Fakultät Verkehrswissenschaften Institut für Luftfahrt und Logistik, Professur Technologie und Logistik des Luftverkehrs

Transkript

1 Verkehr gestern heute morgen Einführung in die Geschichte des Verkehrswesens Transportsysteme: Luftverkehr WS 2016/ November 2016 Prof. Dr.-Ing. Hartmut Fricke Dipl.-Ing. Franziska Dieke-Meier

2 Gliederung Das Transportsystem Luftverkehr Erkenntnisse auf dem Weg zum Flug Ballone und Luftschiffe Luftfahrzeuge inkl. Triebwerke Die Grundsteine der kommerziellen Luftfahrt Transportsystem Luftverkehr Gestern Heute Morgen Flugplätze Luftverkehrsgesellschaften Flugsicherung und deren Infrastruktur Gliederung 2

3 Erkenntnisse auf dem Weg zum Flug da Vinci Flugtechnische und mathematische Studien von Leonardo da Vinci ( ) Torricelli 1644 Dem italienischen Physiker Evangelista Torricelli ( ) gelingt der Nachweis des Luftdruckes und die Erzeugung eines luftleeren Raumes ( Torricellische Leere ) von Guericke 1654 Der Physiker und Bürgermeister von Magdeburg Otto von Guericke ( ) misst das Gewicht der Luft und demonstriert mit seinen Magdeburger Halbkugeln eindrucksvoll die Vakuum-Wirkung Erkenntnisse auf dem Weg zum Flug 3

4 Ballone im 18. Jahrhundert Nutzung des Prinzips des statischen Auftriebs leichter als Luft Zwei konkurrierende Systeme: Heißluftballon der Gebrüder Montgolfier Gasballon mit Wasserstoff gefüllt (Prof. Jacques Charles) Die erste bemannte Freiballonfahrt gelang Pilâtre de Rozier und Marquis d Arlandes im Jahre 1783 mit dem Heißluftballon der Gebrüder Montgolfier Heißluftballon der Gebrüder Montgolfier Ballone und Luftschiffe 4

5 Luftschiffe Ende des 19. Jh erster Luftschiffentwurf mit Dampfmaschine durch den französischen Ingenieur Henri Giffard 1852 Bau des ersten Luftschiffs, der durch Gasdruck in Form gehalten wird Graf Ferdinand von Zeppelin entwirft starre Luftschiffe (Zeppeline) 1899 Konstruktion des Prototypen LZ1 mit Erstflug über dem Bodensee Meter lang, 12 Meter breit, Aluminiumgerippe, das mit Stoff bespannt war, Füllung: m³ Wasserstoff als Traggas, Nutzlast jedoch nur 300 kg Antrieb über zwei 16 PS starke Daimler-Benz Motoren für den Antrieb von je zwei Aluminiumschrauben Elektroluftschiff von Albert und Gaston Tissandier Graf von Zeppelin Ballone und Luftschiffe 5

6 Das Ende der Luftschifffahrt Das Luftschiff LZ 129 "Hindenburg" bot 50 Gästen in luxuriösen Kabinen Platz, Dimensionen: 245 m Länge, Rumpfdurchmesser über 40 m Fassungsvermögen von rund m³ hochempfindliches Wasserstoff-Traggas Höchstgeschwindigkeit lag bei 125 km/h, seine Reichweite betrug km Die Hindenburg-Katastrophe läutete am 6. Mai 1937 das Ende der Luftschifffahrt ein LZ 1 in der Fertigungshalle LZ 129 Hindenburg Ballone und Luftschiffe 6

7 Bedeutung heute und in Zukunft 1999 gelang dem Schweizer Bertrand Piccard gemeinsam mit seinem britischen Copiloten Brian Jones die erste Nonstop-Weltumrundung mit dem Ballon Orbiter 24. Oktober 2014 überbot Alan Eustace den Rekord von Felix Baumgartner ( m) für die höchste bemannte Ballonfahrt (mit m) Einsatzgebiete für Ballone und Luftschiffe sind Luftsport, Tourismus Luftwerbung, Luftbildaufnahmen Wettervorhersage, Atmosphärenforschung, Umweltbeobachtungen Verkehrsüberwachung Fracht/Lasten-Transport? Ballone und Luftschiffe 7

8 Gleitflugzeuge im 19. Jh Der Engländer Sir George Cayley ( ) skizziert ein Gleitflugzeug mit einem Seiten- und Höhenleitwerk sein Manuskript gilt als Ausgangspunkt für die wissenschaftliche Beschäftigung mit dem Fluggerät "schwerer als Luft" 1804 Bau der ersten Modellnachahmung des Gleitfluges der Vögel 1891 Konstruktion des ersten zuverlässigen Gleitflugapparates durch den Deutschen Otto Lilienthal Lilienthal Erstes Flugserienfabrikat der Welt (10 Exemplare) Entdeckung des Grundgesetzes der Fliegekunst : Bildung eines nach oben wirkenden Soges durch eine nach oben gewölbte Fläche Die Grundsteine der kommerziellen Luftfahrt 8

9 Der erste Motorflug Orville und Wilbur Wright gelang der erste nachweisbare Motorflug in der Geschichte der Menschheit Wilbur Orville 1902 Konstruktion eines neuen Vierzylindermotors mit 12 PS und 110 kg 17. Dezember 1903 erster motorbetriebene, bemannte und gesteuerte Dauerflug eines Flugzeuges in den Dünen von Kitty Hawk Entwicklung von Forschungsanstalten und Aufstellung von neuen Rekorden in Weite, Höhe, Geschwindigkeit 1908 gelang ein fast 3 Stunden Flug Erstmalige Überquerung des Ärmelkanals durch den Franzosen Louis Bleriot am 25. Juli 1909 Die Grundsteine der kommerziellen Luftfahrt 9

10 Der 1. Weltkrieg Ziel: Bau von Flugzeugen, die eigenstabil fliegen 1914 Rolls-Royce beginnt mit dem "Eagle"-Motor (200PS) die Flugmotorenentwicklung Zu Beginn unbewaffnete Aufklärer, später 1/2/4-Motoren-Bomber Fokker E-III: Das erste in Serie gebaute Jagdflugzeug der Welt (Produktionszahlen: 258 Stück) Entwicklung eines Synchronisationsgetriebes durch Fokker Werke Fliegerei wurde Teil der Militärmaschinerie Anthony Fokker Fokker EIII Hanriot HDI Fokker Dr I Roter Baron Farman F40 Die Grundsteine der kommerziellen Luftfahrt 10

11 Fliegerei zwischen den Weltkriegen Beginn der Produktion von mehr oder minder zuverlässigen Last- und Passagiermaschinen 1919 Bau der Junkers F 13 (Platz für 4 Passagiere): Erstes Ganzmetall-Verkehrsflugzeug Ein- und Tiefdecker Länge ca. 9,6 m, Spannweite 14,82 m, Höchstgeschwindigkeit ca. 170 km/h 1927 Überquerung des Atlantiks von New York nach Paris in 33,5 Stunden mit einem einmotorigem Flugzeug durch Charles A. Lindbergh 1929 Erstflug des größten Flugbootes DO-X Atlantikflüge mit Zwischenstopps auf Versorgungsschiffen (Tanken, ) Sichtnavigation (kaum Winter- und Nachtflüge) Ju F 13 DO-X Die Grundsteine der kommerziellen Luftfahrt 11

12 Der 2. Weltkrieg (1) Flugzeugproduktion wurde kriegswichtige Angelegenheit Wichtigstes deutsches Jagdflugzeug: Messerschmidt Me 109 Technisch bedeutsamstes Großverkehrsflugzeug: Tante Ju Ju 52 von Hugo Junkers 1930 Frank Whittle bekommt ein Patent für ein Strahltriebwerk 1935 Hans Joachim Pabst von Ohain erhält in Deutschland ein Patent für ein Flugzeug-Strahltriebwerk Hugo Junkers Me 109 Tante Ju H.-J. Pabst von Ohain Die Grundsteine der kommerziellen Luftfahrt 12

13 Der 2. Weltkrieg (2) JUMO 004 Me 262 Erster Raketenjäger: Me 163 Einführung des Radars und der Funkfeuer Mit dem sog. Würzburg-Riesen wird 1941 das erste Großradar in Deutschland installiert 1940 Erprobung des ersten Serien- Strahltriebwerkes JUMO-004 (9,0 kn/m²; ca Stück) für Me 262 Neue Konstruktionen: Düsen- und Raketenflugzeuge Erstes strahlbetriebenes Jagdflugzeug: Me 262 Würzburg- Riese Die Grundsteine der kommerziellen Luftfahrt 13

14 Die ersten Verkehrsflugzeuge Douglas DC 3 Standard-Verkehrsflugzeug, Erstflug bereits 1935 Sprung nach vorn in Bezug auf Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit 1938 Boeing B 307 Stratoliner: erstes Verkehrsflugzeug mit Druckkabine 1945 Einsatz von Propellermaschinen mit Druckkabinen für den zivilen Luftverkehr Erstes Verkehrsflugzeug im transkontinentalen Linienverkehr: Lockheed (Super) Constellation Starke Konkurrenz durch DC-4/-6/-7 Höhepunkt der Entwicklung von Kolbenmotorgetriebenen Verkehrsflugzeugen, Entwicklung dieser Antriebstechnik stößt jedoch an ihre Grenzen 1948 britisch. Verkehrsflugzeug Vickers Viscount mit Turboprop-Antrieb Ruhe und Komfort in Kabine stieg DC 3 Lockheed Constellation L-49 Vickers Viscount Luftverkehr gestern Fricke/Dieke-Meier Luftverkehr gestern heute morgen 14

15 Entwicklung bis zur heutigen Formgebung 1949 erstes Düsenpassagierflugzeug: De Havilland Comet D.H.106 (44 PAX, 788 km/h, 3200km); größere Erfolge erzielt jedoch der Langstreckenjet Boeing B707 (189 PAX, 975km/h, 5840 km), der 1957 seinen Dienst antritt 1958 Erstes deutsches Strahlverkehrsflugzeug Typ 152 (VEB Flugzeugwerke Dresden) 1969 Erstflug des Großraumflugzeugs Boeing B Erstflug der Concorde (Überschallflugzeug) De Havilland Comet Concorde B707 Jumbo-Jet B747 Luftverkehr gestern 15

16 Flug aus Kundensicht Datenquelle: ATA Kostspielig Sehr lange Reisen mit vielen Zwischenstopps bzw. großen Umwegen Wenige Fluggesellschaften, vorwiegend Staatsairlines 6. Januar 1926 Zusammenschluss der Deutsche(n) Aero Lloyd AG und Junkers-Luftverkehrs AG zur Deutsche(n) Luft Hansa AG Hohe Kundenbindung 1944 Gründung der ICAO Standardisierung des internationalen Luftverkehrs Luftverkehr gestern 16

17 Flugbetrieb und Navigation 3-Mann- bis hin zum 6-Mann-Cockpit (letzteres AN225) Herstellung der Staffelung mittels definierten Meldepunkten im Luftraum, Gewährleistung der Höhenund Längsstaffelungen zwischen den LFZ Keine flächendeckende Radarabdeckung Flugrouten entlang von Navigationseinrichtungen am Boden Uhrenladen der B707 Luftverkehr gestern 17

18 Verkehrsflugzeuge - heute Lediglich zwei große Hersteller bestimmen den weltweiten Markt der wide bodies A Gründung der Airbus Industrie als europäisches Konsortium, 1972 Erstflug des ersten Airbus A300B 1987 Erstflug des Airbus A320 mit Fly-by-Wire- Steuerung Hart umkämpfter narrow body Markt Die neuesten Flugzeuge 25. Oktober 2007: Indienststellung des 1. A380 durch Emirates 25. September 2011: Auslieferung der B787 zur ANA 01. Juni 2012: Indienststellung der 1. B747-8I durch Lufthansa 22. Dezember 2014: Auslieferung der 1. A350 an Qatar Airways A380 Luftverkehr heute 18

19 Flugbetrieb Rasante Triebwerksweiterentwicklung zu leistungsstarken, zuverlässigen, verbrauchsarmen und leisen Antrieben 3 große Hersteller: Rolls Royce, Pratt & Whitney, General Electric aufgrund der hohen Entwicklungskosten oftmals Joint Venture 2-Mann- Glas-Cockpit Flight Management Systeme sowie hohe, technikbasierte Navigationsgenauigkeit erlauben die effiziente Flächennavigation Bordentertainment A380 Cockpit Quelle: airliners.net 85 db(a) Grenzen, Quelle: Airbus, Lufthansa Luftverkehr heute 19

20 Luftverkehr heute mannigfaltige Herausforderungen Fluglärmdemonstration in Frankfurt/Main Zergliederung des europ. Luftraumes: 47 Flugsicherungen 58 ATC-Enroute-Kontrollstellen 22 Betriebssysteme von 18 Herstellern 30 Programmiersprachen Lotsen in der ECAC Bildquelle: DFS Luftverkehr heute 20

21 Single European Sky (SES) 2020/25 Unter anderem Ausrichtung der Luftraumsektoren an operationellen Bedürfnissen und nicht an nationalen Grenzen (Functional Airspace Blocks) Standardisierung von techn. Systemen siehe: Quelle: SESAR, European ATM Master Plan 2020 zu zu 2005 Luftverkehr morgen 21

22 Vision 2050 ACARE Flightpath Europe's Vision for Aviation (vergleichend zum Jahr 2000) Wandelnde Mobilitätsbedürfnisse? Wandel im Flugzeugdesign: Sicherheit: 1 Unfall pro 10 Mio. Flüge Reduktion um 80% 75% CO 2 -Reduktion pro Passagierkilometer und 90% NO x - Emissionsreduktion Fluglärmreduzierung in der Luft um 65% Emissionsfreies Rollen der Luftfahrzeuge am Flughafen Großraumflugzeug Airbus A350 das letztes Flugzeug mit herkömmlicher Bauweise? Zukünftig Nurflügel-Konzept? Blended Wing Body Wasserstoff als neuer Brennstoff? B20XX Luftverkehr morgen 22

23 Das einzige Gefährliche am Fliegen ist die Erde. Wilbur Wright Quelle: Airbus Vielen Dank für die Luftverkehr Aufmerksamkeit! gestern heute morgen Folie 23