Luftverkehr - Professur Technologie und Logistik des Luftverkehrs

Fakultät Verkehrswissenschaften Institut für Luftfahrt und Logistik, Professur Technologie und Logistik des Luftverkehrs
Verkehr gestern – heute – morgen
Einführung in die Geschichte des Verkehrswesens
Transportsysteme: Luftverkehr
WS 2012/2013
04. Dezember 2012
Prof. Dr.-Ing. Hartmut Fricke
Dipl.-Ing. Franziska Dieke-Meier
www.ifl.tu-dresden.de
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Geschichte der Luftfahrzeugkonstruktion/-tests
Statiktest der Flügelstruktur 1920
Und heute, verbunden
mit hohen Aufwand
und Kosten
Bilderquelle: Airbus Technical Digest „Flight Airworthiness Support Technology
(FAST), Number 26, September 2000
Gliederung
Fricke/Dieke-Meier
Luftverkehr gestern – heute – morgen
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Geschichte der Flugplätze
 Von der „Graspiste“ …
 … zur hochleistungsfähigen Infrastruktur bis hin zur „Erlebniswelt“
Flughafen
Frankfurt/Main
Besucherpark
Flughafen
München
Bildquelle:
Fraport AG
Bildquelle: FMG
Dr. Werner Hennies
Gliederung
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Luftverkehr gestern – heute – morgen
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Das Transportsystem
Luftverkehr
Gliederung
Erkenntnisse auf dem WegLuftfahrzeuge
zum Flug
Ballone und Luftschiffe
inkl.
Triebwerke
Luftverkehrsgesellschaften
Die Grundsteine der kommerziellen Luftfahrt
Transportsystem Luftverkehr
 Gestern
 Heute
 Morgen
Flugplätze
Flugsicherung
und deren
Infrastruktur
Gliederung
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Erkenntnisse auf dem Weg zum Flug
da Vinci
1486 - 1513 Flugtechnische und mathematische
Studien von Leonardo da Vinci (1452 - 1519)
Torricelli
1644 Dem italienischen Physiker Evangelista
Torricelli (1608 - 1647) 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 (1602 - 1686)
misst das Gewicht der Luft und demonstriert
mit seinen "Magdeburger Halbkugeln“
eindrucksvoll die Vakuum-Wirkung
Erkenntnisse auf dem Weg zum Flug
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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
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Luftschiffe Ende des 19. Jh.
 1852 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 für LZ1

128 Meter lang, 12 Meter breit, Aluminiumgerippe,
das mit Stoff bespannt war,

Füllung: 11.300 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
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Das Ende der Luftschifffahrt
 1900 Erstflug des „LZ 1“ über dem Bodensee
 Das Luftschiff LZ 129 "Hindenburg" bot 50 Gästen in
luxuriösen Kabinen Platz, Dimensionen:

245 m Länge, Rumpfdurchmesser über 40 m

Fassungsvermögen von rund 200.000 m³
hochempfindliches Wasserstoff-Traggas

Höchstgeschwindigkeit lag bei 125 km/h, seine
Reichweite betrug 17.500 km
LZ 129 „Hindenburg“
Die „HindenburgKatastrophe“ läutete
am 6. Mai 1937 das
Ende der Luftschifffahrt ein
LZ 1 in der Fertigungshalle
LZ 1
Ballone und Luftschiffe
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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 2012 Felix Baumgartner stellt u.a. den
Rekord für die höchste bemannte Ballonfahrt ein

Einsatzgebiete für Ballone und Luftschiffe sind
 Luftsport, Tourismus
 Luftwerbung, Luftbildaufnahmen
 Wettervorhersage, Atmosphärenforschung, Umweltbeobachtungen
 Verkehrsüberwachung
 Fracht/Lasten-Transport?
Ballone und Luftschiffe
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Gleitflugzeuge im 19. Jh.
 1799 Der Engländer Sir George Cayley (1773 - 1857) 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
Lilienthal
 1891 Konstruktion des ersten zuverlässigen Gleitflugapparates
durch den Deutschen Otto 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
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Der erste Motorflug - 1903
Wilbur
Orville
Orville und Wilbur Wright
gelang der erste nachweisbare Motorflug
in der Geschichte der Menschheit
 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
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Der 1. Weltkrieg
Anthony Fokker
 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
Fokker EIII
Hanriot HDI
Fokker Dr I „Roter Baron“
Farman F40
Die Grundsteine der kommerziellen Luftfahrt
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Fliegerei zwischen den Weltkriegen
Ju F 13
 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

DO-X
Atlantikflüge mit Zwischenstopps auf
Versorgungsschiffen (Tanken,…)
 Sichtnavigation (kaum Winter- und Nachtflüge)
Die Grundsteine der kommerziellen Luftfahrt
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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
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Der 2. Weltkrieg (2)
 1940 Erprobung des ersten SerienStrahltriebwerkes JUMO-004 (9,0
kN/m²; ca. 6000 Stück) für Me 262
JUMO
004
 Neue Konstruktionen: Düsen- und
Raketenflugzeuge


Erstes strahlbetriebenes
Jagdflugzeug: Me 262
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
„WürzburgRiese“
Die Grundsteine der kommerziellen Luftfahrt
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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
DC 3
 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
Lockheed Constellation L-49
 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
Luftverkehr gestern
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Vickers Viscount
Folie 16
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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 B747
 1969 Erstflug der Concorde (Überschallflugzeug)
De Havilland Comet
Concorde
B707
„Jumbo-Jet“ B747
Luftverkehr gestern
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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
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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
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Verkehrsflugzeuge - heute
A320
 1987 Erstflug des Airbus A320 mit Fly-by-WireSteuerung
 Lediglich zwei große Hersteller bestimmen den
weltweiten Markt der „wide bodies“

18.12.1970 Gründung der Airbus Industrie als
europäisches Konsortium, 1972 Erstflug des ersten
Airbus A300B
 Hart umkämpfter „narrow body“ Markt
 Die neuesten Flugzeuge:

25. Oktober 2007: Indienststellung des 1. A380
durch Emirates

25. September 2011: Auslieferung B787 zur ANA

01. Juni 2012: 1. Indienststellung der 1. B747-8I
durch Lufthansa
A380
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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
85 dB(A) Grenzen, Quelle: Airbus, Lufthansa
 2-Mann-“Glas-Cockpit“
 Flight Management Systeme sowie hohe,
technikbasierte Navigationsgenauigkeit
erlauben die effizientere Flächennavigation
 Bordentertainment
A380 Cockpit
Quelle: airliners.net
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Luftverkehr heute – viele Herausforderungen
Zergliederung des europ. Luftraumes:
Fluglärmdemonstration in Frankfurt/Main

47 Flugsicherungen

58 ATC-Enroute-Kontrollstellen

22 Betriebssysteme von 18 Herstellern

30 Programmiersprachen

18.660 Lotsen in der ECAC
Bildquelle: DFS
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Single European
Sky (SES) 2020
2020 zu 2005
2009 zu 2005
Unter anderem
 Ausrichtung der
Luftraumsektoren an
operationellen
Bedürfnissen und
nicht an nationalen
Grenzen (Functional
Airspace Blocks)
 Standardisierung von
techn. Systemen
siehe: www.sesarju.eu
Quelle: SESAR,
European ATM Master Plan
Luftverkehr morgen
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Vision 2050
 ACARE Flightpath 2050 - Europe's Vision for Aviation
(vergleichend zum Jahr 2000)

Sicherheit: 1 Unfall pro 10 Mio. Flüge  Reduktion um 80%

75% CO2-Reduktion pro Passagierkilometer und 90% NOxEmissionsreduktion

Fluglärmreduzierung in der Luft um 65%

Emissionsfreies Rollen der Luftfahrzeuge
am Flughafen
 Wandelnde Mobilitätsbedürfnisse?
 Wandel im Flugzeugdesign:

Großraumflugzeug Airbus A 350 – das letztes
Flugzeug mit herkömmlicher Bauweise?

Zukünftig Nurflügel-Konzept?
Blended Wing Body
B20XX
 Wasserstoff als neuer Brennstoff?
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„Das einzige Gefährliche am
Fliegen ist die Erde.“
Wilbur Wright
Vielen Dank
für die Aufmerksamkeit!
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