Luftfahrt I

Auf dem Sprung in die Zukunft

Die Passagierfliegerei steht vor gewaltigen Umbrüchen: Neuartige Maschinen mit Überschallgeschwindigkeit, Nurflügler und extrem hoch fliegende Jets revolutionieren die Branche

Die Passagierluftfahrt steht vor gewaltigen Herausforderungen. Das resultiert nicht zuletzt aus den wachsenden Kosten infolge von Umweltauflagen, die von einer preisbewussten und teilweise auch unter „Flugscham“ leidenden Kundschaft mitgetragen werden müssen. Darüber hinaus verbraucht die derzeitige Flotte von rund 35.000 Passagierflugzeugen rund eine Milliarde Liter Kerosin pro Tag, wobei klar ist, dass dieser fossile Brennstoff in ferner Zukunft nicht mehr in ausreichendem Maße zur Verfügung stehen wird. Vor diesem Hintergrund sehen Experten allerlei unterschiedliche Zukunftsszenarien. Dabei zeigt sich aber bereits bei den Passagierzahlen, wie schwierig Prognosen sind.

Kommt es bis 2050 tatsächlich zu einer Verdreifachung der Zahl der Fluggäste oder nur zu einer Verdopplung, was immer noch neun Milliarden Passagieren pro Jahr entspräche? Oder führen die unablässigen Kostensteigerungen zu einem spürbaren Rückgang der Nachfrage? Wird Fliegen also wieder exklusiver und bliebe zahlungskräftigen Minderheiten vorbehalten oder akzeptieren die Kunden künftig einen schlechteren Service, um sich das Erreichen ihrer Destinationen leisten zu können? Geht es also beispielsweise irgendwann im Großraumflieger mit Stehplätzen nach Mallorca?

Und was passiert, wenn erneut „Schwarze Schwäne“ dazwischen kommen, also überraschende Ereignisse mit schwerwiegenden Folgen für die Passagierluftfahrt, wie der 11. September 2001 und die Corona-Pandemie? Welche Auswirkungen könnte beispielsweise die spektakuläre Fernzündung der Pager und Funkgeräte der libanesischen Terrormiliz Hisbollah durch den Mossad auf die zukünftige Mitnahme von Handys und Laptops an Bord von Passagiermaschinen haben? Ohne diese Geräte werden sicher viele Menschen nicht mehr fliegen wollen.

Innovative Antriebe und Materialien
Dagegen besteht in anderen Belangen weitgehende Gewissheit. So dürfte an Künstlicher Intelligenz in der Kanzel kein Weg mehr vorbeiführen – nicht zuletzt, weil die Fluggesellschaften ihr fliegendes Personal drastisch verringern wollen (siehe unten). Darüber hinaus ist mit einer Zunahme politischer Eingriffe aus „Klimaschutzgründen“ zu rechnen, obwohl der Anteil des Flugverkehrs an den weltweiten CO₂-Emissionen nur bei gut drei Prozent liegt und die Luftfahrtbranche bereits darauf hinarbeitet, ihren CO₂-Ausstoß bis 2050 zu halbieren. Ebenso deutet vieles darauf hin, dass die Zahl der Geschäftsreisen per Flugzeug noch weiter zurückgehen wird, weil die Firmen immer stärker auf Videokonferenzen und andere preiswerte Alternativen setzen. Als sicher gilt ebenso das Stagnieren der Flughafenkapazitäten. Beispielsweise sind in Deutschland, Österreich und der Schweiz bis ins Jahr 2050 keinerlei neue Landeplätze geplant.

Deutlich unklarer ist hingegen, mit welchen Antrieben die Passagiermaschinen der Zukunft fliegen werden. Eine Option wäre die Verwendung von synthetischem Kerosin – idealerweise auch noch mittels regenerativer Energien gewonnen, was das Fliegen CO₂-neutral machen würde. Zum Zweiten sind elektrische Antriebe im Gespräch, wobei der Strom aus Solarzellen, Batterien oder mit Wasserstoff und Sauerstoff betriebenen Brennstoffzellen kommen könnte.

Zuvor gäbe es noch etliche technische Probleme zu meistern: Bei großen Verkehrsmaschinen dürften die heute verfügbaren Solarzellen gerade einmal für die Kabinenbeleuchtung ausreichen, und leistungsstarke Batterien sind derzeit viel zu schwer. Beispielsweise benötigte ein Airbus A 320 einen 50 Tonnen schweren Akku, um sich 20 Minuten in der Luft zu halten – das wären zwei Drittel des maximalen Startgewichts. Brennstoffzellen mit ausreichender Leistung erfordern wiederum sehr viel Kühlung. Konventionelle Passagierflugzeuge kommen mit rund 50 Kilowatt Kühlleistung aus, während diese bei einer elektrisch angetriebenen Maschine mit Wasserstoff-Brennstoffzellen im Megawatt-Bereich liegen müsste. Angesichts dessen setzen Hersteller wie Airbus und Boeing vorerst auf Hybridantriebe: Beim Reiseflug würde dann Kerosin zum Einsatz kommen, während die Leistungsspitzen während des Starts und der Landung durch Pufferbatterien für den Elektroantrieb abgedeckt werden. Der Nachteil dieser Lösung liegt in ihrer technischen Komplexität und dem Gewicht des Gesamtsystems.

Neben innovativen Antrieben stehen auch neuartige Materialien zur Diskussion. Dazu zählen unter anderem keramische Verbundwerkstoffe und sogenannte Warmfeste Superlegierungen. Diese wären dann auch nötig, um die Flugzeuge der nächsten Generation zu bauen. Hier kristallisieren sich vor allem zwei Typen heraus, nämlich die Nurflügler und die Überschallpassagierjets.

Maschinen ohne Höhen- und Seitenleitwerk, bei denen alle wichtigen Komponenten in den Tragflächen sitzen, haben aerodynamische Vorteile und benötigen dadurch weniger Treibstoff. Zudem sind sie am Boden kaum zu hören, weil die Triebwerke oben liegen.

Mit 6000 km/h um die Welt
Überschallflugzeuge wiederum bestechen durch ihre hohe Geschwindigkeit. Beim Rennen um die Nachfolge der legendären Concorde, die 2003 ausgemustert wurde, liegt derzeit die US-Firma Boom Technology vorn. Sie will bis 2029 die Boom Overture, welche 1,7-fache Schallgeschwindigkeit erreichen soll, zur Serienreife bringen. Die Fluggesellschaften Virgin Group, Japan Airlines, United Airlines und American Airlines haben bereits 65 solcher Maschinen bestellt. Allerdings wird die Boom Overture die Schallmauer wegen der Lärmentwicklung nur über dem Ozean durchbrechen dürfen. Die US-Raumfahrtbehörde NASA arbeitet jedoch bereits an dem Versuchsmuster X-59 QueSST, dessen Überschallknall nicht mehr lauter daherkommt als das Zuschlagen einer Autotür.

Und dann wäre da noch das Nonplusultra des Passagierflugzeuges von morgen, nämlich der Hyperschall-Scramjet des Schweizer Start-ups Destinus. Dieses Flugzeug könnte ab 2030 in bis zu 50 Kilometer Höhe aufsteigen und dann mit mehr als 6000 Kilometern pro Stunde um die Welt rasen – angetrieben von einem Staustrahltriebwerk ohne bewegliche Teile wie Propeller oder Turbinen, das mit Wasserstoff und Sauerstoff läuft und dadurch keine schädlichen Emissionen verursacht.

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