DLR-Zukunftsvision: Fliegen mit Licht

Das DLR untersucht derzeit in einem zweijährigen Forschungsprojekt Möglichkeiten für das emissionsfreie elektrische Fliegen mit Hilfe von Licht. Zwei Optionen stehen dabei im Fokus: der direkte Antrieb mit Licht und eine optische Energiezufuhr für ein elektrisch betriebenes Flugzeug während des Fluges. Das Projekt erfordert einen konsequenten Systemleichtbau und die Entwicklung hochkomplexer Bauteile aus dem 3D-Drucker.

Basis sind vorangegangene Forschungen des DLR, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung und der TU Clausthal im Rahmen des „Campus Funktionswerkstoffe und -strukturen“. Dort wurde eine Laserturbine entwickelt, also eine Wärmekraftmaschine, die aus Lichtenergie mechanische Energie erzeugen kann. Dazu trifft ein Laserstrahl auf einen Lichtabsorber, der das Arbeitsmedium der Turbine erwärmt und dadurch antreibt. Mit der Erfindung können auch rein mechanische Vorrichtungen angetrieben und Lichtenergie sehr konzentriert zugeführt werden. Derartige Wärmekraftmaschinen besitzen daher eine sehr hohe Leistungsdichte.

Die visionäre Übertragung dieser Technologien auf Flugzeuge führte zu der Idee, dass optomechanische Antriebe ihre Energie sowohl aus bodengebundenen als auch aus bordintegrierten Energiequellen schöpfen können. Bodengebunden erfolgt der Energietransfer per Laserstrahl und bordintegriert mit spezialisierten Lasersystemen. Flugzeuge mit optisch unterstützten Antrieben wären daher wesentlich leichter, zumal Treibstofftanks nicht mehr erforderlich sind. Sie wären auch leiser und kleiner als ihre Vorgänger.

Zudem kann eine Aufladung auch während des Starts oder Flugs erfolgen. Auch besteht die Vorstellung, dass sich die Reichweite derartiger Flugzeuge deutlich vergrößern lässt. Regionalflugzeuge könnten die erste Anwendergruppe bilden, aber auch eine Flottendurchdringung auf Schmalrumpf- und Großraum-Flugzeuge ist laut DLR vorstellbar. Ein konsequenter Systemleichtbau sei dafür allerdings eine unabdingbare Voraussetzung.

Ein interdisziplinäres Team aus Physikern, Materialwissenschaftlern und Verfahrenstechnikern fertigt aktuell höchstkomplexe Bauteile auf modifizierten 3D-Druckern und identifiziert Multimaterialsysteme, die für eine Photoaktivierung geeignet sind. Mit Unterstützung des DLR-eigenen 3D-Druck-Labors AddCompSTM und des Campus Funktionswerkstoffe und -strukturen werden nun optomechanische Wandler und Speicher erforscht.

Bild oben: Die Energiezufuhr während des Fliegens per Laserstrahl ist eine Option für das künftige Fliegen mit Licht. (Quelle: DLR)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung