Navigieren durch technologische Risiken: Eine Unsicherheitsanalyse der Antriebstechnologie in hybrid-elektrischen Pendlerflugzeugen

Zusammenfassung Diese Studie beschäftigt sich mit den Unsicherheiten in der hybrid-elektrischen Antriebstechnologie für ein 19-Passagier-Pendlerflugzeug und konzentriert sich auf zwei zukünftige Zeitrahmen für den Betriebsstart: 2030 und 2040. Die Methodik ist in eine vorläufige Optimierung des Flugzeugdesigns basierend auf nominalen Technologieszenarien unterteilt, gefolgt von Monte-Carlo-Simulationen zur Untersuchung des Einflusses verschiedener Technologieprognosen und Verteilungstypen. Fortschrittliche Surrogatmodellierungstechniken, die auf tiefen neuronalen Netzen basieren, die mit einem Datensatz aus einem Flugzeugdesignrahmen trainiert wurden, kommen zum Einsatz. Wichtige Ergebnisse dieser Arbeit zeigen einen deutlichen Anstieg der Berechnungseffizienz, mit einem Beschleunigungsfaktor von etwa 500-fach bei der Verwendung von Surrogatmodellen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das EIS-Szenario 2040 größere Einsparungen beim Kraftstoff- und Gesamtenergieverbrauch – 20,4% bzw. 15,8% – im Vergleich zum Szenario 2030 erzielen könnte, jedoch mit höheren Unsicherheiten. In allen betrachteten Szenarien zeigte das hybrid-elektrische Modell eine überlegene Leistung im Vergleich zu seinem herkömmlichen Gegenstück. Die spezifische Energiedichte der Batterie hat sich als kritischer Parameter für die Leistung des Flugzeugs über beide Zeitrahmen erwiesen. Die Ergebnisse betonen die Bedeutung kontinuierlicher Innovationen in Batterie- und Motortechnologien, um eine höhere Systemeffizienz und geringere Umweltbelastungen anzustreben.