „KeWings“ könnte in Zukunft als Versuchsträger zur Erprobung einer Vielzahl wasserstoffbasierter Antriebstechnologien dienen. Bildnachweis: „KeWings“/TU Braunschweig.
Mit einem eigenen Logo, Farbschema und Merchandise wurde „KANGAROO“ schließlich zu der Marke, die die Jury bei der Abschlussveranstaltung der DLR Design Challenge im Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung in Hamburg überzeugte. Für ihr praxisnah und professionell umgesetztes Konzept erreichten die „KeWings“ den zweiten Platz. Im September 2026 werden sie ihr Design auf einem Kongress der Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt (DGLR) in Aachen einem Fachpublikum vorstellen.