Bauhaus-Luftfahrt-Jahrbuch 2017

05 Sehr geehrte Damen und Herren Dear Ladies and Gentlemen Die stetig steigende Nachfrage nach Mobilität und eine zuneh- mende internationale Vernetzung in der Wirtschaft stellen den Luftverkehr vor große Herausforderungen. Die Luftfahrt hat sich das ambitionierte Ziel gesetzt, diesen steigenden Bedarf mit einem signifikant verbesserten ökologischen Fußabdruck zu rea- lisieren. Hierfür sind radikal neue technologische und ökonomi- sche Konzepte erforderlich. In Bayern sind mehr als 60 000 Personen in der Luft- und Raumfahrt beschäftigt. Sie erwirtschaften ein jährliches Umsatz- volumen von rund sieben Milliarden EUR. Von der Forschung über den Entwurf bis zum Produkt und dessen langfristige Betreuung werden alle Teilbereiche mit hoher Kompetenz ab- gedeckt. Um die industrielle Basis Bayerns auch langfristig zukunfts- sicher zu machen, ist es notwendig, frühzeitig neue Technolo- gien zu identifizieren und Potenziale nutzbar zu machen. Zusam- men mit starken bayerischen Industriepartnern nimmt das Bauhaus Luftfahrt als Thinktank für die Luftfahrt diese Vorreiter- rolle ein. Die Forschungseinrichtung agiert als Impulsgenerator für die Zukunft der Mobilität im Allgemeinen und die Entwick- lung des Luftverkehrs im Besonderen. Ihre wissenschaftliche Exzellenz ist weit über die Grenzen des Freistaates hinaus bekannt und anerkannt. Neue Themenfelder wie die Digitalisierung eröffnen voll- ständig neue Ansätze und Geschäftsfelder. Hier gilt es, aus der Vielzahl von neuen Technologien und Themen die relevanten und richtigen für den Luftfahrtbereich zu identifizieren und die zielgerichtete Weiterentwicklung voranzutreiben. The continuous increase in demand for mobility and the growing international economic network face the avia- tion industry with major challenges. Aviation has set itself ambitious targets for meeting the growing demand with a signiﬁcantly improved ecological footprint. This requires radically new technological and business con- cepts. More than 60,000 people are employed in the aero- space industry in Bavaria. They generate annual revenues of around 7 billion euros. From research and design towards the product and its long-term support, all areas are covered with a high level of competence. In order to make Bavaria’s industrial base future- proof in the long term, it is necessary to identify new technologies at an early stage and exploit their poten- tials. Together with strong Bavarian industrial partners, Bauhaus Luftfahrt takes this pioneering role as a think tank for aviation. The research institution acts as an impulse generator for the future of mobility in general and the development of air travel in particular. Its scien- tiﬁc excellence is known and recognised far beyond the borders of the Free State of Bavaria. New topic areas, such as digitalisation, open up com- pletely new approaches and business areas. From the multitude of new technologies and topics, it is important to identify the relevant concepts and business approaches for the aviation sector and to drive forward their further development. Das vorliegende Jahrbuch ermöglicht Ihnen, liebe Leserinnen This yearbook provides you, dear readers, with a brief und Leser, einen kleinen Einblick in neue Themengebiete, die langfristig die Luftfahrt nachhaltig verändern könnten. Ich lade Sie ein: Gönnen Sie sich mit dem Bauhaus Luftfahrt einen Aus- blick in die Zukunft des Fliegens! insight into new topics that could change aviation in the long term. I am inviting you to join me: Take a look at the future of ﬂying with Bauhaus Luftfahrt! Ihre Ilse Aigner, MdL Bayerische Staatsministerin für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie und Stellvertretende Ministerpräsidentin Yours Ilse Aigner, MdL Bavarian State Minister of Economic Affairs and Media, Energy and Technology Deputy Minister-President of Bavaria

07 Sehr geehrte Damen und Herren Dear Ladies and Gentlemen Die häufigste Frage, die uns zur zukünftigen Entwicklung der Luftfahrt gestellt wird, lautet: Wie sieht das Flugzeug der Zukunft aus? Diese Frage steht für die Erwartung, dass neue Technologien, die ein Luftfahrzeug effizienter, ökonomischer und leiser machen, auch zu einem völlig anderen Aussehen führen. Neue Antriebstechnologien wie (hybrid-)elektrische Antriebe könnten tatsächlich dazu führen, dass sich das Flugzeug grundlegend verändert. In verschiedenen Forschungs- projekten bewerten wir gemeinsam mit Industrie- und For- schungspartnern konkrete Optionen, die langfristig Erfolg versprechend sein könnten. In anderen Industriebereichen stellen wir immer häufiger fest, dass sich völlig neuartige Konzepte aus neuen Energie- trägern, innovativen Geschäftsmodellen (z. B. der Sharing Economy) und auch der Digitalisierung entwickeln. Im Bereich alternativer Energieträger fungiert das Bauhaus Luftfahrt als Koordinator zweier europäischer Forschungs- vorhaben zu neuartigen Kraftstofftechnologien zur Produktion nachhaltiger Kraftstoffe für die Luftfahrt. Die Nutzung der solar- thermischen Energie der Sonne auf der einen und der Prozess der hydrothermalen Verflüssigung auf der anderen Seite stellen vielversprechende Ansätze zur nachhaltigen Reduktion von CO2-Emissionen dar. Während Sharing-Geschäftsmodelle im Automobilbereich schon erfolgreich Einzug gehalten haben, gilt es auch in der Luftfahrt, die Potenziale dieser neuen Ansätze zu verstehen. Neben der Idee, Flugzeuge frei zwischen Fluggesellschaften auszutauschen, stehen auch innerstädtische Luftfahrtkonzepte mit kleineren, senkrechtstartfähigen Fluggeräten auf dem Prüfstand. Damit liefert das Bauhaus Luftfahrt nicht nur Antworten auf die Frage nach dem möglichen Flugzeug der Zukunft, sondern auch danach, wie neue Konzepte erfolgreich umgesetzt werden können und inwiefern diese in der Lage sein werden, die Mobi- lität von morgen grundlegend zu verändern. Das vorliegende Jahrbuch 2017 bietet ganz in diesem Sinne einen breit angelegten Überblick über viele weitere, interdiszi- plinäre Forschungsvorhaben des Bauhaus Luftfahrt. Wir wünschen Ihnen, liebe Leserin, lieber Leser, bei der Lektüre viel Spaß! Ihre/Ihr Insa Ottensmann / Prof. Dr. Mirko Hornung The most common question we are asked about the future development of aviation is: What will the aircraft of the future look like? This question stands for the expectation that new technologies, which make an aircraft more efﬁ- cient, more economic, and less noisy, also lead to a com- pletely different look. New propulsion technologies, such as (hybrid-)electric power systems, could actually cause the aircraft to change radically. In various research projects, together with industrial and research partners, we evaluate dedicated options that could be promising in the long term. In other industries, we see more and more evidence that completely new concepts are being developed from new sources of energy, innovative business models (such as sharing economy), and digitalisation. In the ﬁeld of alternative energy sources, Bauhaus Luftfahrt is the coordinator of two European research projects on novel fuel technologies for the production of sustainable fuels for aviation. The use of solar thermal energy from the sun on the one hand and the process of hydrothermal liquefaction on the other hand are promising approaches for a sustainable reduction of CO2 emissions. While sharing business models have already success- fully entered the automotive sector, aviation also needs to exploit the potentials of these new approaches. In addition to the idea of sharing aircraft freely between airlines, inner-city aviation concepts with smaller, vertical take-off and landing aircraft are also under close scrutiny. Thus, Bauhaus Luftfahrt not only provides answers to the question of the possible aircraft of the future, but also how new concepts can be successfully implemented and to what extent they will be able to fundamentally change the mobility of tomorrow. In this sense, the 2017 yearbook offers a broad over- view of many other interdisciplinary research projects of Bauhaus Luftfahrt. We wish you, dear readers, insightful impulses; enjoy reading! Yours Insa Ottensmann / Prof. Dr. Mirko Hornung

09 technology radar Distributed Ledgers – disruptive Technologie nach dem Hype Cyber-physische Systeme – zukunftsweisende Technologiesynergien Eine Datenlandkarte für die Prozessdatenanalyse 16 18 20 Distributed Ledgers – disruption beyond the hype Cyber-Physical Systems – future-oriented technological synergies A data map for process data analysis operations Neue Transportkonzepte erfüllen veränderte Passagierbedürfnisse Systemdynamische Modellierung des Luftfahrtsystems On-Demand-, free-floating Sharing-Modell für Fluggesellschaften Welchen Beitrag kann die Luftfahrt zur Mobilität in Städten leisten? 24 26 28 30 New transport concepts meet changing customer needs System dynamic modelling of the aviation system On-demand, free-ﬂoating sharing model for airlines What contribution can aviation make to urban mobility? alternative fuels Wasser- und Landbedarf solarthermochemischer Kraftstoffe Hydrothermale Verflüssigung: neue Kraftstoffe aus biogenen Quellen Biomasseerträge von Mikroalgen in industrieller Kultivierung CO2 als Rohstoff für die erneuerbare Kraftstoffproduktion 34 36 38 40 Water footprint and land requirements of solar thermochemical fuels Hydrothermal liquefaction: new fuels from biogenic sources Biomass yields of microalgae in industrial cultivation CO2 as feedstock for the production of renewable fuels energy technologies & power systems Thermoelektrische Abwärmenutzung am Flugtriebwerk Hybrider Fanantrieb – Abschluss einer Konzeptstudie „Composite Cycle Engine“-Konzeptualisierung und -Potenzial 44 46 48 Thermoelectric waste heat harvesting in aero engines Hybrid power fan drive – results of a conceptual study Composite Cycle Engine conceptualisation and performance potential systems & aircraft technologies Luftfahrtwissensmanagement für Industrie 4.0 Turboelektrische Antriebsintegration mit „Wake Filling” 52 54 Aviation knowledge management for Industry 4.0 Turboelectric fuselage wake-ﬁlling propulsion integration

11 „Mobilität in einer virtuellen Zukunft“ war Thema eines hochkarätig besetzten Symposiums des Bauhaus Luftfahrt auf dem Ludwig Bölkow Campus bei München. Datengesteuerte Prozesse sowie kundenspezifi sche Dienstleistungen und Produkte stehen immer mehr im Fokus neuartiger Geschäftskonzepte. Welchen Einfl uss nehmen diese Entwicklungen auf das Luftverkehrssystem? Gemeinsam mit 180 kompetenten Wissenschaftlern und Experten aus 20 Ländern erörterte das Bauhaus Luftfahrt anderthalb Tage lang die entscheidenden Wegbereiter und Treiber sowie Potenziale der Luftfahrt 5.0. Den zahlreichen Fachvorträgen und Diskussionsrunden entsprang dabei ein intensiver Austausch zwischen Wissenschaft, Industrie und Politik. Fortschritte in Datenanalyse und -management sowie Potenziale von datengesteuerten Geschäftsmodellen und Prozessen standen im Mittelpunkt der Plenarsitzung am ersten Veranstaltungstag. Vordenker und Fachleute gaben Einblick in ihre neuesten Erkenntnisse und Ideen, wie sich eine verbesserte Nutzung von Daten auf das Luftfahrtgeschäft auf lange Sicht auswirken kann. Am zweiten Veranstaltungstag wurde eine Vielzahl von Technologien und Konzepten in zwei parallelen Sitzungsreihen diskutiert. “Mobility in a Virtual Future” was the subject of a high-quality symposium held by Bauhaus Luftfahrt on the Ludwig Bölkow Campus near Munich. Data-driven processes, customer-tailored services and products are getting more and more in the focus of novel business concepts. How will these developments ﬁ nd their way into the air transport system? Together with 180 national and international scientists and industrial experts from 20 countries, Bauhaus Luftfahrt addressed and discussed key enablers and potentials of the envisaged developments and innovations forming a possible Aviation 5.0. Thereby, an intense dialogue between science, industry, and politics arose from the numerous presentations and discussions. Progress in data sciences and the potentials of data-driven businesses and processes were at the core of the Plenary Session on day 1 of the event. Innovators and experts provided insights in their latest ﬁ ndings and ideas, how an enhanced use of data may have an impact on the aviation business in the long run. On day 2, a multitude of technologies and concepts were presented in two parallel session streams. In vier Fachsitzungen teilten 20 Referenten ihre Expertisen zu Top-Trends und Schlüsselentwick- lungen. Organised in four topical sessions, invited speakers shared their expertise and insights in key technologies and developments.

12 mission Über das Bauhaus Luftfahrt Was treibt die Mobilität von morgen? Welche alternativen Energieoptionen werden langfristig für die Luftfahrt zur Verfügung stehen? Welche Antriebs- und Systemtech- nologien werden die Effizienz zukünftiger Flugzeug- entwürfe weiter verbessern, und werden diese zu voll- ständig neuen Designs führen? Welchen Einfluss werden Informationstechnologien auf zukünftige Produkte und deren Entwicklungsprozesse haben? Entlang dieser und weiterer Fragestellungen analysiert das Bauhaus Luftfahrt als Forschungseinrichtung wesentliche Treiber, neue technologische Ansätze sowie innovative Ideen und integriert diese in ganzheitliche Lösungen für die Luftfahrt. Seit mehr als zehn Jahren betrachtet das Bauhaus Luftfahrt im Sinne eines Thinktanks Themen aus sehr unterschiedlichen Blickwinkeln: Die 39 Wissenschaftler mit fachlicher Expertise aus Sozialwissenschaft und Ökonomie, Natur- und Ingenieurwissenschaft sowie Infor- matik identifizieren und bewerten erfolgversprechende Ansätze und entwickeln diese, häufig in Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Partnern, als Grund- lage für neue Produktideen und -konzepte weiter. Damit nimmt das Bauhaus Luftfahrt eine wichtige Vorreiterrolle ein – als Ideenschmiede, Forschungseinrichtung und Impulsgenerator für Fachwelt, Öffentlichkeit und Politik. Die Luftverkehrsflotte wird sich allen Prognosen nach bis 2050 verdreifachen. Die Ziele 75 % weniger CO2- Ausstoß, deutlich geringere NOX- und Lärmemissionen gegenüber dem Jahr 2000 sind im Flightpath 2050 formu- liert. Aus dem Luftverkehrswachstum, den Flightpath- 2050-Zielen und den langen Produktlebenszyklen von Flugzeugen von bis zu 60 Jahren leitet das Bauhaus Luftfahrt seinen Auftrag ab, über die Grenzen herkömm- licher Technologien und Materialien weit hinauszublicken und neue Aspekte zu betrachten. Dabei sollen und können keine Voraussagen getroffen werden, welches das nächste Produkt sein wird. Die Wissenschaftler erforschen vielmehr neue Technologien und Materialien, zeigen deren Relevanz für zukünftige Entwicklungen und schaffen ein Bewusstsein, worin die Potenziale für die Luftfahrt liegen. Die so gewonnenen Erkenntnisse liefern zahlreiche Denk- und Diskussionsanstöße – und das außerhalb der vorhandenen konventionellen Forschungs- und Entwicklungslandschaft. Die Herangehensweise, zunächst eine Idee in einem interdisziplinären kreativen Prozess entstehen zu lassen und diese anschließend auf ihre Anwendbarkeit wissenschaftlich zu überprüfen, macht das Bauhaus Luftfahrt als Forschungseinrichtung einzigartig in Deutschland und Europa. Gegründet wurde der Bauhaus Luftfahrt e. V. im November 2005 von den drei Luft- und Raumfahrtunter- nehmen Airbus, Liebherr-Aerospace und MTU Aero Engines sowie dem Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie. Namensgebend war das Staatliche Bauhaus, die fachübergreifende Kunst-, Design- und Architekturschule von Walter Gropius im Weimar und Dessau der 1920er- Jahre. Seit 2012 ergänzt die IABG Industrieanlagen- Betriebsgesellschaft den Kreis namhafter Industriepart- ner. Das Bauhaus Luftfahrt ist seit 2015 auf dem Ludwig Bölkow Campus in Taufkirchen bei München angesiedelt, dessen Gründungspartner es ist.

13 energy technologies & power systems alternative fuels technology radar systems & aircraft technologies operations About Bauhaus Luftfahrt What drives the mobility of tomorrow? What alternative energy options will be available for aviation in the long term? Which power and system technologies will further improve the efﬁ ciency of future aircraft concepts, and will these lead to completely new designs? What impact will information technologies have on future products and their development processes? In light of these and other questions, as a research institution, Bauhaus Luftfahrt analyses major driving forces, new technologi- cal approaches, and innovative ideas and integrates them into holistic solutions for aviation. For more than a decade, Bauhaus Luftfahrt is studying topics from very different perspectives in the sense of a think tank: The 39 scientists with professional expertise in their ﬁ eld areas of social sciences and economics, nature and engineering sciences as well as informatics identify and assess promising approaches and develop them, frequently in collaboration with national and international partners, as a basis for new product ideas and concepts. Bauhaus Luftfahrt is thereby playing a key pioneering role – as a think tank, a research institution, and an impulse generator for experts, the public, and politicians. According to all forecasts, the civil aviation ﬂ eet will triple by 2050. The goals of 75 % less CO2 emissions, considerably reduced NOx emissions and noise compared to 2000 are expressed in Flightpath 2050. From the growth in air trafﬁ c, the Flightpath 2050 goals, and the long product life cycles of aircraft of up to 60 years, Bauhaus Luftfahrt derives its task of going far beyond the boundaries of conventional technologies and materials and of studying new aspects. Here, no predic- tions can or should be made on what the next product will be. Instead, scientists are searching for new tech- nologies and materials, showing their relevance for future developments, and raising awareness of wherein the potential for aviation lies. The knowledge gained in this way offers numerous incentives to think differently and participate in discussions – and all of that is outside the existing conventional research and development landscape. The approach, to ﬁ rst let an idea arise in an interdisciplinary creative process and then check it in a scientiﬁ cally sound manner for its applicability, makes Bauhaus Luftfahrt unique as a research institution in Germany and Europe. Bauhaus Luftfahrt e. V. was founded in November 2005 by the three aerospace companies Airbus, Liebherr-Aerospace and MTU Aero Engines as well as the Bavarian State Ministry for Economic Affairs and Media, Energy and Technology. The source of the name was Staatliches Bauhaus, the interdisciplinary art, design, and architecture school by Walter Gropius in the Weimar and Dessau of the 1920s. Since 2012, IABG Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft has rounded out the circle of renowned industrial partners. Since 2015, Bauhaus Luftfahrt has been based on Ludwig Bölkow Campus in Taufkirchen near Munich, whose founding partner it is.

15 Schlüssige Luftfahrtkonzepte von morgen Schlüssige Luftfahrtkonzepte von morgen basieren auf dem Verständnis zukünftiger basieren auf dem Verständnis zukünftiger Technologieoptionen und deren physi- kalischer Leitplanken. Zur Früherkennung designtreibender Entwicklungen hat das Bauhaus Luftfahrt das „Technologieradar“ Bauhaus Luftfahrt das „Technologieradar“ etabliert, das die Domänen Energie, Materialien, Photonik, Sensorik und Infor- mation umfasst. Der verfolgte Ansatz zur Zukunftstechnologieanalyse und Bewer- tung von Innovationspotenzialen stützt sich auf eine interdisziplinäre Kultur und eine eigens entwickelte Methodik. Diese eine eigens entwickelte Methodik. Diese beruht auf der Bestimmung universeller Metriken und physikalischer Grenzwerte Metriken und physikalischer Grenzwerte sowie einer Analyse des Skalierungsver- sowie einer Analyse des Skalierungsver- haltens und disruptiven Potenzials neuer haltens und disruptiven Potenzials neuer Technologien. Als Leitlinie für die zukünf- tige Entwicklung stimmiger Gesamtkonzepte werden Leistungspotenziale im Luft- fahrtkontext auf unterschied- lichen Komplexitätsebenen untersucht, von Komponenten über Baugruppen bis hin zu integrierten Systemen. Prospective concepts for aeronautics are based on the understanding of future technology options and their physical boundaries. For early identiﬁcation of design-driving developments, Bauhaus Luftfahrt has established the “Techno- logy Radar”, which includes the domains of energy, materials, photonics, sensors, and information. The pursued approach to future technology analysis and assessment of innovation potentials rests upon an interdisciplinary culture and on a specially developed methodo- logy. This relies on the derivation of uni- versal metrics and physical benchmarks as well as on an analysis of the scaling behaviour and disruptive potential of novel technologies. As guidance to the future development of sound overall concepts, perfor- mance potentials are deter- mined in the aeronautical context at various levels of complexity, from components, devices to integrated sys- tems.

16 technology radar Distributed Ledgers – disruptive Technologie nach dem Hype Bitcoin, Blockchain, Smart Contracts, Hashgraphs … Distributed-Ledger-Technologien (DLTs) sind aus der technologischen Trenddiskussion nicht mehr wegzudenken. Handelt es sich um einen nächsten technologiegetriebenen Hype oder gibt es ein verifi zierbares Potenzial, das Teile der gewachse- nen Geschäftsprozesswelt in den nächsten Jahren herausfordern wird? DLTs sind sich stetig weiterentwickelnde Informationstechnologien, um eine geteilte, dezentrale und auditierbare Datenschicht in ver- schiedensten Anwendungsszenarien zu ermögli- chen. Grundlegendes Ziel ist hier die Schaffung einer dezentralen, konsensbasierten Vertrauens- basis, die nicht manipulierbar und zugleich für alle Beteiligten transparent ist sowie Informations- asymmetrien und Übervorteilungen umgeht. Aktuelle Einsatzszenarien sind Zertifi zierungen in Supply Chains, Handelstransaktionen ohne Mittelsmann oder neue Rechte- und Distributions- modelle für digitale Artefakte. Auch die Luftfahrt geht gerade im Rahmen von Digitalisierung und digitaler Transformation neue Wege. Dabei spielt im Umgang mit Daten die Frage nach deren Provenienz, deren Weiterver- wendung und -verwertung, nach Rechten an Daten sowie deren Schutz eine zentrale Rolle. Das Bau- haus Luftfahrt erforscht Anwendungspotenziale von DLTs oder zu entwickelnden Erweiterungen exemplarisch in den Bereichen Entwicklung und Produktion, Dienstleistungen und datengetriebener Geschäftsmodelle im Lufttransport. Hier zeigen DLTs ihre Stärke als eine Lösung zur Umsetzung digitaler Geschäftsprozesse mit dem Fokus auf Transparenz, Informationssicherheit und Skalierbarkeit. Für seine Partner analysiert das Bauhaus Luftfahrt das langfristige Potenzial dieser Technologien im Kontext aktueller Forschung zur digitalen Transformation. Herzstück disruptiver Anwendungen von DLTs ist das verteilte Konsensmodell. The distributed consensus model of DLTs is at the core of possibly disruptive applications. Distributed Ledgers – disruption beyond the hype Bitcoin, Blockchain, Smart Contracts, Hashgraphs … Distributed Ledger Technologies (DLTs) are an inte- gral ingredient in any top ten on current technol- ogy trends. Are DLTs only the catalyst for the next technology-driven hype bubble, or can Bauhaus Luftfahrt provide a solid proof of their potential to challenge a good deal of established (digital) busi- ness processes? DLTs are a clever combination of existing, reﬁ ned information technologies; these are con- jointly applied to establish a shared, decentral and auditable data layer in diverse application scenar- ios. This layer aims to establish a notion of direct trust on a decentralised, consensus-based founda- tion, which cannot be manipulated and is transpar- ent to all participants. Thus, both information asymmetries and fraud shall be avoided. Current application scenarios are certiﬁ cation in supply chains, business transactions without intermedi- ary, or new ways to distribute and share (the rights to) digital artefacts. Similarly, aviation in general is breaking new ground in the context of digitalisation and digital transformation. While handling and sharing data, questions regarding their provenance, their subse- quent application and exploitation, rights to data and data privacy play a crucial role. Bauhaus Luft- fahrt explores the application potential of existing and next generation DLTs in aviation, for example in engineering, production, and data-driven business models. Here, DLTs demonstrate their strength by imple- menting disruptive digital business processes with a strong focus on transparency, security, and scal- ability. Bauhaus Luftfahrt analyses the long-term potential of these technologies for its partners as part of its current research on digital transforma- tion in aviation.

17 Stark vereinfachte Darstellung einer Blockchain Eine Blockchain kann als verteilte, dezentrale Datenbank aufgefasst werden, in der ein Konsensprotokoll sicherstellt, dass der Inhalt, d. h. die Kette an Blöcken, bei allen Teilnehmern gespiegelt vorliegt. Der zusätzliche Einsatz kryptografi scher Verfahren sichert zu, dass weder Einträge in einem Block noch die Kette an Blöcken selbst verändert werden können. Dies kann transparent von jedem Teilnehmer jederzeit selbst überprüft werden und schafft so Vertrauen in die geteilten Daten. Statt einfacher Transaktionsdaten können auch komplexe Abläufe in Form von Smart Contracts abgelegt werden. Somit erweitern sich die möglichen Anwendungsszenarien über „Kassenbücher“ (ledgers) hinaus zu automatisierten, verteilten Geschäftsprozessen mit mehreren Teilnehmern. Simpliﬁ ed sketch of a Blockchain A Blockchain can be regarded as a distributed, decentralised database, which assures with the help of an additional consensus protocol that all the chained blocks are mirrored. Additionally, cryptographic technologies assure that neither the transactions in a block, nor the already chained blocks can be changed. Thus, all participating parties can audit the chains’ integrity in a transparent way and, hence, establish a layer of trust. In addition to simple transaction data, blocks can store complex conditional sequences in the form of (Smart) Contracts. This extends the application area from ledgers to distributed, automatic, collaborative business processes. 1 Transaktionen zwischen Beteiligten werden zu einem Block zusammengefügt und mit einem digitalen Stempel versehen. A set of agreed upon transactions between parties are put into a block and “digitally stamped”. 2 Der Block wird ans Ende einer Instanz der Blockchain angehängt und kryptografi sch so verankert, dass die Integrität der gesamten Kette und ihres Inhaltes überprüfbar ist. This block is chained to the end of an instance of the blockchain. Chaining adds a cryptographic proof of the integrity of the whole chain and its content. 3 Ein Konsensprotokoll sichert zu, dass der neue Eintrag zwischen allen anderen Instanzen der Blockchain gespiegelt wird – ohne zusätzlichen Mittelsmann. Following a consensus protocol, the changes are mirrored to all instances of the chain – without intermediary third party.

18 technology radar Cyber-physische Systeme – zukunfts- weisende Technologie- synergien Ein Cyber-physisches System (CPS) nutzt verschie- denste Sensordaten, integrierte Intelligenz und ein Kommunikationsnetzwerk, etwa um den Gesund- heitszustand kritischer Komponenten oder Systeme einer Flugzeugfl otte vorherzusagen und notwen- dige Maßnahmen zur Wartung frühzeitig einzulei- ten. Der Kernfrage, für welche Geschäftsprobleme Kosteneinsparpotenzial gegenüber herkömmlichen Wartungsstrategien besteht, ist das Bauhaus Luft- fahrt im Rahmen der Zukunftstechnologieanalyse nachgegangen. Ein CPS kann bisherige Unsicherheiten in der Versagensvorhersage signifi kant verringern, indem es mithilfe maschinellen Lernens und Big Data Analytics komplexe, physikalisch schwer erfass- bare Korrelationen in fl ottenweiten Daten aufdeckt, z. B. zwischen Betriebsumgebung oder erfolgter Reparatur und Degradierungsrate. Kommen jedoch im Vergleich zu korrekt prognostiziertem Wartungs- bedarf übersehene Schäden oder Fehlalarme zu häufi g vor, können Folgekosten etwa durch Kaska- deneffekte oder unnötigen Inspektionsaufwand die Vorteile aufheben, genauso wie zu hohe CPS- Kosten. Welche Vorhersagequalität für einen Netto- nutzen erreicht werden muss, hängt stark von der Anwendung ab und wurde vom Bauhaus Luftfahrt allgemein aus einer Kosten-Nutzen-Analyse be- stimmt. Diese erlaubt zudem, verschiedene Aus- wertealgorithmen hinsichtlich Kosteneffi zienz zu vergleichen und zu optimieren. Am vielverspre- chendsten, etwa für Lager- und Getriebeüberwa- chung oder Risserkennung in Kompositen, zeigen sich hier Deep-Learning-Ansätze. Um das Potenzial auszureizen, sind neue Direktiven für Datenaus- tausch, -schutz und Cyber-Sicherheit notwendig. CPS-Zukunftsvisionen umfassen die Verwer- tung produktspezifi scher Daten entlang des Lebens- zyklus für neue Geschäftsmodelle, wie individua- lisierte Produktion und Wartung, sowie virtuelle digitale Zertifi zierung. Integrierte Intelligenz und Vernetzung schaffen Mehrwert und ermöglichen neue Geschäfts- modelle. Integrated intelli- gence and net- working add value and allow for novel business models. Cyber-Physical Systems – future- oriented technological synergies A Cyber-Physical System (CPS) utilises sensor data of various sources, integrated intelligence, and a communication network, for instance, for predicting the health state of critical components or systems of an aircraft ﬂ eet and for directing necessary MRO actions at an early stage. The key question, for which business problems cost-saving potentials emerge with respect to conventional maintenance strategies, was examined at Bauhaus Luftfahrt in the framework of future technology analysis. By means of Machine Learning and Big Data Analytics, a CPS can signiﬁ cantly reduce previous uncertainties in failure prediction by capturing complex relationships in ﬂ eet-wide data that may be difﬁ cult to describe using physics. Examples include the correlation between operating environ- ment or repair actions and degradation rate. How- ever, in case, relative to correctly predicted main- tenance needs, missed detections or false alarms occur too often, follow-up costs, e. g. due to cas- cading effects or unnecessary inspection effort, can outweigh the advantages, similarly to CPS costs. The requirements on the prediction quality for achieving a net beneﬁ t strongly depend on the application. They were generally determined at Bauhaus Luftfahrt by means of a Cost-Beneﬁ t Analysis. It further allows comparing and optimis- ing various analysis algorithms concerning cost efﬁ ciency. Here, for instance, for bearing and gear- box monitoring or crack detection in composites, deep learning approaches appear most promising. For realising the full potential, new directives for data exchange, privacy, and cyber security are in demand. Future CPS visions include the exploitation of product-speciﬁ c data along the life cycle for novel business models, such as individualised production and maintenance or virtual digital certiﬁ cation.

19 Arbeitsprinzip eines CPS Das CPS generiert aus systemrelevanten Sensordaten, etwa zur Flottenüberwachung, ausführbare Information zur Entscheidungs- unterstützung und optimierten Systemsteuerung, z. B. zur Stand- und Wartungskostenreduktion. Working principle of a CPS A CPS promotes system-relevant sensory data, such as for ﬂ eet monitoring, into actionable information for decision support and optimised system control, e. g. allowing for reduced down- time and MRO costs. Physical world Cyber-physical interaction Cyber representation Fleet of assets (components / (sub-)systems) Data & infor- mation Time-stamped, e. g., • Degradation indicators • Usage data • Environmental data • Maintenance logs Fleet history Operator, maintenance technician etc. Direct corrective actions to avoid failures Maintenance scheduling, spare parts ordering Digital twin • Data management • Orchestration of models & smart analytics • Generate insights, make health predictions (RUL*) Health information • Optimal decision support analytics *RUL: Remaining Useful Life CPS-Kosten-Nutzen-Analyse Die Kosten-Nutzen-Analyse stützt sich auf die Receiver-Operating-Characteristics-Kurve zur Leistungsbewertung und -optimierung der Daten- auswertealgorithmen und zur Identifi kation von Business Cases mit Nettonutzen. CPS Cost-beneﬁ t analysis The receiver operating characteristics curve can be directly linked with cost-beneﬁ t analysis for performance assessment and optimisation of data analysis algorithms and for identifying business cases with net beneﬁ t. Cost-benefit analysis – example Receiver operating characteristics curve ] % [ t i f e n e b e v i t a l e r t e N 100 0 -100 -200 * 0.0 Business case No business case Cost-optimised operating point Rare failure mode Semifrequent failure mode Frequent failure mode 0.4 0.2 0.8 Probability of false alarm 0.6 1.0 n o i t c e t e d f o y t i l i b a b o r P 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 Perfect (no penalties, only benefi t) Better algorithm performance Random * 0.0 Cost-optimised operating point Rare failure mode Semifrequent failure mode Frequent failure mode 0.4 0.2 0.8 Probability of false alarm 0.6 1.0 * denotes the economically viable range of the probability of false alarm for a rare failure mode Dr. Andreas Sizmann Head of Future Technologies and Ecology of Aviation, Knowledge Management Innovation und Evolution von Zukunftstechnologien beruhen nach William Brian Arthur („The Nature of Technology“) auf zwei Hauptfaktoren, der Kombination von Technologien und der Nutzbarmachung natürlicher Phänomene. Quanteninformatik und Graphene stehen als EU-Flagship-Themen hoch auf der F&E-Agenda. Disruptives Potenzial verspricht auch die kombinatorische Evolution, aktuell von physischen mit Informationstechnologien. Die Evolution von isolierten, statischen Lösungen hin zu vernetzten und an die Situation anpassungsfähigen Technologien schafft Cyber-physische Systeme mit neuen Fähigkeiten für die Luftfahrt. Hier sehen wir gute Chancen, grundlegend neue Zukunftsthemen zu identifi zieren. Innovation and the evolution of future technologies are based on two primary factors, according to William Brian Arthur (“The Nature of Technology”), the combination of technologies and the harnessing of natural phenomena. Indeed, quantum informatics and graphene are both high ranked F&E topics with EU ﬂ agship funding. Combinatorial evolution promises disruptive potential as well, currently by combination of physical with information technologies. The evolution of isolated static solutions towards connected, situation-aware, and adaptive technologies creates Cyber-Physical Systems with novel capabilities for aviation. This is a promising territory for future technology scouting.

20 technology radar Eine Datenlandkarte für die Prozessdaten- analyse In modernen mehrstufi gen Produktionsprozessen, z. B. bei der Produktion von Flugzeugkomponenten, wird die Auswertung der anfallenden Informationen wird die Auswertung der anfallenden Informationen immer wichtiger. Hier kommen die Anforderungen und Daten diverser Abteilungen des Unternehmens zusammen, während die Arbeitsschritte selbst Daten von verschiedenartiger Struktur, Informations- gehalt, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit pro- duzieren. Die Herausforderung besteht darin, den Informationswert dieser Daten zu kombinieren und in den Prozess zurückzuführen. Im Bereich Fabrikation des LuFo-Projektes EFFPRO_4.0 befasst sich das Bauhaus Luftfahrt mit der Aufgabe, Daten aus der Produktion ganzheitlich zu untersuchen und Anwendungen für Datenana- lysen zu testen. In enger Zusammenarbeit mit den Partnern wird ein Produktionsprozess untersucht und das Anwendungspotenzial aktueller Datenalgo- rithmen ermittelt. Zu Beginn werden in einer prozessorientierten Datenlandkarte applikationsübergreifend alle Daten erfasst, die in einen Prozess einfl ießen oder erzeugt werden: Neben Programmdaten aus Unterneh- menssystemen zählen dazu auch papiergebundene Informationen, Sensordaten und Metainformationen. Im dafür entwickelten 4+1-Modell werden die Daten aufbereitet und in verschiedenen Ansichten dargestellt. Dies schafft eine Diskussionsgrund- lage, um Datenszenarien mit Beteiligten aus unter- schiedlichen Domänen zu bewerten. Mit den Projektpartnern entwickelt das Bauhaus Luftfahrt mit diesem Ansatz ein Anwendungssze- nario für Datenanalyse in der Qualitätsprüfung. In einem Demonstrator werden die Messdaten auf Muster untersucht, die es ermöglichen, ähnliche Prüfungen später effi zienter umzusetzen. A data map for process data analysis In modern multi-stage production processes, like the production of aircraft components, the analysis of information is becoming increasingly important. This is where the requirements and data of various departments of a company are brought together, while the particular work steps produce data of different structure, information content, speed, and reliability. The challenge lies in combining the information value of this data and returning such value to the overall process. In the fabrication section of the LuFo project EFFPRO_4.0, Bauhaus Luftfahrt works on the task of examining production data holistically and test- ing applications for data analysis. In close cooper- ation with the project partners, a particular pro- duction process is investigated and the potential of applying to it the latest data algorithms is determined. In the ﬁ rst part of this analysis, a process- oriented data map is used to collect all data that ﬂ ows into a process or is generated across all applications: In addition to program data from enterprise systems, this also includes paper-based information, sensor data, and meta-information. In the 4+1 model developed for data collection, the data is prepared and displayed in different views. This creates a basis for discussion in order to eval- uate data scenarios with participants from differ- ent company domains. Together with its project partners, Bauhaus Luftfahrt is using this approach to develop an application scenario for data analysis in quality assurance. In a demonstrator, the measurement data is examined for samples that enable similar tests to be carried out more efﬁ ciently later on. Die konsequente Datenaufnahme in der Fertigung erlaubt die realisti- sche Überprüfung von Datenszenarien. Comprehensive data acquisition in production allows for cross-domain veriﬁ cation of data scenarios. Das zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie unter dem Förderkennzeichen 20Y1509E gefördert.

21 4+1-Modell der Datenlandkarte Die Datenlandkarte verbindet Daten, IT-Systeme, Rollen und Prozessschritte. In einer Haupt- und vier Nebenansichten werden die Daten in verschiedenen Kontexten dargestellt. 4+1 model of the data map The data map connects data, IT systems, roles, and process steps. In one main and four detail views, the data is displayed in different contexts. 1 Main view – exemplary ﬂ ow of the process Audience: process participants, overview Legend Input Process step Output :Entity Station Procedure Code :Entity :WorkPlanning :ManufacturingStep :WorkPlanning :ManufacturingStep :WorkPlanning :ManufacturingStep Information :LabourStandard :ComponentDrawing :InspectionOrder :InspectionEquipment :InspectionFeature :InspectionOrder Station 5 Material supply PRF EIN Station 10 Milling FR3 MOD Station 17 Intermediate inspection QS2 HAL Station 39 Final inspection QS3 TRH Document / application :WorkRecording :SelfInspection :WorkRecording :WorkRecording :MachineData :QualityInspection :Measurement :ProblemReport A Use cases – roles, processes, and information ﬂ ow Audience: analysts unfamiliar with the ﬁ eld, introduction Order creation Customer Order manufacturing Plan material Create work plan Procurement Process planner C Detail view – information structure inside the domains Audience: domain experts, analysts WorkTeam - participants ProblemReport - reportNo - date - state Description - error - cause - details Assessment - reason - decision - costs reference Attachment - type - fi lename - information Measurement - action - control - personResponsible B System view – main information entities and their respective IT systems Audience: key users, overview REPORT SYSTEM ORDER Mgmt. ProblemReport - cause - action PurchaseOrder - customer - amount ManufacturingStep - workDocumentation WorkOrder - completionDate PLANNING TOOL D Data characterisation – data quality table Audience: data analysts Value Volume Veracity Variety Velocity

Seat load factor COST HOLISTIC RPK EFFICIENCY DECARBONISATION COMPETITION AVIATION COST FORECAST DEMAND AIR TRANSPORT SYSTEM TERMINAL VALUE OF TIME DEMAND URBANISATION NOVEL CONCEPTS MARKETS SOLUTIONS PASSENGERS AIRPORT TRAVEL TIMES PROFILES VALUE OF TIME LANDSIDE TERMINAL LAND- SIDE PROCESSES RPK NOVEL CONCEPTS AIRSIDE RPK FUTURE DRIVERS NETWORK COST SYSTEM DECARBONISATION TRAVEL TIMES LANDSIDE COST AIRLINE MOBILITY INTERMODAL RPK TRAVEL TIMES URBAN AIR MOBILITY COST TERMINAL PROFILES AIRSIDE FUTURE DRIVERS CAPACITY NOVEL CONCEPTS AVIATION BEHAVIOUR PASSENGERS AIRLINE INTEROPERABILITY LANDSIDE MARKETS SYSTEM HOLISTIC COST PROFILES SUSTAINABILITY RPK SIMULATION GLOBAL A/C FLEET SUSTAINABILITY AIRSIDE COST HOLISTIC TERMINAL EDUCATION RPK CAPACITY SYSTEM PROFILES PROCESSES INTER- MODAL AIRLINE STAKEHOLDER NETWORK OPERATIONS MOBILITY SYSTEM TRAVEL TIMES COST RPK 22 operations 22 Air travellers

23 Total operating cost Auf der Basis eines fundierten Verständnisses zukünftiger Szenarien und Trends befasst sich der Forschungsschwerpunkt „Operationelle Aspekte“ mit den veränderten Randbedingungen der Mobilität der Zukunft und den entsprechenden Implikationen für den Luftverkehr. Neben Fragestellungen zu zukünftigen Bedürfnissen von Passagieren, Fluggesellschaften und Flughäfen werden auch neue Prozesse im Betrieb von Luftfahrzeugen untersucht. Vielver- sprechende Technologien und Ansätze, wie neuartige Transportkonzepte, Betriebs- abläufe oder Geschäftsmodelle, werden in das Lufttransportsystem implementiert und ihr Effekt auf operationeller Ebene wie auch im Zusammenspiel eines intermodalen Verkehrs bewertet. Auf dieser Grundlage werden Efﬁzienzpotenziale identiﬁziert und Handlungsempfehlungen für die unterschiedlichen Akteure der Luftfahrt formuliert. With a profound understanding of future scenarios and trends impacting aviation, the research focus area “Operations” investigates the implications for air transport based on future mobility conditions. Starting from a solid knowledge of the future drivers of the air transport system, research questions concerning future requirements of passengers, airlines, and airports as well as novel processes related to aircraft operation are analysed. Promising technologies and approaches, such as novel intermodal transport concepts, airside operations, or business models, are implemented in the air transport system and evaluated on an operational level. The results identify efﬁciency potentials and hence recommen- dations for different stakeholders of the air transport system can be given. R E S E A R C H F O C U S A R E A Terminal capacity

24 operations Neue Transportkonzepte erfüllen veränderte Passagierbedürfnisse New transport concepts meet changing customer needs Enabling European passengers to travel from door to door within four hours requires close coopera- tion between different service providers and a rethinking of transport solutions available today. In the EU projects DATASET2050 and Mobility4EU, potential mobility solutions are discussed, with an emphasis on a reduction of overall travel time as well as high passenger comfort. Automated and on-demand transport solutions have the potential to change today’s transport system signiﬁcantly. More importance is placed on the value of travel time, since time spent in a vehicle can be used for other purposes than driving. The choice of a particular transport mode can be based on varying individual traveller needs, privately owned vehicles are no longer required and therefore do not have to meet the “one size ﬁts all” criterion. A further solution considered in this context is the integration of air transport in urban mobility. Including this additional dimension in the future transport system has an impact on the accessibility of different urban locations, such as the airport. Bauhaus Luftfahrt analyses the implications for passengers along the travel chain that result from these new transport solutions. On-demand concepts, which enable passengers to travel directly from their home or work to the airport, make stressful interchange processes between modes obsolete and thus lead to an increase in passenger comfort. Die Zeit von Tür zu Tür für Reisende innerhalb Europas auf vier Stunden zu verkürzen, erfordert die enge Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Dienstleistern sowie ein Umdenken hinsichtlich heute bestehender Transportformen. Potenzielle Lösungen in diesen Bereichen werden in den EU- Projekten DATASET2050 und Mobility4EU aufge- zeigt, mit speziellem Fokus auf der Verkürzung von Reisezeiten und der Sicherstellung des Passagier- komforts. Automatisierte und bei Bedarf anforder- bare Transportlösungen haben das Potenzial, das heutige Transportsystem signifi kant zu verändern. Reisezeit wird ein gesteigerter Wert beigemessen, da sie für andere Tätigkeiten als das Steuern des Fahrzeuges genutzt werden kann. Zudem kann das Transportmittel entsprechend variierender, individueller Bedürfnisse ausgewählt werden, private Fahrzeuge werden zunehmend obsolet und müssen somit auch nicht mehr dem Anspruch „one size fi ts all“ entsprechen. Hierbei ist ein weiterer betrachteter Lösungsansatz die Einbindung des Luftverkehrs in die urbane Mobili- tät. Die Erschließung dieser weiteren Dimension hat einen Einfl uss auf die Erreichbarkeit unter- schiedlicher urbaner Standorte, wie beispielsweise des Flughafens. Das Bauhaus Luftfahrt analysiert diese neuen Transportkonzepte hinsichtlich der Implikationen für den Passagier entlang der Reise- kette. Durch On-Demand-Transportlösungen, die es Passagieren beispielsweise ermöglichen, von zu Hause direkt zum Flughafen zu gelangen, entfallen als stressig empfundene Umsteigeprozesse, und die Anreisezeit kann sich im Vergleich zu anderen Optionen somit erheblich verkürzen. Zukünftige Trans- portlösungen sind auf Passagier- bedürfnisse ausgerichtet. Future transport solutions meet passenger needs. These projects have received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement Nos. 640353 and 690732.

25 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % s t n e m e r i u q e r r e g n e s s a p f o e r a h S r e t s u l c y t i l i b o m y b d e s s e r d d a Piloted fl ying mobility Autonomous fl ying and ground mobility On-demand fl ying and ground mobility Shared fl ying and ground mobility Intermodal mobility Integrated mobility Smart mobility Conventional mobility Zukünftige Passagieranforderungen und Mobilitätscluster Die in DATASET2050 identifi zierten Passagieranforderungen werden durch die verschiedenen Mobilitätscluster in unterschiedlicher Weise adressiert. Dieses Vorgehen bietet einen Ansatz zur Evaluierung zukünftiger Mobilitätslösungen. Future passenger requirements and mobility clusters The identiﬁ ed passenger requirements are addressed in various ways by the different mobility clusters. This framework provides an approach to assess future mobility solutions. Reisezeiten unterschied- licher Passagiergruppen Die Reisezeiten von Tür zu Tür innerhalb Europas variieren stark über verschiedene Passagier- gruppen hinweg. Geschäftsreisende legen Wert auf eine optimierte Reisekette und wählen somit zeitsparende Transportmodi zum Flughafen. Travel times of different passenger proﬁ les Door-to-door travel times within Europe vary across different passenger groups. Business passengers place high importance on an optimised travel chain and therefore choose timesaving airport access modes. 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 Door-to- kerb (D2K) Kerb-to- gate (K2G) Gate-to- gate (G2G) Gate-to- kerb (G2K) Kerb-to- door (K2D) Passenger travel chain from door to door Business traveller Ø 4 h:05 min Family traveller Ø 5 h:42 min 90th percentile: 5 hour(s) and 22 minute(s) Percentage of passengers with time travel < 4 hours: 52 % Mean segment duration: 4 hour(s) and 5 minute(s) 90th percentile: 7 hour(s) and 13 minute(s) Percentage of passengers with time travel < 4 hours: 4 % Mean segment duration: 5 hour(s) and 42 minute(s) y c n e u q e r F 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 Time [hours] 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0

26 operations Systemdynamische Modellierung des Luftfahrtsystems Der Luftverkehr ist ein komplexes System, in dem verschiedene Akteure miteinander interagieren und sich dadurch in ihrem Handeln beeinfl ussen. In der Forschung wird häufi g nur die Perspektive eines Luftfahrtakteurs eingenommen. Das Bauhaus Luftfahrt hat im vergangenen Jahr begonnen, das Luftfahrtsystem mit seinen Hauptakteuren, den Fluggesellschaften, Flughäfen, Passagieren und Flugzeugherstellern, mittels eines holistischen Ansatzes, der systemdynamischen Modellierung, in einem ersten Schritt für Europa abzubilden. Ein wesentlicher Vorteil dieses Ansatzes ist es, Interaktionen zwischen verschiedenen Akteuren modellieren zu können. Somit sollen in Zukunft der Einfl uss unterschiedlicher Geschäftsmodelle von Fluggesellschaften oder des Ausbaues der Flug- hafeninfrastruktur auf Netzwerkstruktur und Flottenzusammensetzung abgebildet und die Potenziale und Konsequenzen bewertet werden. Darüber hinaus helfen ökonomische Analysen, die zukünftige Passagiernachfrage bestimmen zu können. Ein Anwendungsfall im Rahmen der zu- künftig erwarteten Luftverkehrsentwicklung sind die Einfl üsse auf Flughafenkapazitäten, die sich aus der erwarteten Steigerung der durchschnitt- lichen Flugzeuggröße ergeben. Ziel der Modellierung des Luftverkehrs ist es, ein besseres Verständnis dafür zu gewinnen, wie verschiedene Akteure Entscheidungen treffen und untereinander agieren. Beispielsweise können Entwicklungen einer Fluggesellschaft im Rahmen ihrer mittel- bis langfristigen Flottenentwicklung abgebildet werden. Globales Luft- transportsystem Global air transport system System dynamics modelling of the aviation system Air transport is a complex system in which different stakeholders interact with each other and thus inﬂu- ence each other’s actions. Researchers often only take the perspective of one aviation stakeholder. Bauhaus Luftfahrt has started last year to map the air transport system with its main stakeholders, the airlines, airports, passengers, and aircraft manufac- turers, using a holistic approach, the system dynamics modelling, in a ﬁrst step for Europe. A major advan- tage of this approach is the ability to model interac- tions between different stakeholders. For example, developments of an airline can be mapped in the context of its medium- to long-term ﬂeet develop- ment. In the future, the inﬂuence of different business models of airlines or the expansion of the airport infrastructure on the network structure and the ﬂeet composition will be mapped and the potentials and consequences will be evaluated. In addition, economic analyses help to determine future passenger demand. One application in the context of the expected future development of air transport is the impact on airport capacity resulting from the expected increase in average aircraft size. The objective of air transport modelling is to develop a better understanding of how different stakeholders make decisions and how they interact with each other.

27 Manufacturer Aircraft production RPK Population GDP Fleet Airline Revenue Flights SLF Total operating cost Seats Runway capacity Total passenger capacity Air travellers Terminal capacity Passenger Airport Interaktionen im Lufttransportsystem Konzeptgraph der Interaktionen zwischen Passagieren, Fluggesell- schaften, Flughäfen und Flugzeugherstellern sowie externen Einfl üssen. Air transport interactions Conceptual graph of interactions between passengers, airlines, airports, and aircraft manufacturers as well as external inﬂ uences. A/C orders Delivery rate A /C assembly A /C deliveries Produced A /C in stock Delay: A /C production duration Systemdynamische Modellierung Kernelemente aus der Theorie zur systemdynamischen Modellierung; die Darstellung kann mit einer Badewanne, gefüllt mit Wasser, verglichen werden: Zufl üsse erhöhen und Abfl üsse reduzieren den Wasserstand (eigene Darstellung). System dynamics methodology Core elements from the theory of system dynamics modelling; the representation can be compared with a bathtub ﬁ lled with water: Inﬂ ows increase and outﬂ ows reduce the water level (own depiction).

28 operations On-Demand-, free-ﬂ oating Sharing-Modell für Fluggesellschaften Werden neue Eigentums- und Nutzungsmodelle von Flugzeugen das zukünftige Bild an Flughäfen prägen? Will new aircraft ownership and operational models shape the future image at airports? Fluggesellschaften gehören zu den am wenigsten profi tablen Akteuren in der Luftfahrtindustrie. Getrieben vom starken Wettbewerb, suchen Flug- gesellschaften ständig nach Möglichkeiten zur weiteren Kostensenkung und Produktivitätsstei- gerung. In der Automobilindustrie entwickelte Eigentums- und Nutzungsmodelle, wie stations- basiertes oder free-fl oating Carsharing, verspre- chen niedrigere Betriebskosten für den Nutzer. Da Finanzierungskosten ca. ein Drittel der Gesamtbetriebskosten eines Flugzeuges ausmachen und stark von seiner Nutzungshäufi gkeit abhängen, untersucht das Bauhaus Luftfahrt das Potenzial dieses neuen Eigentums- und Nutzungsmodells für die Luftfahrt. Die Grundidee des On-Demand-, free- fl oating Sharing-Modells für Fluggesellschaften basiert auf der Annahme, dass sie keine eigenen Flugzeuge mehr besitzen, sondern diese an Flug- häfen zwischen den teilnehmenden Fluggesell- schaften bedarfsorientiert geteilt werden. Erste Studien mit unveränderten Flugplänen zeigen für die Airbus-A320- und Boeing-737-Familie ein weltweites Einsparpotenzial von bis zu 22 %, wobei kleine Teilfl otten wie die A318 noch höhere Einsparpotenziale von bis zu 54 % aufweisen. Vor- teile konnten auch für einzelne Luftfahrtkonzerne (z. B. bis zu 11 % für die Lufthansa Group) ermittelt werden, wobei die spezifi schen Netzwerke und Flugpläne einen erheblichen Einfl uss auf das Flotten- reduktionspotenzial haben. Zukünftig untersucht das Bauhaus Luftfahrt das Potenzial auch für Luftfahrtallianzen oder Billig- fl uggesellschaften sowie die notwendigen techni- schen Anforderungen an das Flugzeug und die Auswirkungen auf die Prozesse am Boden. On-demand, free-ﬂ oating sharing model for airlines Airlines are among the least proﬁtable stakeholders in the aviation industry. Driven by strong compe- tition, airlines are constantly looking for ways to further reduce costs and increase productivity. Ownership and operational models developed in the automotive industry, such as station-based or free-ﬂoating carsharing, promise lower operating costs for the user. Since cost of ownership accounts for about one third of the total operating costs of an aircraft and strongly depends on aircraft utilisation, Bau- haus Luftfahrt is investigating the potential of this new ownership and operational model for aviation. The basic idea of the on-demand, free-ﬂoating sharing model for airlines is based on the assump- tion that airlines do not longer own the aircraft. Instead, aircraft are pooled at the airport and shared between all participating airlines on a demand- driven basis. Initial studies with unchanged ﬂight schedules show a worldwide savings potential of up to 22 % for the Airbus A320 and Boeing 737 family. Smaller sub-ﬂeets, such as the Airbus A318, show an even higher savings potential of up to 54 %. Advantages could also be identiﬁed for individual aviation companies (e. g., up to 11 % for the Lufthansa Group), whereby the speciﬁc networks and ﬂight schedules have a signiﬁcant inﬂuence on the ﬂeet reduction potential. In the future, Bauhaus Luftfahrt will also be investigating the potential for aviation alliances or low-cost airlines, the necessary technical require- ments for the aircraft as well as the effects on air- port ground processes.

29 Aircraft savings potential through an on-demand, free-ﬂ oating sharing model for airlines For on-demand, free-ﬂ oating sharing, a possible savings potential for large aircraft ﬂ eets, such as the Airbus A320 or the Boeing 737-800 ﬂ eet, is approx. 16 to 22 %, for small ﬂ eets, such as the A318, up to 54 % (own depiction). Einsparpotenzial von Flugzeugen durch ein On-Demand-, free-fl oating Sharing-Modell für Fluggesellschaften Durch On-Demand, free-fl oating Sharing liegt das Flugzeugeinsparpotenzial für große Flugzeugteilfl otten, wie der Airbus-A320- oder der Boeing-737-800-Flotte, bei ca. 16 bis 22 %, für kleine Teilfl otten, wie der A318, bei bis zu 54 % (eigene Darstellung). 55 % 50 % 8 1 3 l a i t n e t o p n o i t c u d e r t e e l F 45 % 40 % 35 % 30 % 25 % 20 % 15 % 9 3 7 W 3 7 5 3 7 4 3 7 6 3 7 73H 3 3 7 S 2 3 C 3 7 7 3 7 1 2 3 A G 3 7 OAG specific A/C OAG specific A/C name A318 A319 A320 A321 A32A A32S 732 733 734 735 736 737 738 739 73C 73E 73G 73H 73J 73W Airbus A318 Airbus A319 Airbus A320 Airbus A321 Airbus A320 (sharklets) Airbus A318/319/320/321 Boeing 737-200 Passenger Boeing 737-300 Passenger Boeing 737-400 Passenger Boeing 737-500 Passenger Boeing 737-600 Passenger Boeing 737 Passenger Boeing 737-800 Passenger Boeing 737-900 Passenger Boeing 737-300 (winglets) Passenger Boeing 737-500 (winglets) Passenger Boeing 737-700 Passenger Boeing 737-800 (winglets) Passenger Boeing 737-900 (winglets) Passenger Boeing 737-700 (winglets) Passenger Ø Fleet reduction potential: 21–25 % 8 3 7 B 9 1 3 A 0 2 3 A 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % 6 % 7 % 8 % 9 % 10 % 11 % 12 % 13 % 14 % 15 % Actual fleet share [% of A/C movements, OAG 2012] Flugzeugeinsparpotenzial Flugzeugeinsparpotenzial für große (Airbus A319, links) und kleine Teilfl otten (Boeing 737-900, rechts) durch das On-Demand-, free-fl oating Sharing-Modell in Abhängigkeit möglicher Bodenstandzeiten (GT). Fleet reduction potential Reduction potential for large (Airbus A319, left) and small aircraft ﬂ eets (Boeing 737-900, right) through the on-demand, free-ﬂ oating sharing model depending on possible aircraft ground times (GT). t f a r c r i a d e r i u q e r f o r e b m u N 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 20 % 19 % 19 % 50 % 40 % 30 % 20 % 18 % 16 % 10 % 0 % l a i t n e t o p n o i t c u d e r t e e l F ) 0 3 = T G ( 9 1 3 A ) 5 4 = T G ( 9 1 3 A ) 0 6 = T G ( 9 1 3 A ) 5 7 = T G ( 9 1 3 A ) 0 9 = T G ( 9 1 3 A t f a r c r i a d e r i u q e r f o r e b m u N 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % l a i t n e t o p n o i t c u d e r t e e l F 46 % 44 % 43 % 41 % 40 % ) 0 3 = T G ( 9 3 7 ) 5 4 = T G ( 9 3 7 ) 0 6 = T G ( 9 3 7 ) 5 7 = T G ( 9 3 7 ) 0 9 = T G ( 9 3 7 No AOD AOD Delta No AOD AOD Delta

30 operations Welchen Beitrag kann die Luftfahrt zur Mobilität in Städten leisten? s u b r i A © Darstellung des CityAirbus- Konzeptes: ein flügelloses, viersitziges, elektrisches VTOL-Flugzeug Rendering of the CityAirbus con- cept: a wingless, four-seater, electric, next-gen VTOL vehicle Das Konzept der Nutzung vertikal startender und landender Flugzeuge – sogenannter VTOL-Flug- zeuge – für die innerstädtische Mobilität rückt zunehmend in den Fokus von Öffentlichkeit, Indus- trie und Forschung. Das Konzept einer luftgestütz- ten Mobilität mit VTOL-Flugzeugen ist nicht neu, jedoch decken solche, heute durch Helikopter bediente, Taxidienste nur eine marginale Nische im Portfolio von Mobilitätslösungen in Städten ab. Mit dem technologischen Fortschritt im Bereich der Elektrifi zierung des Antriebssystems sowie der Autonomie und Sensor- und Kommunikationstech- nologien versprechen nun diese neuartigen VTOL- Flugzeuge – allgemein auch oft Flugtaxis genannt – erhebliche Reduktionspotenziale im Bereich Kosten und Lärm. Weiter könnten die Reisezeiten durch eine signifi kante Steigerung der Transport- geschwindigkeit stark reduziert werden. Die notwendigen Leistungscharakteristiken der VTOL-Flugzeuge, die Analysen einer möglichen Integration im Zusammenspiel mit anderen Ver- kehrsträgern sowie deren Auswirkungen auf die Stadtplanung und -entwicklung sind allerdings noch nicht vollständig verstanden. Das Bauhaus Luftfahrt erarbeitet daher grundlegende Methoden zur Auslegung, Transportmodellierung sowie sozio- ökonomischen Bewertung solcher Transportkon- zepte in Städten. Kernfragen bilden dabei die Architekturen und Effi zienzen der Luftfahrzeuge, die potenzielle Verkehrsleistung in städtischen Verkehrssystemen sowie die Auswirkungen auf das allgemeine und gesellschaftliche Wohlergehen mit dem Ziel eines Einsatzes im öffentlichen Nahverkehr – im Gegen- satz zum heutigen Nischenverkehr für zeitkritische, wohlhabende Nutzer. What contribution can aviation make to urban mobility? The concept of using vertical take-off and landing aircraft – so-called VTOL aircraft – for inner-city mobility increasingly becomes of public, industry, and research interest. Even though the idea of air- borne mobility using VTOL vehicles is not novel, as helicopter-based taxi services have been and are still existent in metropolitan areas worldwide, they only cover a marginal niche in the portfolio of mobility solutions in cities. With technological progress in the ﬁeld of electric propulsion, as well as autonomy and sensor and communication tech- nologies, these new types of VTOL aircraft – often also referred to as airborne taxis – now promise considerable cost and noise reduction potentials. In addition, travel times could be drastically reduced by a signiﬁcant increase in transport speed. However, the necessary performance char- acteristics of VTOL aircraft, the analyses of possi- ble integration in interaction with other modes of transport as well as their effects on urban plan- ning and development are not yet fully understood. Therefore, Bauhaus Luftfahrt is developing funda- mental methods for the design, transport model- ling, and socio-economic evaluation of such trans- port concepts in cities. Key issues here are the architecture and efﬁ- ciency of vehicles, the potential trafﬁc performance in urban transport systems, and the impact on the general and social well-being with the aim of using public transport – in contrast to today’s niche trafﬁc for time-critical, wealthy users.

31 Urban air mobility network Defines stations for vertical take-offs and landings with connecting routes and capacities for, e. g., parking, charging, or maintenance. This network is then used by predefined VTOL vehicles. Public transport network and schedule Defines public transport stops for multiple modes, e. g., bus, subway, tram, or rail. The schedule allocates stops to specific modes and provides their departure times. Facilities Provides locations of buildings and their types, e. g., households, supermarkets, workplaces, or entertainment. Each facility can provide opening times to which agents have to adhere. Demographics and activity plans A study area’s population builds the foundation for the stock of agents whose transportation demand is being simulated. Each agent provides a plan of daily activities, e. g., working, together with desired starting times. Street network Provides the road infrastructure of a study area, which will be utilised by agents to fulfill their transport demand using, e. g., private cars or public transport. Congestion is being modelled, since the network has limited capacity. Cruise speed vs. range vs. passenger capacity (published data) ] 1 - h m k [ d e e p s e s i u r C 350 300 250 200 150 100 50 0 27 19 20 12 22 31 28 10 6 15 39 32 35 33 11 3 36 30 38 100 200 300 400 500 Range [km] 600 700 800 900 PAX: Energy Supply: 12 4 5 Electric Hybrid-Electric Fuel Cruise and VTOL Capability: Regular number: Fixed-Wing Cruise Bold number: Rotory-Wing Cruise VTOL CTOL / STOL (3) AeroMobil 4.0 (AeroMobil, 2017) (6) Airbus E-Fan 2.0 (Airbus, 2016) (10) Aurora eVTOL (Aurora Flight Sciences, 2017) (11) Carplane (Carplane GmbH, 2016) (12) Carter/Mooney SR/C E-Air Taxi (Carter Aviation Technologies, 2017) (15) EHANG 184 (EHANG, 2017) (19) Joby S2 (Stoll, 2014) (20) Joby S4 (Stoll, 2015) (22) Lilium Jet (Lilium GmbH, 2017) (27) NASA LEAPTech (Stoll, 2014) (30) Neva AirQuadOne (Neva Aerospace, 2017) (31) ONERA Ampere (Hermetz, 2016) (32) PAL-V Liberty (PAL-V International, 2017) (33) Samson Switchblade (Samson Motorworks, 2012) (35) Terrafugia TF-X (Terrafugia, 2017) (36) Terrafugia Transition (Terrafugia, 2017) (38) Volocopter 2X (Volocopter GmbH, 2017) (39) Workhorse SureFly (Workhorse Group Inc., 2017) Bausteine der urbanen Luftmobilitätsmodellierung Für ein umfassendes Bild von urbanen Verkehrs- systemen müssen unterschiedliche Datenebenen miteinander kombiniert werden. Nur dann können Verkehrsauswirkungen von neuartigen Transport- konzepten analysiert werden. Elements of urban air mobility modelling For a comprehensive picture of urban trafﬁ c systems, different data levels have to be combined into one transport model. Only then is it possible to analyse the effects of new transport concepts effectively. Zusammenstellung veröffentlichter Daten von Luftfahrzeugen für „Urban Air Mobility“ Das Diagramm verdeutlicht die Heterogenität der Ziel- setzungen für diese neue Flugzeugklasse. Größere Reichweiten und höhere Reisegeschwindigkeiten, kombiniert mit VTOL, führen zudem zu höherer System- komplexität. Compiled published data of air vehicles for urban air mobility The diagram illustrates the heterogeneity of the objectives for this new aircraft class. Longer ranges and higher cruising speeds, combined with VTOL, also lead to higher system complexity. Dr. Kay Plötner Head of Economics and Transportation, Lead Operations Dr. Jochen Kaiser Head of Visionary Aircraft Concepts Dass die Luftfahrt ein kommerzielles Produkt für urbane Mobilität in der nächsten Dekade anbieten wird, ist aus unserer Sicht sehr wahrscheinlich – ob als Marktnische oder als relevanten neuen Transportmodus, ist noch schwer abzuschätzen. Die Transportleistungen für Metropolen sowie die Kosten für einen innerstädtischen Lufttransport müssen valide eingeschätzt und auf die Anforderungen an Sicherheit, Lärm und Umweltverträglichkeit abgestimmt werden. Am Bauhaus Luftfahrt werden durch die interdisziplinäre Arbeit technologische, regulatorische wie auch sozioökonomische Aspekte untersucht. Nur so können der mögliche Mehrwert durch „Urban Air Mobility“ für Gesellschaft und Städte aufgezeigt und eine Akzeptanz erreicht werden. From our perspective, aviation will offer a commercial product for urban mobility in cities in the next decade – whether as a market niche or as a relevant new mode of transport, is still difﬁ cult to estimate. Relevant transport services for metropolises and the costs of inner-city air transport must be validly assessed and harmonised with requirements for aircraft safety, noise, and environmental impact. The interdisciplinary approach at Bauhaus Luftfahrt will bring technological, regulatory, and socio-economic aspects together. Only in this way can the potential added value of urban air mobility for society and cities be demonstrated and an acceptance of air trafﬁ c in the urban environment be achieved.

33 Erneuerbare Alternativen zu konventionellem Kerosin rücken aus ökologischen und ökono- mischen Gründen zunehmend in den Fokus der Luftfahrt. In diesem vielfältigen Themen- feld konzentriert sich der Forschungsschwer- punkt „Alternative Kraftstoffe“ am Bauhaus Luftfahrt auf folgende zentrale Fragestellungen: Welche Mengen können in Zukunft weltweit auf nachhaltige Weise produziert werden? Welche technischen Produktionspfade stehen für eine langfristige Versorgung zur Verfügung? Und wie sind diese Pfade im Hin- blick auf ihre technischen, ökologischen und sozioökonomischen Potenziale zu bewerten? Langfristige, bislang weniger entwickelte Optionen spielen in den Betrachtungen eine besondere Rolle. Die Produktion aus unkon- ventionellen biogenen Rohstoffen, wie Mikro- algen, oder nichtbiogene Prozesse, wie solare Kraftstoffe und Power-to-Liquid (PtL), stellen hierzu wichtige Forschungsansätze dar. R E S E A R C H F O C U S A R E A For ecological and economic reasons, renewable alternatives to conventional jet fuel have moved into the focus of inter- est of the aviation industry. In this diverse thematic ﬁeld, the research focus area “Alternative Fuels” at Bauhaus Luftfahrt addresses the following key questions: Which quantities could be produced worldwide in a sustainable way? Which technical production pathways are avail- able for a long-term supply of renewable fuels? And how do these pathways per- form with respect to technical, environ- mental and socioeconomic criteria? Currently less mature technology options with promising potentials for long-term applications are of particular interest for the work at Bauhaus Luftfahrt. Fuel pro- duction from unconventional types of bio- mass, such as microalgae, or nonbiogenic approaches, such as solar fuels and Power-to-Liquid (PtL), represent impor- tant research topics in this context.

34 alternative fuels Wasser- und Landbedarf solarthermochemischer Kraftstoffe Water footprint and land requirements of solar thermochemical fuels Die Herstellung solarthermochemischer Kraftstoffe beruht auf der Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser mithilfe konzentrierter Solarenergie. Durch ihre Nutzung können die CO2-Emissionen um über 80 % gegenüber konventionellem Kerosin gesenkt werden – bei prinzipiell unbegrenzter Verfügbarkeit. Dabei bieten die effi ziente Nutzung der Ressour- cen und die Herstellung an ariden Wüstenstandor- ten Vorteile gegenüber anderen Kraftstoffoptionen. Da jedoch an diesen Standorten Wasser ein knappes und wertvolles Gut darstellt, ist ein schonender Umgang damit essenziell. Das Bauhaus Luftfahrt hat in den EU-geförder- ten Projekten SOLAR-JET und SUN-to-LIQUID eine detaillierte Analyse des Wasser- und Landver- brauchs solarthermochemischer Kraftstoffe durch- geführt und die Ergebnisse mit anderen Kraftstoff- alternativen verglichen. Die Analyse zeigt, dass der direkte Wasserverbrauch der Kraftstoffproduk- tion sehr niedrige Werte von 7,4 Litern pro Liter Kerosin erreicht. Der indirekte Wasserverbrauch ist mit 42,4 Litern pro Liter Kerosin deutlich höher und geht hauptsächlich auf den Abbau des Reak- tionsmediators Ceroxid zurück. Doch selbst der kombinierte Wasserverbrauch ist sehr gering, ins- besondere im Vergleich mit Biokraftstoffen. Der fl ächenspezifi sche Ertrag von bis zu 33 500 Litern pro Hektar ist geringer als bei Power-to-Liquid- Prozessen (PtL), übertrifft jedoch die Erträge von Biokraftstoffen deutlich. Durch die bevorzugte Produktion an ariden Wüstenstandorten wird zudem ein erhöhter Nutzungsdruck auf fruchtbare Landfl ächen vermieden. The production of solar thermochemical fuels is based on the conversion of carbon dioxide and water using concentrated solar energy. Their utilisation can reduce the life-cycle CO2 emissions by over 80 % compared to conventional jet fuel, offering at the same time, in principle, an unlim- ited production potential. The efﬁcient use of resources and the production in arid desert regions imply advantages over other fuel production path- ways. However, as in these locations water is a rare and valuable good, it is imperative to use it sparingly. In the EU-funded projects SOLAR-JET and SUN-to-LIQUID, Bauhaus Luftfahrt has performed a detailed analysis of the demand for water and land associated with solar thermochemical fuel production and compared the results with other fuel production pathways. The study shows that the direct water demand of fuel production reaches very low values of 7.4 litres per litre of jet fuel. The indirect water demand at 42.4 litres per litre of jet fuel is signiﬁcantly higher and can mainly be ascribed to the provision of the reactive material cerium oxide. However, even the combined water requirements are very low, especially when compared with those of biofuels. The area-speciﬁc productivity of up to 33,500 litres per hectare and year is lower than for Power-to-Liquid (PtL) pro- cesses, but clearly higher than for biofuels. Fur- thermore, the production in arid desert regions avoids the competition for fertile land. Falter, C.; Batteiger, V.; Sizmann, A. Climate Impact and Economic Feasibility of Solar Thermochemical Jet Fuel Production. Environ. Sci. Technol. 2016, 50 (1), 470–477; DOI 10.1021/acs.est.5b03515. Falter, C.; Pitz-Paal, R. Water Footprint and Land Requirement of Solar Thermochemical Jet-Fuel Production. Environ. Sci. Technol. 2017, 51 (21), 12938–12947; DOI 10.1021/acs.est.7b02633. H2O CO2 Fuel Schematische Darstellung des solar- thermochemischen Kraftstoffpfades. Wasser und Kohlen- dioxid werden mithilfe konzentrierten Sonnen- lichts in flüssige Kraft- stoffe umgewandelt. Schematic represen- tation of the solar thermochemical fuel production pathway. Water and carbon dioxide are converted into liquid fuels using concentrated solar energy. These projects have received funding from the European Union’s 7th Framework Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement No. 285098 and the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 654408.

35 Wasserbedarf verschiedener Kraftstoffe Wasserverbrauch verschiedener Kraftstoffpfade (nichtbiogen: grau, biogen: gelb, fossil: dunkelblau). Die Werte der Vergleichspfade wurden der wissen- schaftlichen Literatur entnommen. Water requirements of different fuels Water footprint of different fuel production pathways (nonbiogenic: grey, biogenic: yellow, fossil: dark blue). The values of the other fuel pathways were taken from the scientiﬁ c literature. Solar thermochemical Biodiesel from microalgae Biodiesel from biomass Ethanol from biomass Gas-to-Liquid (jet fuel) Coal-to-Liquid (jet fuel) Enhanced oil recovery Canadian oil sands (gasoline) Conventional gasoline 1 10 100 1000 10,000 100,000 Water footprint of fuel production [litres per litre of jet fuel] Electricity 34.5 % On-site total: 7.4 litres per litre of jet fuel Mirror cleaning 44.1 % Concentrated solar power 6.5 % Other 0.2 % Concentration infrastructure 14.7 % Off-site total: 42.4 litres per litre of jet fuel Thermochemistry 21.4 % Ceria 78.6 % Direkter und indirekter Wasserbedarf solarthermochemischer Kraftstoffe Direkter (links) und indirekter (rechts) Wasserverbrauch solarthermochemischer Kraftstoffe. Der direkte Verbrauch ist durch das Reinigen der Spiegel geprägt, der indirekte Verbrauch durch den Abbau von Ceroxid. Direct and indirect water requirements of solar thermochemical fuels Direct (left) and indirect (right) water footprint of solar thermochemical fuels. The direct footprint is dominated by the cleaning of the mirrors and the indirect one by the mining of cerium oxide. Flächenertrag verschiedener Kraftstoffe Flächenertrag verschiedener Kraftstoffpfade (nichtbiogen: grau, biogen: gelb, fossil: dunkelblau). Die höchsten Werte werden von Power-to-Liquid-Prozessen (PtL) und dem solarthermochemischen Pfad erreicht. Area-speciﬁ c productivity of different fuels Area-speciﬁ c productivity of different fuel pathways (nonbiogenic: grey, biogenic: yellow, fossil: dark blue). The highest values are reached by Power-to-Liquid (PtL) processes and the solar thermochemical pathway. PtL – wind power PtL – parabolic trough PtL – solar tower PtL – PV (Germany / US) Solar thermochemical PtL – coal HEFA – oil palm BtL – wood from plantation Ethanol – sugar cane HEFA – jatropha Ethanol – corn HEFA – soybean 0 40,000 80,000 120,000 160,000 Area-specific productivity [L jet fuel eq. ha-1 yr-1]

36 alternative fuels Hydrothermale Verﬂ üssigung: neue Kraftstoffe aus biogenen Quellen Die hydrothermale Verfl üssigung (hydrothermal liquefaction, HTL) bietet den Vorteil, nahezu jeden biogenen Rohstoff, einschließlich Algen und Abfallströme wie Klärschlamm, ohne eine energie- intensive Trocknung umsetzen zu können. Erste technoökonomische und ökologische Studien deuten darauf hin, dass die Kraftstoffproduktion, insbesondere bei einer Verwertung von Rest- und Abfallstoffen, dadurch kosteneffi zient und mit vorteilhafter Treibhausgasbilanz möglich ist. Eine Übersicht zum derzeitigen Entwicklungs- stand und den Potenzialen der HTL-Technologie wurde vom Bauhaus Luftfahrt in Zusammenarbeit mit der dänischen Aarhus Universitet in einem Buchkapitel1 vorgestellt. Im HTL-Prozess wird Biomasse in wässrigem Medium unter Druck und nahe der kritischen Temperatur von Wasser (374 °C) in ein erdölähnliches Rohprodukt (Biocrude) und eine wässrige Phase umgesetzt. Aus dem Biocrude werden durch petrochemische Verfahren Kraft- stoffe produziert; die wässrige Phase bietet Poten- zial zur weiteren energetischen Nutzung gelöster organischer Bestandteile und zur Gewinnung an- organischer Dünger. Im Hinblick auf eine industrielle Nutzung besteht jedoch noch erheblicher Forschungsbedarf, speziell zur Raffi nation von Biocrude zu marktfähi- gen Kraftstoffen oder Chemikalien sowie zur Ver- wertung der im HTL-Prozess anfallenden wässri- gen Phase. Das Schließen dieser Forschungslücken ist das zentrale Ziel des EU-geförderten Verbund- vorhabens HyFlexFuel, in dem zehn europäische Partner unter der Koordination des Bauhaus Luft- fahrt an der Entwicklung einer HTL-basierten Prozesskette zur Kraftstoffproduktion arbeiten. Hydrothermal liquefaction: new fuels from biogenic sources Hydrothermal liquefaction (HTL) offers the possi- bility to convert essentially any type of biogenic feedstock into liquid fuels, including algae and problematic waste streams, such as sewage sludge, without the requirement of prior energy- intensive drying. First technoeconomic and environ- mental studies indicate that this conversion route enables a cost-efﬁ cient fuel production with an advantageous greenhouse gas balance, particu- larly in case of utilising waste streams as feed- stock. Bauhaus Luftfahrt and the Danish Aarhus Uni- versitet presented a review of the current state of development and the potentials of HTL technolo- gies in a book chapter1. The HTL process converts biomass in an aqueous medium under high pres- sure and near the critical temperature of water (374 °C) into an oleaginous raw product termed biocrude and an aqueous phase. The biocrude can be upgraded to liquid hydrocarbon fuels through petrochemical procedures; the aqueous phase offers the potential for an energetic valorisation of the dissolved organic components and for the precipitation of inorganic nutrients as marketable fertilisers. However, substantial research effort is required towards an industrial implementation of HTL-based fuel production, particularly with respect to the upgrading of biocrude to fuel products or chemicals as well as to the valorisation of the inherently produced aqueous phase. The closure of this research gap is the central objective of the EU- funded collaborative project HyFlexFuel, in which ten European partners, under coordination of Bauhaus Luftfahrt, work on the development of a complete HTL-based fuel production chain. 1Biller, P.; Roth, A. Hydrothermal Liquefaction: A Promising Pathway Towards Renewable Jet Fuel. In: Biokerosene – Status and Prospects; Kaltschmitt, M., Neuling, U., Eds.; Springer-Verlag: Berlin 2017; pp. 607–638.51 (21), 12938–12947; DOI 10.1021/acs.est.7b02633. Das Vorhaben befasst sich mit der gesamten Prozesskette der HTL-basierten Produktion erneu- erbarer Kraftstoffe. This project is focused on the complete HTL- based process chain to produce renewable fuels. This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 764734.

37 HTL-basierte Kraftstoffproduktion Vereinfachtes Schema des HyFlexFuel-Prozesspfades. Nach der HTL-Konversion werden aus dem Biocrude Kraftstoffe produziert; die wässrige Phase wird zur Gewinnung energie- reicher Gase und marktfähiger Dünger genutzt. HTL-based fuel production Simpliﬁ ed schematic of the HyFlexFuel process. After HTL conversion, the yielded biocrude is upgraded to liquid fuels; the aqueous phase (wastewater) is used to generate high-energy gases and marketable fertilisers. Feedstock Hydrothermal liquefaction Biocrude Upgrading, refining Wastewater Anaerobic digestion Hydrothermal gasification Wastewater Nutrient recovery Fertiliser (NH4)Mg[PO4] Hydrocarbon fuels CH4, CO2, H2 HyFlexFuel-Entwicklungsziele In HyFlexFuel angestrebter Entwicklungsfortschritt (gelb) für wichtige Teilschritte der Prozesskette, ausgedrückt als Technology readiness level (TRL), gegenüber dem aktuellen Stand der Technik (dunkelblau) (cHTG: Catalytic hydrothermal gasifi cation) HyFlexFuel research targets Progress in technology development (yellow) targeted in HyFlexFuel for central process steps, in comparison to the current state of development (dark blue) (cHTG: Catalytic hydrothermal gasiﬁ cation) HTL heat recovery HTL product separation Biocrude upgrading cHTG reactor Nutrient recovery Anaerobic digestion 1 TRL 3: Experimental proof of concept TRL 5: Technology validated in relevant environment TRL 9: Actual system proven in operational environment 4 3 2 7 Technology readiness level 5 6 8 9

38 alternative fuels Biomasseerträge von Mikroalgen in industrieller Kultivierung Darstellung des Kultivierungs- systems aus vertikalen Flach- platten-Photo- bioreaktoren mit eingehender Sonnenstrahlung und Abschattungs- effekten Illustration of cultivation system of vertical ﬂat plate photobio- reactors with solar radiation and shading effects Mikroalgen sind mikroskopisch kleine Orga- nismen, die mittels Photosynthese Kohlen- dioxid in Form von Biomasse binden. Da Mikroalgen um ein Vielfaches schneller wachsen können als Landpfl anzen und über- dies große Mengen energiereichen Öles produzieren können, gelten sie als ein viel- versprechender Rohstoff für die Erzeugung erneuerbarer Kraftstoffe. Empirisch belegte Informationen zu tatsächlich in industrieller Kultivierung erzielbaren Erträgen sind derzeit jedoch kaum verfügbar. Aus diesem Grund wurde vom Bauhaus Luftfahrt ein detailliertes Computermodell entwickelt, mit dem die Erträge von Mikroalgen unter industriell rele- vanten Bedingungen in Abhängigkeit des Standortes sowie der Dimensionierung und Ausrichtung der geschlossenen Photobioreak- toren simuliert werden können. Ein kritischer Designparameter ist der Abstand der Reaktorplatten, da Abschattungs- effekte einen starken Einfl uss auf Temperatur und Lichtverteilung in den Reaktoren aus- üben. Bei einer Reaktorhöhe von 1,00 m er- geben die Simulationen die höchsten Erträge für Reaktorabstände von 0,40 bis 0,75 m. Die Arbeiten zeigen auch, dass in großtechni- scher Kultivierung Biomasseerträge von etwa 100 t ha-1 a-1 möglich sind. Damit werden Erträge landbasierter Energiepfl anzen deut- lich übertroffen. Beispielsweise erreichen schnellwachsende Gehölze in Europa Bio- massezuwächse von etwa 5 bis 18 t ha-1 a-1. Als besonders zur Algenkultivierung geeignet erweisen sich Standorte mit mediterranem oder tropischem Klima. In heißen Wüsten- regionen neigen Algenkulturen dagegen zur Überhitzung, was mit starken Ertragseinbußen einhergeht. Biomass yields of microalgae in industrial cultivation Microalgae are microscopic organisms that assim- ilate carbon dioxide in the form of biomass via photosynthesis. They can grow much faster than terrestrial plants and are capable of accumulating large quantities of lipids in the cells, rendering microalgae a promising feedstock for the produc- tion of renewable fuels. However, empirically documented information on actual yields that can be achieved in industrial production systems is scarce. Therefore, Bauhaus Luftfahrt has devel- oped a detailed computer model to simulate microalgae yields for cultivation in vertical ﬂat plate photobioreactors under industrially relevant conditions. In the model, biomass yields are determined based on the geographic location, geometry, and orientation of the reactors. A critical design parameter is the distance between the reactor panels, since shading strongly affects the reactor temperature and the light dis- tribution within the panels. At a reactor height of 1.00 m, maximum yields were found at panel dis- tances between 0.40 and 0.75 m. The work further demonstrates that biomass yields of about 100 t ha-1 a-1 are possible in large-scale cultivation. This signiﬁcantly exceeds yields typically found for land-based energy crops, for example, 5 to 18 t ha-1 a-1 in case of fast-growing trees in Europe. Our simulation results show that locations with Mediterranean or tropical climate are particularly suitable for algae cultivation, offering high produc- tivity potentials. In hot desert regions, however, algae cultures tend to overheat, resulting in signiﬁcant reductions in algae biomass yields. Endres, C. H.; Roth, A.; Brück, T. B. Modeling Microalgae Productivity in Industrial-Scale Vertical Flat Panel Photobioreactors. Environ. Sci. Technol. 2018; submitted for publication. Endres, C. H. Modeling temperature and microalgae productivity for photobioreactors in industrial-scale cultivation plants. Doctoral thesis, Technical University of Munich, 2017. Endres, C. H.; Roth, A.; Brück, T. B. Thermal Reactor Model for Large- Scale Algae Cultivation in Vertical Flat Panel Photobioreactors. Environ. Sci. Technol. 2016, 50 (7), 3920–3927; DOI 10.1021/acs.est.5b05414.

39 5 4 3 2 1 Lichtverteilung und Produktivität Lichtverteilung (links) und daraus berechnete Algenbiomasseproduktivität (rechts) in einem Photobioreaktor (Sacramento, Kalifornien, 15. April eines typischen meteorologischen Jahres, 12:00 Uhr, Abstand der Reaktorplatten 0,50 m) Light distribution and productivity Light distribution (left) and resulting algae biomass productivity (right) in a photobioreactor (Sacramento, California, April 15th of a typical meteorological year, 12:00 pm, panel distance 0.50 m) 96 Temperate; warm summer 100 Mediterranean Light Productivity 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Diffuse light Direct light Direct light refl ected by opposing panels 500 400 300 200 100 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 ] 1 - d 3 - m g k [ y t i v i t c u d o r p l a c o L Negative net productivity ] 2 - m W [ y t i s n e t n i t h g i l l a c o L 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 94 Cold; warm summer 107 55 Hot and arid Tropical 93 Temperate; hot summer Long-term average solar irradiation Yearly sum: < 803 949 1095 1241 1387 1534 1680 1826 1972 2118 2264 2410 2556 2702 > Map: © 2016 Solargis kWh m-2 Standortabhängige Produktivität Potenzielle Algenbiomasseerträge für verschiedene Klimazonen am Beispiel der Vereinigten Staaten (Erträge in Tonnen pro Hektar und Jahr). Yields with regard to the geographic location Potential algae biomass yields for different climate zones, exemplary simulated for locations in the United States (yields in tonnes per hectare and year).

40 alternative fuels CO2 als Rohstoff für die erneuerbare Kraftstoffproduktion Solar- und Windenergie haben sich im Strom- und Wärmesektor als konkurrenzfähige Technologien durchgesetzt. Diese erneuerbaren Energiequellen können durch chemische Konversion von Wasser und CO2 in synthetische Kraftstoffe auch für die Luftfahrt erschlossen werden. In unseren System- analysen1–3 entpuppt sich die CO2-Bereitstellung als deutlich kostenintensiver als die Wasserver- sorgung sowie als ein entscheidender Faktor für die Klimabilanz. Synthetische Kraftstoffe können nur dann nachhaltig sein, wenn die bei der Verbrennung entstehende Menge CO2 zuvor der Atmosphäre entzogen wurde. Im Umfeld der Sektorenkopplung wird lebhaft debattiert, ob sich eine vorteilhafte CO2-Bilanz auch dann ergibt, wenn man mit erneu- erbarer Energie einen Kraftstoff synthetisiert und dabei fossiles CO2 aus Kraftwerksabgasen recy- celt. Für strombasierte Kraftstoffe (PtL) lässt sich einfach zeigen, dass der erneuerbare Stromeinsatz die spezifi sche Stromerzeugung im Kraftwerk deut- lich übertrifft. Eine nachhaltige Kraftstoffproduk- tion ist also bei der Nutzung dieser derzeit größten CO2-Quelle nicht möglich. Einige Kraftstoffprojekte können sich in der Nähe von Biomethan- oder Bioethanolanlagen ansiedeln, die schon heute zu den kostengünstigs- ten CO2-Quellen zählen. Damit entfällt auch der aufwendige Transport von CO2. Um jedoch den gesamten Kraftstoffbedarf der Luftfahrt zu decken, müsste CO2 wohl aus der Luft abgeschieden wer- den. Erste Pilotanlagen dafür existieren. Es ist aber erheblicher Entwicklungsaufwand notwendig, um die erforderlichen Produktionskapazitäten zu schaf- fen. Langfristig schätzt das Bauhaus Luftfahrt den Anteil der CO2-Bereitstellung aus der Luft an den Kraftstoffkosten auf 20 bis 30 Cent pro Liter. Die Herkunft des umgesetzten CO2 spielt eine entscheidende Rolle für die Nachhaltigkeit synthetischer Kraftstoffe. The origin of the CO2 feedstock is a crucial factor for the sustainability of synthetic fuels. CO2 as feedstock for the production of renewable fuels Solar and wind energy are competitive technology options for the electricity and heating sector. The conversion of water and CO2 to synthetic fuels now opens the opportunity to use these renewable energy sources to power the aviation sector. Our system analyses of renewable synthetic fuels1–3 reveal that the provision of the feedstock CO2 is much more cost-intensive than the provision of water. The CO2 source is also a decisive parameter for the sustainability of the fuel path. Synthetic fuels can only be sustainable if the emissions from their combustion are balanced by prior carbon capture, thus preventing further accu- mulation of atmospheric CO2. In the context of car- bon capture and utilisation, it is debated whether a favourable CO2 balance can also be achieved by utilising ﬂue gases from fossil power plants. In case of Power-to-Liquid (PtL) fuels, it is easy to show that the renewable electricity use signiﬁ- cantly exceeds speciﬁc electricity generation in the power plant. The largest existing CO2 source is therefore not suitable for sustainable fuel produc- tion. Some fuel projects may be located near bio- methane or bioethanol plants, which are already among the most cost-effective sources of CO2. This also eliminates the costly transport of CO2. How- ever, covering the entire aviation fuel demand with synthetic fuels will probably require CO2 extraction from the atmosphere. First pilot plants for direct air capture exist, but considerable development effort is needed to establish the required production capacities. In the long term, Bauhaus Luftfahrt projects a cost contribution of 20 to 30 cents per litre of fuel for direct CO2 air capture. 1 Falter, C.; Batteiger, V.; Sizmann, A. Climate Impact and Economic Feasibility of Solar Thermochemical Jet Fuel Production. Environ. Sci. Technol. 2016, 50 (1), 470–477; DOI 10.1021/acs.est.5b03515. 2 SUN to LIQUID public report: Technoeconomic and environmental analysis of CO2 provision from various sources; Bauhaus Luftfahrt: Taufkirchen, Germany, 2018. 3 Schmidt, P.; Batteiger, V.; Roth, A.; Weindorf, W.; Raksha, T. Power- to-Liquids as Renewable Fuel Option for Aviation: A Review. Chem. Ing. Tech. 2018, 90 (1–2), 127–140; DOI 10.1002/cite.201700129.

41 Systemvergleich für PtL CO2-Bereitstellung aus der Luft (oben) und aus einem Kraftwerk (unten). Der CO2-Kreislauf ist nur für den Lufteinfang geschlossen. Wegen der spezifi schen Energiebilanz kann das Kraftwerk auch nicht als Brückentechnologie dienen. System comparison for PtL CO2 supply from the air (top) and from a power plant (bottom). The carbon cycle is only closed for direct air capture. CO2 provision from coal power plants is unsustainable due to the very unfavourable energy balance. 1 mol atmospheric CO2 Renewable electricity Process energy 250 kJheat (95 °C) 60 kJel Air capture 1 mol CO2 inert PtL 1200 kJel ηPtL ≈ 50 % 1 mol CH2 600 kJfuel 1 mol CO2 Fuel Fossil electricity Renewable electricity 175 kJel ηel ≈ 45 % 1200 kJel ηPtL ≈ 50 % 1 mol CO2 Power plant 1 mol CO2 inert PtL 1 mol CH2 600 kJfuel Fuel Coal 1 mol C 390 kJ 1 mol fossil C Auswirkung der CO2- Bereitstellung auf die Kraftstoffkosten Die CO2-Bereitstellung aus Ethanolanlagen kostet derzeit etwa 10 EUR pro Tonne CO2; Lufteinfang könnte langfristig für unter 100 EUR pro Tonne CO2 möglich sein. Contribution of CO2 provision to the fuel costs CO2 supply from ethanol plants currently costs about 10 euros per tonne of CO2; the long-term costs of direct air capture may be slightly below 100 euros per tonne of CO2. l e u f f o e r t i l r e p s o r u e n i t c a p m i t s o C Impact of CO2 provision on syncrude production cost 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 Carbon conversion efficiency: 100 % 90 % 80 % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Cost of CO2 provision in euros per tonne Dr. Arne Roth Lead Alternative Fuels Kohlendioxid (CO2) ist die ultimative Kohlenstoffquelle für alle alternativen Kraftstoffe, unabhängig davon, ob es über technische Prozesse oder die natürliche Photosynthese fi xiert wird. Als Voraussetzung für eine nachhaltige Kraftstoff- produktion gilt dabei, dass das CO2 aus erneuerbaren Quellen stammen muss. Für den langfristigen Erfolg von Technologien wie Power-to-Liquid (PtL), die CO2 in reiner Form als Rohstoff benötigen, ist daher die Entwicklung von Konzepten zur erneuerbaren Bereitstellung von CO2 entscheidend. Deren Skalierbarkeit und lokale Verfügbarkeit müssen dem potenziellen Bedarf entsprechen. Vor diesem Hintergrund ist die CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre eine Schlüsseltechnologie. Carbon dioxide (CO2) is the ultimate carbon source for all alternative fuels, irrespective of whether it is converted in a technical process or assimilated via natural photosynthesis. However, truly sustainable fuel production is only possible, if the utilised CO2 is supplied from renewable sources. For the successful industrial implementation of technologies depending on pure CO2 as feedstock, such as Power-to-Liquid (PtL), it is therefore crucial to develop concepts enabling the renewable provision of CO2. Scalability and local availability of such concepts thereby have to match the potential demand. In this context, CO2 extraction from the atmosphere represents a key technology.

43 The interdisciplinary research focus area concentrates the research activities on novel combustion-based and alternative (hybrid-)electric motive power systems for aircraft. This extends the search for new aircraft energy options well beyond so-called drop-in solutions. The technological challenges associated with novel thermo-dynamic cycles as well as fully or hybrid-electric motive power systems are addressed from the basics upwards: Relevant key technologies are identiﬁed, future potentials for energy converters are assessed, and hybrid systems are conceptually designed and analysed at aircraft level. Therefore, scientists and engineers search answers along the main research questions: 1) Energy and propulsion technologies: What are enabling key technologies? 2) Energy conversion devices: What are their future potentials? 3) Hybrid system architectures: How can the best of two worlds be combined? R E S E A R C H F O C U S A R E A Der interdisziplinäre Forschungs- schwerpunkt konzentriert die For- schungsarbeiten zu neuartigen auf Verbrennung basierenden und alter- nativen (hybrid-)elektrischen Antrie- ben in der Luftfahrt. Dies erweitert die Suche nach neuen Energie- optionen im Flugzeug deutlich über so- optionen im Flugzeug deutlich über so- sogenannte Drop-in-Lösungen hinaus. sogenannte Drop-in-Lösungen hinaus. Die technologischen Herausforde- Die technologischen Herausforde- rungen durch neue Kreisprozesse wie auch voll- oder hybridelektrische Antriebstechnik werden von den Grundlagen her aufbauend adres- siert: Es werden relevante Schlüssel- technologien identiﬁziert, zukünftige Potenziale von Energiewandlern bewertet sowie hybride Antriebskon- zepte entwickelt und auf Flugzeug- ebene analysiert. Dabei arbeiten die Wissenschaftler und Ingenieure ent- lang der wesentlichen Fragestellungen: lang der wesentlichen Fragestellungen: 1) Energie- und Antriebstechnologien: 1) Energie- und Antriebstechnologien: Was sind die Schlüsseltechnologien? Was sind die Schlüsseltechnologien? 2) Energiewandler: Was sind ihre zukünftigen Potenziale? 3) Hybride Systemarchitekturen: Wie lässt sich das Beste aus zwei Welten kombinieren?

44 energy technologies & power systems Thermoelektrische Abwärmenutzung am Flugtriebwerk Im 2017 abgeschlossenen TERA-Projekt wurde untersucht, welches Kraftstoffeinsparpotenzial die Umwandlung von Triebwerksabwärme in elek- trische Energie bietet. Zu diesem Zweck wurden thermoelektrische Generatoren (TEG) betrachtet, die – ohne bewegliche Teile oder Arbeitsfl uide zu benötigen – über Temperaturdifferenzen Wärme in elektrischen Strom umwandeln. Die Entlastung der mechanischen Generatoren kann somit das Triebwerk effi zienter machen und dem steigenden Elektrizitätsbedarf im Flugzeug entgegenkommen. Da die Umwandlung von Abwärme ein nachge- schalteter Prozess ist, lässt er sich prinzipiell auf alle Wärmekraftmaschinen, wie Flugantriebssys- teme es sind, anwenden. Für eine Auswertung wurde im Projekt ein Referenzfl ugzeug defi niert und der Einfl uss auf den Missionskraftstoffbedarf ermittelt. Am konkret betrachteten Einsatzort an der Düse wurde zwar ein positives, aber relativ geringes Potenzial im Bereich von 1 ‰ ermittelt (typische TEG-Leistung <<10 kW, siehe Abbildung rechts oben). Die zur Verfügung stehenden Flächen, das Zusatzgewicht und die lokalen Temperaturverhältnisse haben einen begrenzenden Einfl uss, sodass hier noch wesentliche Optimierungspotenziale zu fi nden sind. Eine Möglichkeit, die sowohl bessere Tem- peraturbedingungen als auch höhere Leistungs- dichten verspricht, ist die Berücksichtigung von im Vergleich zur Düse heißeren Bereichen im Trieb- werk (siehe Abbildung rechts unten). Aus diesen und anderen Einsichten wurden Handlungsemp- fehlungen für notwendige Schritte in der Techno- logieentwicklung abgeleitet, die im Projektbericht in Form einer F&E-Roadmap festgehalten worden sind. Das LuFo-TERA- Projekt wurde im Rahmen des LuFo-Programms von 2014 bis 2017 unterstützt. The LuFo TERA project was supported by the LuFo programme from 2014 to 2017. Das zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie unter dem Förderkennzeichen 20E1303 gefördert. Thermoelectric waste heat harvesting in aero engines In the LuFo TERA project, which was completed in 2017, the potential of mission fuel savings by trans- forming engine waste heat to electrical power was investigated. To this end, thermoelectric generators (TEG) were considered, which – without the need for moving parts or working ﬂ uids – convert a heat ﬂ ux over a thermal gradient to an electric current. The load reduction on the conventional generators leads to higher engine efﬁ ciency and supports the progressive electriﬁ cation of aircraft. As the conver- sion of waste heat is a downstream process, it may, in principle, be applied to any type of heat engine, including aero engines. In order to evaluate the technology, a reference aircraft was deﬁ ned to determine the impact on mission fuel consumption. At the considered place of installation, a positive, but small potential of the order of 1 ‰ was determined (typical TEG power << 10 kW, see top ﬁ gure right). The area available for integration, system mass as well as local ther- mal conditions all have an inﬂ uence on the overall potential, so these factors may be further optimised. One option that promises improved thermal condi- tions as well as higher output power densities is to consider placement within the hotter engine sections (see bottom ﬁ gure right). Based on these and other insights, recommended actions for tech- nology development were derived, which were recorded in the form of an R&D roadmap as part of the project report.

45 Change in mission fuel [%] 5 kW TEG 10 kW TEG 20 kW TEG - 0 . 2 - 0 . 1 - 0 . - 0.7 - 0.6 - 0.5 - 0 . 4 3 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.3 100 0.2 0.1 50 0.1 0.2 0 0.3 0 . 4 150 0 . 5 0 . 6 200 0 . 7 250 TEG mass [kg per engine] Einsparpotenzial auf Missionsebene Die benötigte Leistungsdichte liegt unter 200 W kg-1, während TEG-Module bis zu 500 W kg-1 erreichen. Ein theoretisches TEG mit 10 kW Ausgangsleistung pro Triebwerk würde ca. 1 ‰ einsparen. Mission fuel savings potential The minimum required power density is below 200 W kg -1, whereas TEG modules may provide up to 500 W kg -1. A theoretical TEG with 10 kW output power could reduce mission fuel by around 1 ‰. ] 1 - g k W [ y t i s n e d r e w o p c i r t e m i v a r G 500 0 400 300 200 0 100 0 0 Potenzial für thermoelektrische Abwärmenutzung auf Triebwerksebene Für defi nierte Abschnitte im Triebwerk wurde die erreichbare Leistung anhand von Strömungssimulationen ermittelt (H/LPT: High-/Low-Pressure Turbine). An der Düse wurde eine nutzbare Fläche von 2,4 m² angenommen. Potential for thermoelectric energy harvesting on engine level For deﬁ ned sections within the engine, the achievable power was determined based on ﬂ uid mechanics calculations (H/LPT: High-/Low-Pressure Turbine). At the nozzle, an area of 2.4 m² was assumed in this case. ] W k [ r e w o p c i r t c e l e d e t a r e p u c e R 10 8 6 4 2 0 HPT Interduct LPT Interduct Nozzle Dr. Holger Kuhn Co-lead Energy Technologies and Power Systems Effi zienzsteigerung und Gewichtsreduktion sind zwei wichtige Stellschrauben, um den Gesamtkraftstoffbedarf zu redu- zieren. Beides kann mit zukünftigen elektrischen Subsystemen erreicht werden, die zunehmend die hydraulischen und pneumatischen Subsysteme verdrängen werden. Die Anforderungen und auch der Bedarf an elektrischer Energie steigen, und es gilt zu hinterfragen, inwiefern mit den üblichen Generatoren die Emissionsreduktionsziele zu erreichen sind. Neue und kreative Ideen, wie die elektrische Energieversorgung sichergestellt werden kann, sind gefragt. Dezentrale und bisher ungenutzte Energie- potenziale im Flugzeug werden in Zukunft immer wichtiger werden. Increasing efﬁ ciency and reducing weight are two important factors in reducing total fuel consumption. Both may be achieved with future electrical subsystems that will increasingly displace the classic hydraulic and pneumatic sub- systems. The requirements and the demand for electrical energy are increasing, and it is necessary to question to what extent the emission reduction targets can be accomplished with the usual generators. New and creative ideas are in demand in order to secure the electrical energy supply. Decentralised and previously unused energy potentials in the aircraft will become increa- singly important in the future.

46 energy technologies & power systems Hybrider Fanantrieb – Abschluss einer Konzeptstudie Die Verwendung elektrischer Energie als Leistungs- quelle innerhalb einer Fluggasturbine eröffnet viel- fältige konzeptionelle Gestaltungsmöglichkeiten. Im Rahmen des EU-FP7-Projektes ENOVAL hat das Bauhaus Luftfahrt eine Studie zu mechanisch inte- grierten parallel-hybriden Turbofantriebwerken (MIPH) abgeschlossen. Durch einen strukturierten Auswahlprozess wurde die vielversprechendste Triebwerksarchitektur für einen MIPH bestimmt und auf einen Antrieb für ein Kurzstreckenfl ugzeug angewendet. Der elektrische Systemaufbau und die wichtigsten elektrischen Komponenten sowie das Triebwerk selbst wurden unter Berücksichti- gung relevanter Installationseffekte auf Flugzeug- ebene ausgelegt. Um bei Ausfall des elektrischen Systems das Triebwerk weiterhin konventionell betreiben zu können, wurde ein Hybridisierungsgrad von 10 % im Auslegungspunkt des Strömungspfades als realisierbar identifi ziert. Die Untersuchungen ver- deutlichen darüber hinaus, dass die Aerodynamik der Turbokomponenten genau auf das elektrische System abgestimmt werden muss, um das ge- samte Verbesserungspotenzial bei voller opera- tioneller Flexibilität zu gewährleisten. Bei einer Auslegungsmission von 500 NM wurde unter der Annahme einer spezifi schen Energiedichte von Batterien von 1000 Wh kg-1 als mittel- bis lang- fristige Zielgröße für die MIPH-Technologie eine Kraftstoffeinsparung von 3,5 % errechnet. Die Auswertungsergebnisse zeigen, dass die alleinige Nutzung der elektrischen Effi zienzvorteile in MIPH-Antrieben die nötigen Verbesserungen auf Flugzeugebene nicht liefern wird. Der Schlüssel zur Erreichung signifi kanter Verbesserungen liegt in einer synergetischeren Antriebssysteminte- gration. Hybrid power fan drive – results of a conceptual study The introduction of electrical power supply to an air- craft propulsion system offers a wide design space for system architectures. Within the EU FP7 project ENOVAL, Bauhaus Luftfahrt has completed the concept study of a mechanically integrated parallel hybrid electric (MIPH) turbofan. Through a methodi- cal downselection procedure, a most promising power plant system architectural concept was iden- tiﬁ ed and conceptually elaborated for a short-range aircraft application. Therefore, the basic power plant, the electric systems architectural layout, and major electrical components were deﬁ ned and important airframe integration aspects were evalu- ated. Taking into account power plant operational robustness in case of electric system failure, a design degree of power hybridisation of 10 % at ﬂ ow path sizing conditions was found to be most suitable for an MIPH turbofan. The analysis clearly indicates the necessity of specialised turbo compo- nent aerodynamic design, in order to realise the full potential of efﬁ ciency gain and MIPH turbofan operational ﬂ exibility. The integrated system assess- ment at aircraft level was performed for various design range requirements. Based on an advanced mid- to long-term battery speciﬁ c energy target of 1000 Wh kg-1, the design fuel beneﬁ t for the MIPH technology on a 500 NM design range yielded 3.5 %. The evaluation result shows that the efﬁ - ciency beneﬁ t of electrical power systems alone will not be able to deliver the required improvements for MIPH systems at aircraft level. Key to achieving major improvements is a more synergistic systems design integration. M PMAD Schemadarstellung eines mechanisch integrierten parallel- hybriden Flug- antriebssystems (MIPH) Basic schematic of a mechanically integrated parallel hybrid (MIPH) propulsion system This project has received funding from the European Union’s 7th Framework Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement No. 604999.

47 M PMAD G M M M PMAD M PMAD PMAD G Full serial hybrid (FSH) / turboelectric (FTE) Partial serial hybrid (PSH) / turboelectric (PTE) Cycle-integrated parallel hybrid (CIPH) Mechanically integrated parallel hybrid (MIPH) Hybridelektrische Antriebssystemkonzepte Konzeptstudie eines mechanisch integrierten parallel-hybriden Turbofan- antriebes: Auswahl und Studienfokus Hybrid electric propulsion system concepts Concept study of a mechanically integrated parallel hybrid electric turbofan engine: downselection and focus of study Type A: Electric machine integrated behind LPT, rotor connected to LPT shaft Type B: Electric machine integrated in fan hub, rotor connected to fan shaft Type C: Electric machine integrated in fan hub, rotor connected to LPT shaft M M M M M Type D: Electric machine encircling core engine, rotor connected to LPT shaft via booster Type E: Electric machine integrated in fan casing, quasilinear fan rotor tip drive M Type F: Electric machine integrated in fan drive gear system, rotor connected to ring gear, fan connected to planet carrier Kraftstoffbewertung für einen MIPH-Turbofan Bewertung des Missionskraftstoffverbrauchs für Kurzstreckenfl ugzeuge mit mechanisch integriertem parallel-hybriden Turbofanantrieb Fuel burn assessment for MIPH turbofan Assessment of mission fuel consumption for short-range aircraft powered by chart for mechanically integrated parallel hybrid electric turbofan engines 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 ] % [ n g i s e d t f a r c r i a l a n o i t n e v n o c . s v l e u f k c o l b n g i s e d f o e g n a h c e v i t a l e R Contours: Aircraft design range MTOW change rel. to conv. aircraft design 250 NM 500 NM 750 NM +24 % 1000 NM 500 NM design range 1000 Wh kg-1 battery Study settings: Aircraft design payload: 18.8 t Hybrid power fan drive propulsion system: HP,des = 0.1 Total electric system effi ciency: 90 % Subsystems power demand: 2 × 210 hp 500 600 700 900 1300 800 Required battery specific energy [Wh kg-1] 1200 1000 1100 2000 NM 1500 NM +20 % +16 % +12 % 1400 1500 1600 Dr. Arne Seitz Co-lead Energy Technologies and Power Systems Die Studie zum parallel-hybriden Turbofanantrieb zeigt: Ohne die Ausnutzung von Synergien zwischen Antrieb und Zelle wird die Elektrifi zierung von Transportfl ugzeugen kaum entscheidende Verbrauchsreduktionen bringen. Die Suche nach Sweet Spots im weiten Feld der Integrationsmöglichkeiten elektrifi zierter Antriebe ist in vollem Gang. Wir glauben, dass das Konzept eines „Propulsive Fuselage“ mit turboelektrisch angetriebenem Rumpf-Fan ein solcher Sweet Spot ist. Hier werden die Vorteile der Schuberzeugung im Flugzeugnachlauf mit der Flexibilität der gesamtsystemischen Integration durch elektrische Leistungsübertragung optimal kombiniert. Zudem ist eine Kombination mit hocheffi zienten Triebwerken etwa mit „Composite Cycle“ denkbar. The study on parallel hybrid turbofan propulsion shows: Without the exploitation of synergies between propulsion and airframe, the electriﬁ cation of transport aircraft will hardly bring about any signiﬁ cant reductions in fuel consumption. The search for sweet spots in the wide range of integration options for electriﬁ ed propulsion systems is in progress. We believe that the concept of a Propulsive Fuselage with a turboelectrically driven fuselage fan is such a sweet spot. Here, the advantages of thrust generation in the aircraft wake are optimally combined with the ﬂ exibility of overall system integration through electrical power transmission. A combination with high-efﬁ ciency power plant concepts, such as the Composite Cycle Engine, is also conceivable.

48 energy technologies & power systems Composite Cycle Engine conceptualisation and performance potential The Composite Cycle Engine (CCE) concept incorpo- rates piston engines to the core of an aircraft turbo engine. The piston engines enable higher peak pres- sures and temperatures within the core engine by using isochoric-isobaric combustion. Additionally, compression losses reduce due to highly efﬁ cient closed volume compression. Based on a comparison of different types of piston engines (reciprocating and rotary piston engines) as well as operating modes (four-stroke and two-stroke engines), the four-stroke reciprocation piston engine concept is identiﬁ ed to be the most promising candidate. Lower working frequency compared to two-stroke engines is compensated by more efﬁ cient scaveng- ing behaviour. Efﬁ ciency of reciprocating piston engines beats rotary engines’ efﬁ ciency due to higher feasible peak pressures and less heat losses. Combining CCEs with heat exchanges does not lead to improvements in engine efﬁ ciency. Never- theless, volume ﬂ ow and therefore piston engine size and weight can be reduced by the use of inter- coolers. No signiﬁ cant potential can be found to recover heat from the exhaust by using recuperators in various system conﬁ gurations. The application to the long range rather than the short range promises higher improvements in fuel consumption. On the one hand, long missions lead to larger cascading effects due to efﬁ ciency improve- ment. On the other hand, the incremental weight has a lower detrimental impact on the aerodynami- cally more efﬁ cient long-range aircraft. The power of the piston unit can be scaled with the number of pistons, thus enhancing communality across engine families. „Composite Cycle Engine“-Konzeptuali- sierung und -Potenzial Das „Composite Cycle Engine“-Konzept (CCE) führt Kolbenmaschinen in das Kerntriebwerk von Flugantrieben ein. Die Kolbenmaschinen ermög- lichen durch ihr instationäres Betriebsverhalten höhere Spitzendrücke und -temperaturen mittels isochor/isobarer Verbrennung bei gleichzeitig reduzierten Verdichtungsverlusten infolge der hocheffi zienten Verdichtung in geschlossenen Volumina. Im Vergleich verschiedener Kolbenma- schinentypen (Hub- und Rotationskolbenmaschine) sowie Betriebsmodi (4-Takt- und 2-Takt-Motor) zeichnet sich das 4-Takt-Hubkolbenkonzept auf- grund sehr guten Ladungswechselverhaltens und niedrigeren Prozesstemperaturen als bevorzugtes Kolbenkonzept aus. Für Kombinationen der CCE mit Wärmetauschern kann – bezogen auf die Gesamteffi zienz – kein positives Potenzial identifi ziert werden. Durch die Verwendung eines Zwischenkühlers können jedoch der Volumenstrom und somit die Größe und das Gewicht des Kolbensystems reduziert werden. Insgesamt ergibt sich ein leichter Vorteil im Ver- brauch. Für die Wärmerückgewinnung kann kein ausreichendes Potenzial entdeckt werden, das die zusätzliche Komplexität eines Rekuperators recht- fertigen würde. Die Anwendung auf der Langstrecke verspricht größere Verbesserungen im Kraftstoffverbrauch als auf der Kurzstrecke. Einerseits führen lange Missionen zu stärkeren Kaskadeneffekten auf Verbesserungen der Triebwerkseffi zienz. Anderer- seits fällt die höhere Triebwerksmasse bei den aerodynamisch effi zienteren Langstreckenfl iegern weniger ins Gewicht. Die Leistung der Kolben- einheit kann durch die Anzahl an Kolben skaliert werden. Diese Herangehensweise erlaubt Kommu- nalität über Triebwerksfamilien hinweg. 25 26 IC Schematische Darstellung des Aufbaus einer „Composite Cycle Engine“ mit Zwischenkühler Basic schematic of the general arrangement of an intercooled Composite Cycle Engine This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 604999. Das zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie unter dem Förderkennzeichen 20E1505G gefördert.

49 Zwischengekühlte CCE mit Rotationskolbenmaschine Schematische Darstellung eines CCE-Triebwerkaufbaus mit Zwischenkühler und Rotationskolbenmaschine Intercooled CCE with rotary piston engine Basic schematic of the general arrangement of an intercooled Composite Cycle Engine with rotary piston engine Temperaturniveaus im „Composite Cycle“ Die Zyklusrechnung zeigt, dass die typischen Temperaturniveaus im „Composite Cycle“ ungünstig sind für die Nutzung von Rekuperation zur Steigerung der Effi zienz. Composite Cycle temperature levels Thermodynamic cycle calculation indicates that, in case of the Composite Cycle, typical temperature levels for recuperation are not appropriate to increase efﬁ ciency. 32 33 34 35 414 45 44 5 PC PE 2 I P C 25 3 35 Combustor T45 inter-turbine T35 after PE 4 45 5 T P H T P L n a f o t T3 PE bypass or cooling air T5 after turbine ] K [ e r u t a r e p m e T 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 31 3 25 2 0 200 400 600 800 1000 1200 Specific entropy [J kg-1]

51 Die Systeme und ihre technologischen Potenziale im Flugzeug stehen im Fokus der Arbeiten im Forschungsschwerpunkt „System- und Flugzeugtechnologien“. Experten aus unterschiedlichen Disziplinen wirken hier zusammen, um die Flugzeugefﬁzienz weiter zu verbessern, Emissionen zu reduzieren und neue Ansätze für die Flugzeug- entwicklung zu erarbeiten. Die betrachteten Emissionen beinhalten klimatische Aus- wirkungen in Verbindung mit dem Kraftstoffverbrauch des Flugzeuges sowie Lärm- bewertungen. Des Weiteren werden auch die Flugzeugsysteme detailliert untersucht und alternative Architekturen inklusive Sensitivitäten gegenüber Änderungen durch unkonventionelle Aspekte modelliert. So sind in dieser Forschergruppe wichtige Ergebnisse zur besseren Antriebs-Aerodynamik-Wechselwirkung und zur grundle- genden Integration hybrider Antriebe erzielt worden. R E S E A R C H F O C U S A R E A Research in aircraft systems and their technological potentials is the focus of the “Systems and Aircraft Technologies” research focus area. Experts from different disciplines collaborate together to target aircraft efﬁciency improvements, to develop new aircraft design approaches, and to reduce emissions. The emissions cover environmentally relevant exhausts, which are closely linked to aircraft fuel consumption, as well as noise impacts. The aircraft systems themselves are also actively investigated and architectural alternatives are modelled, including sensitivities to the changes introduced by unconventional aspects. Important results for improved propulsion-air- frame integration and integrated concepts for hybrid propulsion systems could be shown.

52 systems & aircraft technologies Luftfahrt- Wissensmanagement für Industrie 4.0 Im LuFo-Projekt EFFPRO_4.0 arbeitet das Bauhaus Luftfahrt mit Organisationen aus Forschung und Industrie an der Digitalisierung industrieller Pro- zesse im Luftfahrtbereich. EFFPRO_4.0 erforscht neuartige Lösungen für zwei Hauptphasen der Produktion. Für die Entwicklungsphase werden Innovationsfelder, wie beispielsweise Hardware in the Loop, semantische Technologien, intelligente Entwicklungsverifi kation und Prozesskettenintegra- tion, untersucht. Automatische visuelle Inspektion und Big-Data-Anwendungen in Fertigung und Montage sind Gegenstand weiterer Arbeitspakete im Projekt. In EFFPRO_4.0 werden semantische Technolo- gien in einer Wissensmanagementanwendung eingesetzt, die die Wiederverwendung von Unter- nehmenswissen durch heterogene Datenintegra- tion unterstützt. Dieser Prototyp bietet Benutzern während der Texteingabe relevante Verweise auf technische Dokumente (z. B. Bauteilspezifi kationen, Arbeitsnormen usw.) sowie auf nicht-textuelle Daten (z. B. Komponenten- und CAD-Modelle). Ende 2017 wurde eine Beta-Version des Proto- typs mit dem Fokus auf Textdaten von Endbenut- zern getestet. Eine erste Bewertung bestätigte das Potenzial des Ansatzes und identifi zierte drei Bereiche für mögliche Verbesserung: erhöhte Spe- zifi tät der Ontologie, bessere Nachvollziehbarkeit von Suchergebnissen sowie ein besseres Zusam- menspiel von Keyword- und ontologiebasierter Suche. Zukünftige Arbeiten umfassen die Integration von semantischem Tagging nicht-textueller Modelldaten mithilfe eines am Bauhaus Luftfahrt im Projekt SYMO4PD (2015–2017) entwickelten Softwareprototyps. Das Gesamtsystem wird danach erneut einer abschließenden Bewertung unterzogen. Aviation knowledge management for Industry 4.0 Bauhaus Luftfahrt is collaborating with scientiﬁ c and industrial organisations in the LuFo project EFFPRO_4.0, which investigates the digitalisation of industrial processes in the aviation sector. EFFPRO_4.0 explores novel solutions for two main phases of manufacturing. On one side, new approaches, such as hardware in the loop, semantic technology, intel- ligent development veriﬁ cation, and process chain integration, are being researched for the develop- ment phase; on the other side, automatic visual inspection and big data applications are being explored in innovative software applications for production and assembly. In EFFPRO_4.0, semantic technology is applied within a knowledge management architecture that supports the reuse of corporate knowledge by hetero- geneous data integration. This prototype dynami- cally provides technical users of a text editor with relevant references to textual data (e. g., text ﬁ les of design descriptions, work norms etc.) as well as non-textual data (e. g., component / CAD models). At the end of 2017, a beta version of the proto- type with a focus on textual data was tested by end users. This ﬁ rst evaluation conﬁ rmed the sound- ness of the approach and identiﬁ ed three areas of possible improvement: increased speciﬁ city of the ontology, increased traceability of search results, and improved interplay between keyword- and ontology-based search. Future work includes the semantic tagging of non-textual model data, achieved by applying tech- nology developed at Bauhaus Luftfahrt during the project SYMO4PD (2015–2017), as well as the ﬁ nal evaluation of the overall updated prototype. Industrie 4.0 ermöglicht die Wiederverwendung von Unternehmens- wissen durch heterogene Datenintegration. Industry 4.0 enables corporate knowledge reuse by integrating heterogeneous data. Die zugrunde liegenden Vorhaben wurden mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie unter den Förderkennzeichen 20Y1509E und 01FS14026 gefördert.

53 References (textual & non-textual) Text editor Query Dataset Text End user Architektur zur Wiederverwendung von Unternehmens- wissen Heterogene Daten werden durch semantische Module inte- griert, sodass ein Benutzer eines Texteditors (End user) dynamisch auf relevante diverse Daten zugreifen kann. Architecture for the reuse of corporate knowledge Semantic modules, allowing a user of a text editor (end user) to be dynamically referred to relevant diverse data, integrate heterogeneous data. Textual data Non- textual data Textual data import Semantic textual data enrichment Textual data Database Ontology-enriched textual data References Documentation ontology Mappings Design ontology References Ontology- enriched data and integrated data models Model ontology Semantic data model integration Integrated data models Data models Data model extraction & management Non-textual data import RAW DATA LINGUISTIC SEMANTIC INTEGRATION USER INTERACTION Angleichung der Ontologien Die Dokumentations-, Design- und Modellontologien, die von den semantischen Modulen verwendet werden, müssen aufeinander abgestimmt (links) und auf die gleiche Abstrak- tionsebene gebracht werden (rechts). Harmonisation of ontologies The documentation, design, and model ontologies used by the semantic modules need to be aligned (left) and brought to the same abstraction level (right). TDocO AircraftClass AircraftModel AircraftComponent TDesO Aircraft hasFuselage ADocO SingleAisle narrower-than A320-100 ADesO A320-100 hasFuselage Fuselage isDescribedByFuselageDescribing Parameter FuselageDescribingParameter FuselageOfA320-100 isDescribedByHeight DistanceParameter numericalValue unit Unit symbol name TModO MeasuredValue TDocO ADocO AircraftClass AircraftModel AircraftComponent SingleAisle narrower-than A320-100 narrower-than FuselageOfA320-100 narrower-than FuselageDescribing Parameter narrower-than DistanceParameter narrower-than geom.fuselage.height narrower-than value narrower-than ‘‘4.14‘‘ narrower-than ‘‘m“ AModO TDesO ADesO geom.fuselage.height ‘‘4.14‘‘ value unit name ‘‘m‘‘ ‘‘height‘‘ Aircraft hasFuselage Fuselage A320-100 hasFuselage FuselageOfA320-100 Result of matching Result of meta-modelling

54 systems & aircraft technologies Turboelektrische Antriebsintegration mit „Wake ﬁ lling” Im Juni 2017 wurde das von der Europäischen Union im Rahmenprogramm Horizon 2020 geför- derte Forschungsprojekt CENTRELINE erfolgreich gestartet. Das vom Bauhaus Luftfahrt koordinierte Konsortium umfasst insgesamt neun Partner, da- runter Industrieunternehmen, Universitäten und einen Partner für Projektmanagement. Ein techni- sches Beratungsgremium, bestehend aus Experten der Industrie und Forschungseinrichtungen, be- gleitet das Projekt. CENTRELINE hat sich zum Ziel gesetzt, die Vorteile des „Wake fi lling“-Effektes unter realistischen Auslegungskriterien und Betriebsbedingungen zu maximieren. Das zu unter- suchende „Propulsive Fuselage Concept“ realisiert die Kompensation des Impulsverlustes im Nach- lauf des Rumpfes durch einen turboelektrisch angetriebenen Propulsor, der im Heck installiert ist und dessen Zweck die Einsaugung der Rumpf- grenzschicht ist. Ziel des Projektes ist es, den Machbarkeitsnachweis dieses neuartigen Ansatzes zur synergetischen Antriebsintegration zu erbrin- gen und durch erste experimentelle Untersuchungen die technologische Reife des Konzepts erheblich zu erhöhen. Die Schwerpunkte der aerodynamischen Untersuchungen liegen auf Strömungssimulationen der Konfi guration, die durch eine Windkanaltest- kampagne ergänzt werden. Darüber hinaus wird das Betriebsverhalten des Rumpfantriebes nume- risch und experimentell untersucht. Alle detaillier- ten Simulations- und Testergebnisse fl ießen kontinuierlich in einen fl ugzeugintegrierten Aus- legungs- und Optimierungsprozess ein. Dies ermöglicht schließlich den Vergleich mit einer ähnlich fortschrittlichen, konventionellen Referenz- konfi guration. Das Projekt hat eine Laufzeit von 36 Monaten. CENTRELINE, “ConcEpt validatioN sTudy foR fusElage wake-ﬁ lLIng propulsioN intEgration” This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 723242. Turboelectric fuselage wake-ﬁ lling propulsion integration In June 2017, the European Union-funded Horizon 2020 research project CENTRELINE was success- fully launched. Coordinated by Bauhaus Luftfahrt, the project consortium comprises nine partners, including industry companies, universities, and a management consulting partner. The consortium is accompanied by a technical advisory board of experts from industrial stakeholders and research organisations. CENTRELINE aims at maximising the beneﬁ ts of aft-fuselage wake ﬁ lling under realistic systems design and operating conditions. The Propulsive Fuselage Concept to be investigated implements wake ﬁ lling through a turboelectrically driven propulsor installed at the fuselage aft-end, intended to ingest the fuselage boundary layer. As a primary project goal, CENTRELINE will perform the proof of concept and initial experimental validation of this novel approach towards synergistic propul- sion/airframe integration, thereby maturing this technology signiﬁ cantly. Key aspects of the aerody- namic work will include comprehensive numerical ﬂ ow simulations of the conﬁ guration accompanied by a wind tunnel test campaign. Moreover, the performance of the fuselage propulsor will be numerically and experimentally investigated. All detailed design, simulation, and experimental results are continuously fed into an aircraft inte- grated sizing and optimisation process. Finally, a comprehensive concept benchmark and assessment against similarly advanced conventional technology will be performed. The project has a duration of 36 months.

55 Darstellung des „Propulsive Fuselage Concept“ Das untersuchte Konzept sieht einen im Rumpfheck installierten Antrieb vor, dessen Aufgabe die Auffüllung des durch Reibung induzierten Impulsdefi zits im Nachlauf darstellt. Artist view of the Propulsive Fuselage Concept This concept investigated in CENTRELINE features an aft-fuselage installed propulsor intended to ingest and reenergise the viscosity-induced low momentum fuselage wake ﬂ ow. Grundsätzliche Flugzeugkonﬁ guration und turboelektrischer Antriebsstrang Der Rumpfantrieb wird von einem elektrischen Motor angetrieben, dessen aufgenommene Leistung über Generatoren den unter den Flügeln installierten fortschrittlichen Getriebefantriebwerken entnommen wird. Basic aircraft layout and turboelectric powertrain arrangement The fuselage propulsor is powered by an electric motor, where the power is supplied by generators attached to two underwing podded advanced Geared TurboFan (GTF) power plants. Electrically driven fuselage propulsor Electric power transmission Generator off-takes from advanced GTF power plants Fabian Peter Lead Systems and Aircraft Technologies CENTRELINE zeigt die Notwendigkeit, neuartige Antriebsarchitekturen auf einer integrierten Ebene zu bewerten. Integra- tion ist nicht nur für das technische Konzept, sondern auch für das Zusammenspiel der beteiligten Partner erforderlich. Das Bauhaus Luftfahrt setzt seine multidisziplinären Fähigkeiten ein, um die Erkenntnisse des Konsortiums in einen übergeordneten Rahmen zu bringen. Nur durch die Zusammenstellung dieser heterogenen Informationen kann das volle und realistische Potenzial bewertet werden. Zu diesem Zweck setzt CENTRELINE modernste Datenaustauschplattformen, fernzugängliche Frameworks und neu entstandene Schnittstellen ein. The CENTRELINE approach shows the necessity to assess novel propulsion architectures on an integrated level. The integration is not only mandatory for the technical concept, but also for the interaction of the involved partners. Bauhaus Luftfahrt applies its multidisciplinary capabilities in this context to integrate the ﬁ ndings of the whole consortium in an integrated framework. Only by composing this heterogenic information, the full and realistic potential of the concept can be evaluated. For this purpose, CENTRELINE is applying state-of-the-art data exchange platforms, remotely accessible frameworks, and emerging interface standards.

58 facts & ﬁ gures Finanzen Finances Im Geschäftsjahr 2017 sind die Erträge des Bauhaus Luft- fahrt unter Berücksichtigung der Bestandsveränderungen für unfertige Leistungen auf dem Vorjahresniveau von 4,5 Millionen EUR geblieben. Aus Aufträgen und Koopera- tionen mit Industriepartnern konnten Umsätze in Höhe von 210.000 EUR nicht mehr in 2017 realisiert werden, da die Abnahmen in 2018 erfolgten. Die Erträge mit Indus- triepartnern sind aufgrund eines moderaten Auftrags- rückgangs zum Vorjahr um 98.000 EUR gesunken (-11,4 %). Die Drittmitteleinnahmen sind im Jahr 2017 leicht um 76.000 EUR gestiegen (+9,0 %). Die Steigerung der Erträge ist im Wesentlichen auf zwei neu gewonnene EU-Projekte sowie eine vom Bund beauftragte Studie zurückzuführen. Für das Jahr 2018 erwartet das Bauhaus Luftfahrt einen weiteren deutlichen Anstieg bei den Drittmittel- einnahmen. Die Steigerung ist auf fünf neue nationale Förderprojekte sowie die in 2018 volle Ertragswirksamkeit unterjährig in 2017 angelaufener EU-Projekte zurückzu- führen. In the ﬁ scal year 2017, earnings of Bauhaus Luftfahrt remained at previous year’s level of 4.5 million euros, taking into account the changes in inventories of work in progress. Revenues from orders and cooperations with industrial partners of 210,000 euros could not be realised in 2017 because deliverables were approved in 2018. Revenues from industrial partners decreased by 98,000 euros (-11.4 %) due to a moderate decline in orders compared to the previous year. Funding from third-party projects rose slightly by 76,000 euros (+9.0 %). The increase in revenues mainly results from two new EU projects and an expert’s report commis- sioned by the federal government. For the year 2018, Bauhaus Luftfahrt further expects a distinct increase of third-party projects. The increase results from ﬁ ve new national funded projects as well as the full impact on earnings of EU projects launched in 2017 during the course of the year. € 5,000,000 4,500,000 4,000,000 3,500,000 3,000,000 2,500,000 2,000,000 1,500,000 1,000,000 500,000 0 2015 2016 2017 Forschungsaufträge Industrie Industry research contracts Drittmittelförderprojekte national/EU Third-party-funded projects national / EU Mitgliedsbeiträge Membership fees Zuschüsse Freistaat Bayern/Spenden Grants from the Free State of Bavaria / donations

59 Personal Personnel Das Wirtschaftsjahr 2017 war durch ein erneut starkes Personalwachstum gekennzeichnet. Aufgrund der stabilen Auftragslage konnte das Bauhaus Luftfahrt im wissen- schaftlichen Bereich 5 Mitarbeiter zusätzlich einstellen und beschäftigte zum Jahresende 52 Mitarbeiter. Von den 36 wissenschaftlichen Mitarbeitern sind 17 promoviert und 10 weiblich. Hinzu kommen 3 Stipendiaten des Stipendien- programmes von Munich Aerospace – Fakultät für Luft- und Raumfahrt e. V., die im interdisziplinären Forschungsnetz- werk ihre Promotion erstellen. Die mit zum Jahresende 10 Studenten hohe Anzahl der eingesetzten studentischen Mitarbeiter und Praktikanten sowie weitere 3 Verfasser von Abschlussarbeiten bestätigen zum wiederholten Mal, dass das Bauhaus Luftfahrt für den Akademikernachwuchs ein interessanter und perspektivenreicher Einsatzort ist – temporär zur Erstellung einer Abschlussarbeit, für Prakti- kanten oder wissenschaftliche Hilfskräfte oder längerfristig als möglicher attraktiver späterer Arbeitgeber. In einem absehbar stabilen wirtschaftlichen Umfeld sind für 2018 in moderatem Umfang weitere Einstellungen von wissenschaftlichem Personal geplant. Das interdiszipli- näre Team soll weiter um wissenschaftliche Nachwuchs- kräfte und Stipendiaten wachsen. The 2017 ﬁ nancial year was characterised by another strong increase in personnel. Due to the stable project situation, Bauhaus Luftfahrt was able to hire 5 more people in the research ﬁ eld and employed in total 52 people at the end of the year. Of the 36 scientiﬁ c staff, 17 hold a PhD and 10 are female. In addition, there are 3 scholarship holders of the Munich Aero- space – Faculty of Aerospace e. V. scholarship pro- gramme, who work on their PhD in the existing inter- disciplinary research network. At the end of the year, 10 students were employed and another 3 worked on their thesis. The high number of students conﬁ rms once again that Bauhaus Luftfahrt is an interesting and promising location for junior academics – tempo- rarily for the submission of their thesis, for intern or research assistants or in the longer term as a potential attractive future employer. In the foreseeable stable economic environment, further hiring of scientiﬁ c staff is planned for 2018 to a moderate extent. The interdisciplinary team is supposed to continuously grow with young scientists and scholarship holders. Mitarbeiter (am Jahresende) Employees (end of the year) Executives Scientists Administration Students Munich Aerospace scholarship holders 2015 2 27 14 6 2 2016 2 31 14 9 3 2017 2 36 14 10 3

60 facts & ﬁ gures Zeitschriftenbeiträge Journal contributions 25.09.2017 Environmental Science & Technology | Vol. 51, No. 21, pp. 12938–12947, DOI 10.1021/acs.est.7b02633 Water Footprint and Land Requirement of Solar Thermochemical Jet-Fuel Production Autoren/authors: C. Falter, R. Pitz-Paal 15.05.2017 09.05.2017 09.05.2017 01.05.2017 26.04.2017 01.03.2017 Aircraft Engineering and Aerospace Technology | Vol. 89, No. 4, pp. 520–534, DOI 10.1108/AEAT-11-2016-0196 Sizing implications of a regional aircraft for inner-city operations Autoren/authors: P. Heinemann, M. Schmidt, F. Will, S. Kaiser, C. Jessberger, M. Hornung Journal of Air Transport Studies | Vol. 8, No. 1, pp. 1–12 Towards seamless passenger transport: performance of intermodal approaches Autoren/authors: M. Urban, A. Paul, M. Cole Journal of Engineering for Gas Turbines and Power | Vol. 139, No. 10, pp. 9, DOI 10.1115/1.4036527 Potential of Future Thermoelectric Energy Recuperation for Aviation Autoren/authors: C. Bode, J. Friedrichs, R. Somdalen, J. Koehler, K.-D. Buechter, C. Falter, U. Kling, P. Ziolkowski, K. Zabrocki, E. Mueller, D. Kožulovi Progress in Aerospace Sciences | Vol. 92, pp. 25–38, DOI 10.1016/j.paerosci.2017.05.002 A review of aircraft turnaround operations and simulations Autor/author: M. Schmidt Journal of Aircraft | Vol. 54, No. 5, pp. 1979–1989, DOI 10.2514/1.C034002 Progress in Optimizing the Propulsive Fuselage Aircraft Concept Autoren/authors: J. Bijewitz, A. Seitz, M. Hornung, A. Isikveren Solar Energy | Vol. 144, pp. 569–579, DOI 10.1016/j.solener.2017.01.063 A generic solar-thermochemical reactor model with internal heat diffusion for counter-ﬂow solid heat exchange Autoren/authors: C. Falter, R. Pitz-Paal

61 Buchbeiträge Book contributions 11.12.2017 01.09.2017 01.09.2017 01.09.2017 21.02.2017 Deliverable 5.3 | DATASET2050, pp. 66, Grant Agreement No. 640353 Assessing Passenger Requirements along the D2D Air Travel Chain Autoren/authors: A. Paul, U. Kluge Biokerosene – Status and Prospects | Springer-Verlag, pp. 607–635, ISBN 978-3-662-53063-4 Hydrothermal Liquefaction: A Promising Pathway Towards Renewable Jet Fuel Autoren/authors: P. Biller, A. Roth Biokerosene – Status and Prospects | Springer-Verlag, pp. 33–41, ISBN 978-3-662-53063-4 Key Drivers and Technical Developments in Aviation Autor/author: K. Ploetner Biokerosene – Status and Prospects | Springer-Verlag, pp. 95–122, ISBN 978-3-662-53063-4 Potentials of Biomass and Renewable Energy: The Question of Sustainable Availability Autoren/authors: A. Roth, F. Riegel, V. Batteiger Deliverable 3.2 | DATASET2050, pp. 80, Grant Agreement No. 640353 Future Passenger Demand Proﬁle Autoren/authors: U. Kluge, A. Paul, G. Tanner, A. Cook

62 facts & ﬁ gures Konferenzbeiträge Conference contributions 16.10.2017 16.10.2017 16.10.2017 16.10.2017 16.10.2017 16.10.2017 16.10.2017 26.09.2017 26.09.2017 11.09.2017 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest A Review of Recent Personal Air Vehicle Concepts Autoren/authors: M. Shamiyeh, J. Bijewitz, M. Hornung 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest Assessment of Electric Taxiing Considering Aircraft Utilisation and Maintenance Cost Autoren/authors: U. Kling, C. Steger, F. Peter, M. Schmidt 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest Detecting future potentials for step-change innovation in aeronautics – progress and challenges Autoren/authors: L. Koops, A. Sizmann 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest Estimation of fuel savings potential using thermoelectric recuperation in aero engines Autoren/authors: K.-D. Buechter, U. Kling, C. Bode, J. Friedrichs 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest Evaluation of piston engine modes and conﬁgurations in composite cycle engine architectures Autoren/authors: M. Nickl, S. Kaiser 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest Scaling of Airborne Ad-hoc Network Metrics with Link Range and Satellite Connectivity Autoren/authors: K.-D. Buechter, O. Milshtein 6th CEAS European Air & Space Conference | Bucharest Sizing Considerations of an Electric Ducted Fan for Hybrid Energy Aircraft Autoren/authors: P. Vratny, M. Hornung 7th EASN International Conference | Warsaw Conceptual Study of a Mechanically Integrated Parallel Hybrid Electric Turbofan Autoren/authors: A. Seitz, M. Nickl, A. Stroh, P. Vratny 7th EASN International Conference | Warsaw H2020 CENTRELINE – Project Preview Autor/author: A. Seitz 2nd International Workshop on Linked Data in Industry 4.0 | Amsterdam Towards Integration and Coverage Assessment of Ontologies for Knowledge Reuse in the Aviation Sector Autoren/authors: J. Lehmann, M. Shamiyeh, S. Ziemer

63 Konferenzbeiträge Conference contributions 06.09.2017 06.09.2017 05.09.2017 05.09.2017 05.09.2017 03.09.2017 19.08.2017 05.07.2017 05.07.2017 05.07.2017 G.A.R.S. Workshop on the Future of Air Transport | Munich Effects of market concentration in the hinterland of European hub airports Autorin/author: A. Paul International Conference on Operations Research | Berlin The European Air Transport System: Methodological Perspective on System Autoren/authors: G. Barbeito, U. Kluge, M. Urban, M. Moll, S. Pickl, K. Ploetner, M. Zsifkovits Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2017 | Munich Aircraft On-Demand Sharing Model: Cost Reduction Potential of Short- to Medium-Range Passenger Aircraft Inventories Autoren/authors: K. Ploetner, R. Rothfeld, M. Urban Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2017 | Munich Conceptual Sizing Methods for Power Gearboxes in Future Gas Turbine Engines Autoren/authors: A. Stroh, G. Wortmann, A. Seitz Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2017 | Munich Modelling the European Air Transport System: A System Dynamics Approach Autoren/authors: M. Urban, U. Kluge, K. Ploetner, G. Barbeito, S. Pickl, M. Hornung 23rd ISABE Conference | Manchester Investigations of Synergistic Combination of the Composite Cycle and Intercooled Recuperation Autoren/authors: S. Kaiser, M. Nickl, C. Salpingidou, Z. Vlahostergios, S. Donnerhack, H. Klingels 32nd International Union of Radio Science General Assembly & Scientiﬁc Symposium | Montreal Availability of aeronautical ad-hoc network in different global air transport ﬂeet scenarios Autor/author: K.-D. Buechter 21st ATRS World Conference | Antwerp Analysis of European Airports‘ Access and Egress Travel Times Using Google Maps Autoren/authors: R. Rothfeld, A. Straubinger, A. Paul, K. Ploetner 21st ATRS World Conference | Antwerp Business Model Innovation in Aviation: An Application Case of the Business Model Navigator to the Airline Industry Autoren/authors: M. Urban, A. Vencken 21st ATRS World Conference | Antwerp Factors inﬂuencing European passenger demand for air transport Autoren/authors: U. Kluge, A. Paul, A. Cook, S. Cristóbal

64 facts & ﬁ gures Konferenzbeiträge Conference contributions 05.07.2017 05.07.2017 03.07.2017 21.06.2017 05.06.2017 05.06.2017 09.01.2017 09.01.2017 21st ATRS World Conference | Antwerp Impact of Airline Business Models, Market Segments, and Geographical Regions on Aircraft Cabin Conﬁgurations Autoren/authors: O. Oguntona, K. Ploetner, M. Urban, R. Rothfeld, M. Hornung 21st ATRS World Conference | Antwerp Potential of Aircraft On-Demand Sharing Model for Large Commercial Aircraft Autoren/authors: K. Ploetner, M. Urban, M. Hornung G.A.R.S. 14th Aviation Student Research Workshop | Amsterdam Exploring factors inﬂuencing European passenger demand for air transport using a causal loop diagram Autoren/authors: U. Kluge, A. Paul 2017 ITEA Annual Conference and School on Transportation Economics | Barcelona Estimating the effects of competition in the hinterland of European primary airports Autoren/authors: A. Paul, B. Mantin AIAA AVIATION 2017 | Denver Improving the Operational Ground Performance of Regional Aircraft Autoren/authors: M. Schmidt, P. Heinemann AIAA AVIATION 2017 | Denver Technological and Operational Scenarios on Aircraft Fleet Level towards ATAG and IATA 2050 Emission Targets Autoren/authors: K. Ploetner, R. Rothfeld, M. Urban, M. Hornung, G. Tay, O. Oguntona AIAA SciTech Forum | Grapevine Advanced Tube-and-Wing Aircraft for Year 2050 Timeframe Autoren/authors: P. Heinemann, P. Panagiotou, P. Vratny, S. Kaiser, M. Hornung, K. Yakinthos 55th AIAA Aerospace Sciences Meeting | Grapevine Boarding and Turnaround Process Assessment of Single- and Twin-Aisle Aircraft Autoren/authors: M. Schmidt, P. Heinemann, M. Hornung

65 Abschlussarbeiten Theses Master Thesis | Julius Maximilian University of Würzburg Aktuelles Erleben und zukünftige Entwicklung von geschäftlichen Flugreisen Autorin/author: V. Gissibl Bachelor Thesis | Technical University of Munich Operational assessment of passenger boarding strategies Autor/author: T. Coulon Master Thesis | Technical University of Munich Investigation of Electromagnetic Shock Absorber for Aircraft Landing Gear Autorin/author: N. Bustos Gongora Diploma Thesis | TU Dresden Investigation of Shape Memory Alloys As Possible Shock Absorber Technology for Aircraft Undercarriage Autor/author: M. Buchberger Master Thesis | Technical University of Berlin Design of a Large Passenger Aircraft with Body Landing Gear Autor/author: H. Kellermann Master Thesis | Technical University of Munich Piston Engine Conceptualisation for Composite Cycle Engines Autor/author: P. Keller Dissertation | Technical University of Munich Modelling temperature and microalgae productivity for photobioreactors in industrial-scale cultivation plants Autor/author: C. Endres Dissertation | RWTH Aachen University Efﬁciency Potential of Solar Thermochemical Reactor Concepts with Ecological and Economic Performance Analysis of Solar Fuel Production Autor/author: C. Falter 23.11.2017 31.10.2017 31.10.2017 04.10.2017 26.09.2017 04.09.2017 17.07.2017 02.06.2017

68 facts & ﬁ gures Expertenvorträge (ohne Konferenzen) Expert lectures (without conferences) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Nationale Expertenvorträge (ohne Konferenzen) National expert lectures (without conferences) Internationale Expertenvorträge (ohne Konferenzen) International expert lectures (without conferences) 2015 2016 2017 Impressum Imprint Bauhaus-Luftfahrt-Jahrbuch 2017 Herausgeber /Publisher Bauhaus Luftfahrt e. V. Willy-Messerschmitt-Str. 1, 82024 Taufkirchen www.bauhaus-luftfahrt.net Redaktion /Editor Florian Riegel Autoren /Authors Dr. Valentin Batteiger Julian Bijewitz Dr. Kai-Daniel Büchter Dr. Christian Endres Dr. Christoph Falter Anaïs Habermann Dr. Alexander Heußner Prof. Dr. Mirko Hornung Moritz Höser Dr. Jochen Kaiser Sascha Kaiser Ulrike Kluge Dr. Lily Koops Dr. Holger Kuhn Dr. Jos Lehmann Ivana Matkovic Markus Nickl Insa Ottensmann Annika Paul Fabian Peter Dr. Kay Plötner Florian Riegel Dr. Arne Roth Raoul Rothfeld Dr. Arne Seitz Dr. Andreas Sizmann Marcia Urban Patrick Vratny Bildnachweise /Picture credits Titelseite: Bauhaus Luftfahrt e. V., S. 2: Bayerisches Ministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, S. 6: Jan Greune, S. 10: Fotolia, S. 14: Jan Greune, Alamy (Nils Ackermann), S. 16: Alamy (Nils Ackermann), S. 18/19 Adobe Stock (sdecoret), Jan Greune, S. 20: Adobe Stock (NicoElNino), S. 22: Bauhaus Luftfahrt e. V., Jan Greune, Flaticon (Freepik, Gregor Cresnar), DyhrGrieshaber, S. 24/25: Flaticon (Pixel Buddha, Dimitry Miroliubov, Freepik, Pixel perfect, Iconmoon, Gregor Cresnar, Dave Gandy, Dot on Paper, Creaticca Creative Agency), S. 26: istockphoto (RoboLab), S. 28: Bauhaus Luftfahrt e. V., S. 30/31: Airbus, Jan Greune, S. 32/33: Bauhaus Luftfahrt e. V., Jan Greune, S. 34: Bauhaus Luftfahrt e. V., S. 37: Bauhaus Luftfahrt e. V., S. 39: Solargis, S. 40/41: Bauhaus Luftfahrt e. V., Jan Greune, S. 42: Jan Greune, S. 45: Jan Greune, S. 47: Jan Greune, S. 50: Bauhaus Luftfahrt e. V., Jan Greune, S. 52: DyhrGrieshaber, S. 55: Bauhaus Luftfahrt e. V., Jan Greune, S. 56: Jan Greune, istockphoto (Savaryn, porcorex) Konzept, Layout, Graﬁ ken /Concept, layout, graphics Jutta Dyhr Gerd Grieshaber GbR, Neufahrn, www.dyhrgrieshaber.de Druck /Print Kessler Druck + Medien GmbH & Co. KG, Bobingen Auﬂ age /Circulation 700 Exemplare/700 copies Aus Gründen der Lesefreundlichkeit verzichten wir auf die explizite Nennung der weiblichen Form. Wenn zum Beispiel von Mitarbeitern die Rede ist, sind selbstverständlich auch die Mitarbeiterinnen gemeint.