eVTOL

Ein eVTOL (Akronym aus electric Vertical Take-Off and Landing aircraft) ist ein elektrisch angetriebenes Fluggerät, das senkrecht starten und landen kann (VTOL). Entstanden ist diese Technologie durch Fortschritte beim Elektroantrieb (Motoren, Batterien/Akkumulatoren, elektronische Steuerungen) und den wachsenden Bedarf an neuen Fahrzeugen für die urbane Luftmobilität (Lufttaxi). Beispiele werden und wurden u. a. von Unternehmen wie Airbus und Boeing sowie der NASA entwickelt.

Technologie

Flügeldesign

• Viele Konstruktionen sind reine Drehflügler und funktionieren ohne konventionelle Flügel jeglicher Art. Multicopter verwenden radiale Arme, um die Motoren/Propeller aufzunehmen, die das Flugzeug antreiben, wie z. B. die Fluggeräte von VoloCity oder EHang.
• Ein anderer Ansatz besteht darin, feste Flügel mit schwenkbaren Motoren zu kombinieren, wie z. B. Joby Aviation oder der Lilium Jet.
• Ein dritter Ansatz ist eine Kippflügelkonfiguration wie beim Airbus Vahana oder Dufour Aerospace.

Ptero Dynamics verwendet ein Faltflügel-Design, das einen einfachen Landtransport des Fahrzeugs ermöglicht. Der Start erfolgt mit den Flügeln im gefalteten Zustand, mit einem Übergang im Flug zur vollständig ausgefahrenen Position.^[1]

Geschichte

Das Konzept der eVTOL-Flugzeuge entstand 2011 durch das Project Zero (Italien), den Volocopter VC1 (Deutschland) und den Opener BlackFly^[2] (USA). Es wurde 2014 erstmalig vorgestellt beim „Transformative Vertical Flight Concepts Joint Workshop on Enabling New Flight Concepts through Novel Propulsion and Energy Architectures“ in Virginia von AHS International und dem American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA).

Seitdem ist das Interesse der Flugzeughersteller an eVTOLs gestiegen und Unternehmen wie Airbus, Bell, Ehang und Xpeng AeroHT haben an der Technologie gearbeitet:

• Airbus A³ Vahana, vorgestellt 2017 auf der Paris Air Show, Erstflug Januar 2018
• Boeing Passenger Air Vehicle, Projektbeginn 2017, Erstflug 2019
• Bell Nexus 6HX, vorgestellt auf der CES 2019
• Xpeng Voyager X2, vorgestellt im Juli 2021, Erstflug im Oktober 2022 in Dubai

Neben diesen großen Flugzeugherstellern spielten Unternehmensgründungen (Start-ups) eine wichtige Rolle bei der Entwicklung dieser Luftfahrzeuge und sie sind zum Teil führend im technischen Fortschritt.^[3]

Uber veröffentlichte einen Artikel über ein Projekt mit Namen Elevate. Das Papier skizzierte die Machbarkeit eines On-Demand-Flugtransportsystems. Dieses Dokument trug zusammen mit nachfolgenden jährlichen Elevate-Gipfeltreffen, die das Unternehmen von 2017 bis 2019 veranstaltete, dazu bei, die Konzepte von eVTOL-Flugzeugen und Urban Air Mobility (UAM) von einem Science-Fiction-Konzept zu einem potenziellen Luft- und Raumfahrtsektor zu entwickeln, der von Dutzenden von Entwicklungsprojekten verfolgt wird. Dezember 2020 wurde Ubers Elevate von Joby Aviation übernommen.^[4]

2020 gewann Tetra Aviation den Disruptor Award beim GoFly Personal Flight Contest für sein einsitziges eVTOL.^[5] 2021 kündigte das Unternehmen sein eVTOL Mk5 an, das voraussichtlich 2022 ausgeliefert werden soll. Es hat 32 vertikale Hubrotoren, die über lange, dünne Vorder- und Heckflügel verteilt sind, sowie eine hintere Schubstütze für Fahrten. Der Rahmen ist aus Aluminium mit einer mit Kohlenstoff- und Aramidfasern verstärkten Polymerkarosserie.^[6]

Die Lufttüchtigkeit von Kitty Hawks Heaviside-Flugzeug wurde im Juli 2021 von der United States Air Force (USAF) anerkannt.^[7]

Wirtschaftliche Aspekte

Eine Reihe von eVTOL-Unternehmen wurden von einer Zweckgemeinschaft SPAC übernommen, damit eine Aktiengesellschaft entsteht, darunter Archer, Joby, Lilium und Vertical. Die erste war Archer Aviation, die im Februar 2021 gleichzeitig eine Bestellung von mehr als 200 Flugzeugen von United Airlines im Wert von 1.000.000.000 US-Dollar bekannt gab.^[8]

Aufträge

Vertical Aerospace gab im Juni 2021 Vorbestellungen für bis zu 1000 eVTOLs (Modell VA-X4) an, u. a. von American Airlines, Virgin Atlantic und dem Flugzeugvermieter Avolon Holdings.^[9][10] Im August 2021 teilte Lilium N. V. mit, dass die brasilianische Fluggesellschaft Azul eine Absichtserklärung über den Kauf von 220 Exemplaren des Lilium-Jet-Siebensitzers unterzeichnet hat.^[11]

Verwendungen

Die meisten zivilen eVTOL-Fluggeräte sind für die urbane Luftmobilität konzipiert. Sie werden auf Vertiports starten und landen. Ihre typischen Aufgaben sind:

Flugtaxi

Viele eVTOL-Konzepte sind für Lufttaxi-Anwendungen gedacht. Zum Beispiel arbeitet Pipistrel, ein Uber-Elevate-Partner, am Pipistrel 801, einem 5-Sitzer-Flugtaxi.^[12] Ein weiteres Beispiel ist Volocopter, das einen auf dem Volocopter 2X basierenden Lufttaxidienst Volocopter ankündigt. Ein weiteres Beispiel für ein angekündigtes Lufttaxi ist die Air One für zwei Personen.^[13]

Medizinische Assistenz

Der ADAC gab im Dezember 2020 gab bekannt, zwei Volocopter-Multicopter für seine ADAC-Luftrettung reserviert zu haben. Dieser Flugzeugtyp ist kein Ersatz für Landfahrzeuge oder Helikopter, sondern ein neues Werkzeug, das dank des Elektromotors schneller als die anderen sein kann.^[14] Das Canadian Air-Mobility-Konsortium untersuchte 2020 die Vorteile von eVTOLs für den direkten Transport von Patienten, Organen und Medikamenten von Krankenhaus zu Krankenhaus.^[15] Seit dem Frühjahr 2021 wird mit Unterstützung von VW und dem Bayerischen Roten Kreuz von Studenten der TUM in der Initiative HORYZN in ihrem Projekt Mission Pulse eine Drohne mit dem Namen Frankenstein entwickelt. Sie soll einen Defibrillator im Radius von 6 km innerhalb von 5 Minuten zum Ziel bringen.^[16][17][18]

Personen

(c) Alex Butterfield, CC BY 2.0

Um den Elektroflug in die Freizeitluftfahrt zu integrieren, werden dafür besonders geeignete eVTOL-Fluggeräte entwickelt. Die Grundlage waren unbemannte Fluggeräte (UAV). Sie wurden zuerst für Forschung und Entwicklung eingesetzt und gelten heute als vollwertige Fluggeräte. Ein Beispiel ist der Jetson One.^[19]

Auslieferung / Frachttransport

Das Google-eigene Unternehmen Alphabet bietet seit 2020 einen eVTOL-UAV-Lieferdienst an. Ihre Drohnen können bis zu 100 km weit fliegen und bis zu 1,5 kg tragen. Amazon Air und UPS sind zwei weitere Unternehmen, die Drohnen für Auslieferungen einsetzen. Ein deutsches Luft- und Raumfahrtunternehmen namens Wingcopter hat in Zusammenarbeit mit UNICEF 2018 Impfstoffe nach Vanuatu geliefert. 2020 wurde eine Wingcopter-eVTOL-Drohne verwendet, um COVID-19-Tests zur Isle of Mull zu liefern.^[20]

Militärische Nutzung

Im April 2020 kündigte die USAF eine Finanzierung von eVTOL-Projekten im Wert von 25 Millionen US-Dollar für die Entwicklung im Jahr 2021 an. Im August desselben Jahres veranstaltete die USAF im Camp Mabry in Austin, Texas, einen Demonstrationsflug eines elektrischen vertikalen Start- und Landeflugzeugs. Es war das erste Mal, dass ein bemanntes eVTOL-Flugzeug im Rahmen des Agility-Prime-Programms der USAF flog.^[21]

Zertifizierung

Europa

Seit 2018 arbeitet die Europäische Agentur für Flugsicherheit (EASA) an der Zulassung solcher Luftfahrzeuge. Im Juli 2019 veröffentlichte sie den Anforderungskatalog für die Zulassung kleiner VTOL-Flugzeuge.^[22] In diesem Dokument wurden die Sicherheits- und Konstruktionsziele für VTOL-Flugzeuge festgelegt. Es enthält einen speziellen Abschnitt für eVTOL.

Vereinigte Staaten

Die US-Luftfahrtbehörde Federal Aviation Administration (FAA) veröffentlichte 2009 eine Studie zu Empfehlungen der Allgemeinen Luftfahrt für die nächsten 20 Jahre.^[23] Ergänzungen zu Kleinflugzeugen mit elektrischem Antrieb enthält Part 23, Amendment 64 vom September 2020.^[24]

Siehe auch

• Liste von Flugzeugtypen

Bemerkung

Dieser Artikel ist eine Übersetzung und Bearbeitung des Englischen Artikels vom August 2021.

Weblinks

• Electric VTOL News by the Vertical Flight Society
• eVTOL: What they are, when they’ll be here, and how they’ll change how you get around, INVERSE
• Das Thema eVTOL bei eVTOL von MHM Publishing
• Steuerung und Regelung von Flugtaxis, Universität Stuttgart

Einzelnachweise

1. ↑ PteroDynamics Transwing. In: evtol.news. Abgerufen am 21. August 2021 (englisch). 
2. ↑ Opener BlackFly v3. In: evtol.news. Abgerufen am 21. August 2021 (englisch). 
3. ↑ Kate O’Connor: Opener Reveals Ultralight eVTOL. In: avweb.com. 12. Juli 2018, abgerufen am 21. August 2021 (englisch). 
4. ↑ Volker K. Thomalla: Joby Aviation wird Uber Elevate übernehmen. In: aerobuzz.de. 13. Dezember 2020, abgerufen am 21. August 2021. 
5. ↑ Pranjal Mehar: Japan’s teTra Wins $100,000 Disruptor Award at GoFly Final Fly-Off. In: inceptivemind.com. 2. März 2020, abgerufen am 21. August 2021 (englisch). 
6. ↑ Loz Blain: newatlas.com. 3. August 2021, abgerufen am 21. August 2021 (englisch). 
7. ↑ Russ Niles: KittyHawk Heaviside Gets Air Force Airworthiness Approval. In: avweb.com. 12. Juli 2021, abgerufen am 21. August 2021 (englisch). 
8. ↑ Mikey Fritz: Nach EV-Autos kommen die EV-Flugtaxis – Archer fusioniert mit Atlas Crest Investment. In: ntg24.de. 3. März 2021, abgerufen am 21. August 2021. 
9. ↑ Cora Werwitzke: Vertical Aerospace: Abnehmer für bis zu 1.000 eVTOLs. In: electrive.net. 14. Juni 2021, abgerufen am 22. August 2021. 
10. ↑ American Airlines bestellt Flugtaxis um eine Milliarde Dollar. In: futurezone.at. 12. Juni 2021, abgerufen am 22. August 2021. 
11. ↑ Jens Flottau: Flugtaxi-Hersteller Lilium erhält Großauftrag aus Brasilien. In: sueddeutsche.de. 2. August 2021, abgerufen am 22. August 2021. 
12. ↑ Samuel Pichlmaier: Pipistrel und Honeywell kündigen Kooperation an. In: aerokurier.de. 12. November 2021, abgerufen am 21. August 2021. 
13. ↑ https://dronedj.com/2021/10/26/after-jetson-air-one-enters-personal-evtol-vehicle-market/
14. ↑ Roland Quandt: ADAC Luftrettung ordert erste elektrische Multikopter für Rettungsdienst. In: winfuture.de. 16. Dezember 2021, abgerufen am 21. August 2021. 
15. ↑ Brian Garrett-Glaser: Searching for Early Use Cases for eVTOL Aircraft. In: aviationtoday.com. 1. August 2021, abgerufen am 21. August 2021 (englisch). 
16. ↑ Rüdiger Köhn: Volkswagen und Münchner Studentenprojekt wollen kooperieren. In: faz.net. 24. August 2021, abgerufen am 25. August 2021. 
17. ↑ HORYZN will den Rettungsdienst mit Drohnen revolutionieren. 29. April 2021, abgerufen am 24. Januar 2022 (deutsch). 
18. ↑ Patrik Stäbler: TU-München: Studierende entwickeln Drohne für Defibrillator. Abgerufen am 24. Januar 2022. 
19. ↑ https://www.elektronikpraxis.vogel.de/jetson-one-das-fliegende-elektromoped-a-1070133/
20. ↑ Wingcopter drone delivering COVID-19 test kits to Isle of Mull. wingsmagazine.com, 27. Mai 2020, abgerufen am 21. August 2021 (englisch). 
21. ↑ Kelsey Reichmann: Agility Prime Completes First eVTOL Operational Exercise. In: defensedaily.com. 17. Juni 2021, abgerufen am 21. August 2021 (englisch). 
22. ↑ Special Condition for small-category VTOL aircraft. 2. Juli 2019, abgerufen am 22. August 2021 (englisch). 
23. ↑ Part 23 – Small Airplane Certification Process Study. (PDF) In: faa.gov. Juli 2009, abgerufen am 21. August 2021 (englisch). 
24. ↑ FAA Accepted Means of Compliance for Part 23 Airplanes (Amendment 23-64), Stand September 2020, abgerufen am 23. August 2021 (englisch)