1. Luftfahrtforschungsprogramm des Bundes
Aktuelle Schwerpunkte des Luftfahrtforschungsprogramms „LuFo“ des BMWi sind u. a. die Digitalisierung von luftfahrtspezifischen Fertigungsverfahren und Produkten (Industrie 4.0) und die künstliche Intelligenz (KI). Der Umwelt- und Nachhaltigkeitsbezug wird im LuFo VI u. a. durch eine neue Förderlinie „elektrisches/hybrides Fliegen“ weiter ausgebaut. Die Programmlinie „disruptive Technologien“ ergänzt den Themenschwerpunkt der bisherigen Förderlinie „ökoeffizientes Fliegen“. Dazu kommen die Programmlinie „KMU“ zur Stärkung kleiner und mittlerer Unternehmen und die Programmlinien „Technologie“ und „Demonstratoren“.
Im Einzelnen
Digitale Technologien zur vertikalen, horizontalen und durchgängigen Integration von Daten sowie deren intelligente Verarbeitung für die spezifischen Herausforderungen in der Luftfahrt. Betrachtet wird der Produktlebenszyklus von Luftfahrzeugen in seiner gesamten Breite von Entwicklung, Konstruktion über Produktion, Betrieb, Wartung, Instandsetzung und Verwertung in seiner ganzen Tiefe über alle Zulieferstufen hinweg. Im Fokus stehen hierbei insbesondere Vorhaben zur digitalen Vernetzung von Teilsystemen, der Einsatz von Künstlicher Intelligenz und die Nutzung von anfallenden großen Datenmengen (Big Data) über die klassischen Systemgrenzen hinweg hin zu adaptiven Fertigungsnetzwerken, flexiblen Betriebs-, Wartungs- und Logistikkonzepten und darauf basierenden neuen Dienstleistungen im Endkunden- aber auch Geschäftskundensegment (digital Passenger Services, digitale Kabine, digitaler Zwilling, virtuelle Fertigungsmodelle, condition analytics, predictive maintenance etc.) sowie die hierfür notwendige IT-Infrastruktur und Sicherheit. Einbindung von Methoden der KI und der automatisierten Verarbeitung großer Datenmengen (Big Data) in Luftfahrtanwendungen. Besondere Bedeutung hat hierbei der Aspekt der Nachvollziehbarkeit der mit diesen Methoden gewonnenen Ergebnisse (XAI: Explainable Artificial Intelligence) ohne den das Potenzial von KI-Systemen in sicherheitskritischen Anwendungen in der Luftfahrt nicht ausgeschöpft werden kann. Erforschung von elektrisch betriebenen Propulsoren für den Primärantrieb. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf der Entwicklung neuartiger Flugzeugkonfigurationen, um den speziellen Eigenschaften von elektrischen Antrieben gerecht zu werden. Es wird sich mit Entwicklungen im Bereich des (hybrid-)elektrischen Antriebssystems, inklusive Energiespeicher, -management und -verteilersystem befasst. Um den Nachteilen einer geringeren Leistungsdichte des Gesamtantriebssystems zu begegnen, werden neue Konfigurationen mit optimierter Interaktion zwischen Aerodynamik und Antrieb unter Ausnutzung der wirkungsgradneutralen Skalierbarkeit elektrischer Antriebe erforscht. Weitere Forschungsgebiete, die intensiver Anstrengungen bedürfen, liegen im Bereich der Speicher, der thermischen und elektrischen Kopplung der einzelnen Bausteine, der Regelung und der Integration. Klassische Themen sind weiterhin sämtliche für den Flugzeugentwurf relevante Bereiche:
Kabinen- und Frachttechnologien
– effiziente, passagierfreundliche und flexible Kabinenkonfigurationen,
– richtungsweisende Informations-, Kommunikations- und Managementsysteme,
– umweltfreundlichere Fertigungs-, Montage- und maintenance, repair and overhaul (MRO)-Verfahren,
– hochfeste Materialien, ressourcenschonend und recyclebar,
– innovative Energiearchitektur der Kabine, effiziente Frachtsysteme,
– integrierte Konzepte von Struktur- und Kabine,
– Entwicklung digitaler Kabinenservices.
Leistungsfähige, sichere und energieeffiziente Systeme
– leistungsgewichtsoptimierte Systeme und Komponenten; gegebenenfalls mit Zustandsüberwachung,
– effiziente Energiewandlung und -verteilung,
– moderne Kommunikationswege und -architekturen,
– generische Rechnerplattformen und intelligente Softwarelösungen,
– wegbereitende Systemlösungen für aerodynamische Optimierungen,
– Methoden- und Toolentwicklung um Entwicklungs- und Testaufwände zu reduzieren.
Leise und effiziente Antriebe
– Konzepte und Komponenten für umweltfreundlichere, fortschrittliche Antriebe,
– neue Werkstoffe und Bauweisen,
– Werkzeuge zur Auslegung und Verfahren zur Herstellung sowie für Wartungs- und Reparaturmaßnahmen; durchgängige Design- und Simulationsverfahren für den gesamten Lebenszyklus,
– Methoden zur Triebwerksüberwachung im Betrieb und der Vorhersage von Wartungs- und Reparaturereignissen,
– Methoden und Technologien zur Reduktion von Triebwerkslärm.
Strukturen und Bauweisen
– ökoeffiziente, funktionsintegrierte Strukturkonzepte und Bauweisen,
– digitalisierte Prozesse für die Optimierung von Fertigung, Montage und MRO,
– umweltfreundliche Fertigungs-, Montage- und MRO-Verfahren,
– virtuelle und physikalische Prüfmethoden für den Strukturnachweis,
– innovative, integrierte Simulationsmethoden.
Flugphysik
– passive und aktive Maßnahmen zur Widerstandsreduktion,
– auftriebserzeugende Rumpfstrukturen, aktive und passive Strömungskontrolle,
– numerische und experimentelle Verfahren für eine effiziente Entwicklung,
– Integration von Triebwerken mit hohem Nebenstromverhältnis.
Sichere, effizientere und umweltverträglichere Luftfahrtprozesse
– leistungsfähige und vernetzte Assistenz-, Kommunikations- und Informationssysteme,
– komplexe Technologien zur Flugplanung und Flugdurchführung sowie ihrer effizienten Optimierung auch hinsichtlich Emissionen.
2. Luftfahrzeugausrüsterprogramm
Gegenstand der Förderung im Luftfahrtausrüsterprogramm des BMWi sind Projekte aus dem Bereich Forschung, Entwicklung und Innovation, die sich durch ein hohes technisches und wirtschaftliches Risiko auszeichnen. Das Luftfahrzeugausrüsterprogramm orientiert sich ebenso wie die Förderung im Luftfahrtforschungsprogramm „LuFo“ an den Leitlinien für ein umweltverträgliches, leistungsfähiges Luftverkehrssystem, wie sie in der „Strategischen Forschungs- und Innovationsagenda“ („SRIA“) des europäischen Luftfahrtforschungsbeirats ACARE3 zur Umsetzung der europaweiten Luftfahrtstrategie „Flightpath 2050“ formuliert werden. Mit der Verlängerung des Programms ab 2019 wurden neue, zusätzliche Akzente mit einer stärkeren Fokussierung auf Digitalisierung und KMU-Verbünde, der Erhöhung der Darlehensquote und der Flexibilisierung der Konditionen gesetzt.
3. Institutionelle Förderung des DLR e. V.
Die institutionell geförderte Luftfahrtforschung des DLR erhebt in Übereinstimmung mit der Luftfahrtstrategie der Bundesregierung einen Systemanspruch. Sie adressiert von den Grundlagen bis zur Anwendung alle wesentlichen Aspekte des Lufttransportsystems vom einzelnen Luftfahrzeug über die notwendige Bodeninfrastruktur bis zum Luftverkehrsmanagement. Das Luftfahrzeug von morgen soll sicher, wirtschaftlich, umweltfreundlich und leise sein. Tests in Windkanälen, Simulationen und Forschungsflüge sind dazu erforderlich. Es geht um neue Materialien, neue Technologien, neue Triebwerke und Vehikel sowie intelligente Verkehrsführung und Kommunikation – der Schlüssel dazu ist die Digitalisierung bzw. die Virtualisierung. Die DLR-Luftfahrtforschung orientiert sich mittelfristig an den Zielen und Zeitplänen der europäischen Luftfahrtvision „Flightpath 2050“, aus der die Strategic Research and Innovation Agenda (SRIA) des europäischen Beratungsgremiums ACARE (Advisory Council for Aviation Research and Innovation in Europe) abgeleitet ist. Das DLR forscht ferner an hybrid-elektrischer Antriebstechnologie, Brennstoffzellenkonzepten für die Luftfahrt, innovativen Flugzeugkonzepten und neuen Betriebsmodellen. Elektrisches Fliegen liefert einen wichtigen Beitrag für den emissionsarmen Luftverkehr der Zukunft.
4. Luftfahrtforschung des BMVI
Der BMVI-Forschungstitel im Bereich Luft- und Raumfahrt (Kapitel 1205 Titel 544 01) ist insbesondere für Forschungen zur Verbesserung der Flugsicherheit und Verminderung des Fluglärms sowie zur optimalen Nutzung der Raumfahrttechniken im Verkehrswesen vorgesehen.