Airbus enthüllt E-Lufttaxi CityAirbus / Jungfernflug folgt

Grobkalkulation zur technischen Realisierung einer Passagierdrohne In der Märkischen Allgemeinen Zeitung (und in anderen Medien) wurde Mitte März 2019 ein Demonstrationsmodell (Phantom) eine Passagierdrohne für vier Passagiere mit vier Doppelrotoren vorgestellt, die in naher Zukunft den städtischen Innenverkehr durch Nutzung der „dritten Dimension“ signifikant entlasten soll. Technisch scheint diese Technologie auch realistische Chancen der technischen Umsetzung bzw. Verwirklichung zu haben. Dies soll einmal mit einer mathematisch-physikalischen Grobkalkulation geprüft werden. 1. Zum E-Antrieb Es existieren bereits momentan Autobatterien mit einer Kapazität von Q=100 Ah bei einer Nennspannung Un=12 V (HR HiPower Autobatterie – gravierende technische Weiterentwicklungen in naher Zukunft sind denkbar). Dies ergäbe eine potentiellen elektrische Energie von W=Q*Un= 100 Ah*12V= 1,2 kWh. (1) pro Batterie. Bei 8 Batterien (je zwei pro Doppelrotor) wäre dies eine Gesamtenergie von W=1,2 kWh*8= 9,6 kWh ≈ 10 kWh (2) Es stünde für eine Stunde dann eine durchschnittliche Leistung von W:t= 9,6 kWh:1h=9,6 kW≈ 10 kW. (3) zur Verfügung. Bei einem anzunehmenden Gesamtgewicht von ca. G=0,5 t ≈ 5000 N (bei Einsatz von Karbon-Verbundstoffen/Faserverbundstoffen) könnte der Mini-Airbus bei einer resultierenden Hubkraft von 5000 N mit einer Steiggeschwindigkeit von rund vs≈ 2 m/s=7,2 km/h sich in die Luft erheben. Denn es gilt: v=P:F (G)= 9600 Nm/s: 5000 N ≈ 2 m/s =7,2 km/h. (4) Eine Strecke von 100 km könnte dann innerhalb von einer Stunde Flugzeit bewältigt werden (macht eine Fluggeschwindigkeit 100 km/h aus). Die leistungsdichte von E-Motoren beträgt momentan maximal 5 kWh/kg – das Rüstgewicht würde sich durch die Zuladung von 8 E-Motoren nicht wesentlich erhöhen! 2. Zum Rotorantrieb Die Rotoren sollen einen Durchmesser von s= 8 m besitzen (laut www.welt.de zum Mini-Airbus), wobei die Blattbreite b=0,2 m betragen soll. Dies ergäbe dann eine Rotorblattfläche bei vier Rotoren zu je 2 Blättern von A=8 m*0,2*8 m² = 12,8 m². (5) Die Luftdichte ς nimmt einen Wert von 1,3 kg/m² an und der Auftriebsbeiwert soll einmal mit ca=1,4 angenommen werden. Dann ergäbe sich, ausgehend von der Formel zur Berechnung des Auftriebes F=0,5*v²*ς*A*ca , (6) eine theoretische vertikale Rotorgeschwindigkeit bei einer maximalen Hubkraft von 5.000 N (Schwebezustand, Abheben), von vv=√F*2: (ς*A*ca)= √10.000 N: (1,3*12,8 m² *1.4) ≈ 21 m/s ≈ 75 km/h. (7) wobei durch Reibungsverluste und Verluste durch den Luftwiderstand lediglich 10 m/s=36 km/h resultieren sollen. Nach dieser groben Überschlagsrechnung könnte diese Technik einer City-Drohne durchaus Zukunftschancen einer Realisierung besitzen. Ob diese Technologie dann auch rentabel ist, sein einmal dahingestellt – dies muss schlussendlich die Erprobung zeigen. Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen Widerlegung eines Mini-Airbus mit 2,2 t Gesamtgewicht Es sollen mit Ausnahme des Gesamtgewichtes von 2,2 t auch in diesem Falle sämtliche Parameter zutreffen, wie unter www.welt.de und weiter oben reflektiert: Die Rotoren sollen somit ebenfalls einen Durchmesser von s= 8 m besitzen (laut www.welt.de zum Mini-Airbus), wobei die Blattbreite mit b=0,2 m angenommen werden soll. Dies ergäbe dann eine Rotorblattfläche bei vier Rotoren zu je 2 Blättern von A=8 m*0,2*8 m² = 12,8 m². (8) Die Luftdichte ς nimmt einen Wert von 1,3 kg/m² an und der Auftriebsbeiwert soll einmal mit ca=1,4 angenommen werden. Dann ergäbe sich, ausgehend von der Formel zur Berechnung des Auftriebes F=0,5*v²*ς*A*ca , (9) eine theoretische vertikale Geschwindigkeit des Hubschraubers bei einer maximalen Hubkraft von 22.000 N zum Abheben (Schwebezustand), von vv=√F*2: (ς*A*ca)= √44.000 N: (1,3*12,8 m² *1.4) ≈ 43 m/s ≈ 156 km/h. (10) Dieser Wert ist absolut utopisch und damit unrealistisch, insbesondere unter dem Aspekt der Leistung eines E-Antriebes! Diese müsste nämlich P=F*v =22.000 N*43 m/s= 946.000 Nm/s =946.000 W=946 kW (11) Betragen, also fast ein MW. Es stehen aber nur 10 kW zur Verfügung (siehe Formel 3 weiter oben). Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen