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Gulfstream G550 HELO: Mit dem Forschungsflugzeug HELO der DLR in neue Dimensionen der Atmosphärenforschung und Erdbeobachtung

Gulfstream G550 - HELO der DLR

Mit dem neuen Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) beginnt ein neues Kapitel in der Geschichte der deutschen Atmosphärenforschung und Erdbeobachtung. HALO basiert auf dem Ultra-Long Range Business Jet G 550 der Firma Gulfstream Aerospace. Das Flugzeug hat eine Reichweite von weit mehr als 8.000 Kilometern und ihre Flughöhe von über 15 Kilometern ermöglicht auch Messungen in der unteren Stratosphäre, außerhalb der Tropen. Die Kombination aus Reichweite, Flughöhe, Nutzlast und umfangreicher Instrumentierung macht das Flugzeug zu einer weltweit einzigartigen Forschungsplattform.

Vorbemerkung:

Menschliches Handeln beeinflusst die Atmosphäre und das Klima. Internationale Konventionen wie die Protokolle von Montreal und Kyoto waren erste wichtige Schritte zur Begrenzung der Veränderungen von Ozonschicht und Klima. Weiterführende Abkommen zum Klimaschutz sind jedoch notwendig. Forschungsflugzeuge sind für die Klima- und Umweltforschung unverzichtbar. Das Flugzeug als Beobachtungsplattform schließt die Lücke zwischen erdgebundenen Beobachtungsstationen und Satelliten. Es hat den Vorteil, sich frei in der Atmosphäre bewegen und damit Instrumente für gezieltere Untersuchungen genau an den gewünschten Einsatzort bringen zu können, so auch die Gulfstream G550 HELO der DLR.

Im Januar 2009 wurde HALO an das DLR übergeben. Im Frühjahr 2012 hob das Forschungsflugzeug nach vielen Stunden in der Flugerprobung zu seiner ersten wissenschaftlichen Mission ab. HALOs herausragende Eigenschaften, das neue Betriebskonzept sowie die breite Nutzergemeinschaft eröffnen neue Dimensionen in der Umwelt- und Klimaforschung mit Flugzeugen in Deutschland und Europa.

Gulfstream G550 - HELO Forschungsflugzeug

Forschungsschwerpunkte:

Deutsche Umwelt- und Klimaforscher haben mittlerweile zahlreiche Missionsvorschläge erarbeitet, die nur mit HALO realisiert werden können. Einige Forschungsschwerpunkte aus diesen Vorschlägen werden auf den folgenden Seiten kurz vorgestellt.

Aerosole, Wolken, Wasserkreislauf:

Fein verteilte, mikroskopisch kleine Partikel in der Luft – Aerosole – beeinflussen nicht nur die Luftqualität, sondern verringern auch den Anteil des Sonnenlichts, der die Erdoberfläche erreicht. Dadurch wird die Luft am Boden weniger warm. Darüber hinaus ändern sie die Strahlungseigenschaften und die Lebensdauer von Wolken. Diese mikrophysikalischen Wechselwirkungen zwischen Aerosolen und Wolken sowie ihr Einfluss auf den atmosphärischen Energiehaushalt und den Wasserkreislauf können nur durch Messungen in der Atmosphäre genau bestimmt werden. Dies kann durch vergleichende Messungen in verschiedenen Regionen der Atmosphäre erreicht werden:

   - in relativ sauberen maritimen Regionen,
   - in der Atmosphäre über dem Regenwald oder
   - in durch Industrie oder Waldbrände verschmutzten Luftmassen.

Selbstreinigungskapazität der Atmosphäre:

Die Lebensdauer von Schadstoffen und verschiedenen Treibhausgasen in der Atmosphäre wird durch Oxidationsprozesse kontrolliert, die durch Hydroxyl-Radikale initiiert werden. Diese Radikale begrenzen den Konzentrationszuwachs vieler Gase, indem diese aus der Atmosphäre entfernt werden, bevor sie toxische Konzentrationen erreichen oder in die Stratosphäre gelangen, wo sie zum Ozonabbau beitragen. Es wird von besonderem Interesse sein, die stark steigenden Schadstoff-Emissionen in den Hauptquellregionen Europa, Nordamerika und Asien zu vermessen und ihre Wirkung auf die atmosphärische Oxidationsfähigkeit zu bestimmen. Mit HALO werden viele der relevanten Spurengase, einschließlich der Radikale, gleichzeitig gemessen. Dies ist zum Verständnis der luftchemischen Prozesse und zur Überprüfung der vorhandenen Atmosphärenmodelle notwendig.

Tropopausenchemie und Dynamik:

Der Übergangsbereich zwischen Troposphäre und Stratosphäre bis zu einer Höhe von 16 Kilometern ist messtechnisch schwierig zu erschließen. Diese Region beeinflusst jedoch ganz wesentlich den atmosphärischen Energiehaushalt, die Oxidationsfähigkeit und den Vertikaltransport von Impuls- und Spurengasen. Darüber hinaus ist der Einfluss von Eiswolken in großen Höhen (Zirren) auf Klimastörungen von enormer Bedeutung. Der Klimaeffekt kann dadurch verstärkt oder abgeschwächt werden. Die schnell wachsende Flotte kommerzieller Flugzeuge, die in diesen Höhen fliegen, beeinflusst zusätzlich die Zirren durch Kondensstreifen und Aerosole mit bis jetzt unbekannten Konsequenzen. Mit HALO werden die Messungen durchgeführt, die nötig sind, um diese kritischen Faktoren zu quantifizieren.

Klimaveränderung und extreme Wetterereignisse:

In einem sich verändernden Klima, verbunden mit der zunehmenden Konzentration von Treibhausgasen, nimmt der Niederschlag in vielen Regionen zu. Denn von einer wärmeren Erdoberfläche verdunstet mehr Wasser. In Verbindung mit einem veränderten vertikalen Temperaturprofil nimmt die Niederschlagsrate in Gewittern und großskaligen Wettersystemen zu. Das führt zu verstärkter Aufwärtsbewegung von Luftmassen (Konvektion) bis zu den höchsten Schichten der Troposphäre. Diese intensive Aufwärtsbewegung muss durch die Abwärts bewegung in anderen Bereichen kompensiert werden, die dadurch trockener werden. Mit dem Forschungsflugzeug HALO lässt sich mit den entsprechenden wissenschaftlichen Instrumenten der gesamte Höhenbereich der Troposphäre untersuchen. So können umfassende Erkenntnisse im Bereich der Konvektion gewonnen werden.

Gulfstream G550 - Cockpit der HELO

Das DLR im Überblick:

Das DLR ist das nationale Forschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland für Luft- und Raumfahrt. Seine umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in Luftfahrt, Raumfahrt, Energie, Verkehr und Sicherheit sind in nationale und internationale Kooperationen eingebunden. Über die eigene Forschung hinaus ist das DLR als Raumfahrt-Agentur im Auftrag der Bundesregierung für die Planung und Umsetzung der deutschen Raumfahrtaktivitäten zuständig. Zudem fungiert das DLR als Dachorganisation für den national größten Projektträger. In den 16 Standorten Köln (Sitz des Vorstands), Augsburg, Berlin, Bonn, Braunschweig, Bremen, Göttingen, Hamburg, Jülich, Lampoldshausen, Neustrelitz, Oberpfaffenhofen, Stade, Stuttgart, Trauen und Weilheim beschäftigt das DLR circa 7.000 Mitarbeiter. Das DLR unterhält Büros in Brüssel, Paris und Washington D.C. Die Mission des DLR umfasst die Erforschung von Erde und Sonnensystem, Forschung für den Erhalt der Umwelt und umweltverträgliche Technologien, zur Steigerung der Mobilität sowie für Kommunikation und Sicherheit. Das Forschungsportfolio des DLR reicht von der Grundlagenforschung bis zur Entwicklung von Produkten für morgen. So trägt das im DLR gewonnene wissenschaftliche und technische Know-how zur Stärkung des Industrie- und Technologiestandorts Deutschland bei.

Das DLR betreibt Großforschungsanlagen für eigene Projekte sowie als Dienstleistung für Kunden und Partner. Darüber hinaus fördert das DLR den wissenschaftlichen Nachwuchs, betreibt kompetente Politikberatung und ist eine treibende Kraft in den Regionen seiner Standord.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betreibt seit über 35 Jahren Forschungsflugzeuge, unter anderem einen Jet des Typs Falcon 20E, der seit 1976 sehr erfolgreich eingesetzt wird. An Bord von HALO finden jedoch mehr als doppelt so viele Instrumente Platz. Das erlaubt eine wesentlich umfassendere Erforschung komplexer atmosphärischer Prozesse. Insgesamt beträgt die Nutzlast etwa 3 Tonnen. Aber erst umfangreiche Umbauarbeiten, Modifikationen, Tests und Flugerprobungen machten aus dem Business-Jet ein hochleistungsfähiges Forschungsflugzeug.

Im Rumpf befinden sich zahlreiche mögliche Anbaupositionen, die für Luftein- und -auslässe der Messinstrumente sowie Fenster für Fernerkundungsmessgeräte. Eine spezielle Stromversorgung erlaubt den Betrieb von Geräten innerhalb und außerhalb der Kabine. Bis zu 15 universelle Gestelle für wissenschaftliche Messgeräte - sogenannte Racks - passen gleichzeitig in die Kabine. Unter dem Rumpf sowie unter den Tragflächen können zusätzlich Behälter für wissenschaftliche Instrumente befestigt werden. Eine speziell entwickelte Sensorik und eine fest eingebaute Datenerfassung und -aufbereitung versorgen die Forscher zusätzlich während eines Fluges mit Daten über die Atmosphäre und das Flugzeug selbst.

Gulfstream G550 - Skizze der HELO
Gulfstream G550 - HELO Forschungsplattform

Technische Daten: HALO Gulfstream G550

Länge:

31 m (davon 1,6 Meter Nasenmast)

Höhe:

7,9 m

Spannweite:

28,5 m

Kabinenlänge:

11 m

Kabinenbreite:

2,24 m

Kabinenhöhe:

1,88 m

Sitzplätze:

19 (üblich sind 3 Besatzungsmitglieder und 5 bis 8 Wissenschaftler und Ingenieure, abhängig von der Instrumentierung)

Besatzungsmitglieder:

2 Piloten

Leergewicht:

22,23 Tonnen

Gesamtgewicht:

maximal 41,28 Tonnen

Antrieb:

2 x Rolls-Royce BR 710 Strahl-Triebwerke

Schub:

2 x 68,4 Kilonewton

Reichweite:

mehr als 8000 Kilometer, abhängig von Missionsprofil und Nutzlast

Flughöhe:

maximal 15,5 Kilometer (51.000 Fuß)

Geschwindigkeit:

1054 km/h

Tankkapazität:

18,73 Tonnen

ursprüngliche Nutzung:

Business Jet, militärische Nutzung

DLR-Forschungsflugabteilung:

Oberpfaffenhofen

Gulfstream G550 - Atmosphärenforschung

Allgemeine Beschreibung des Musters:

Die Gulfstream G500 und die etwas schwerere Gulfstream G550 von Gulfstream Aerospace sind zweistrahlige Geschäftsreiseflugzeuge. Das Flugzeug besitzt ein digitales Honeywell Epic Avioniksystem mit mehreren Multifunktions- bildschirmen im Cockpit, insbesondere 4 x 14-Zoll Bildschirme für beide Flugzeugführer. Ein äußeres Merkmal dieser neuen Flugzeugreihe ist der verlängerte Rumpf mit nun 7 Fenstern an jeder Seite, sowie die EVS Kamera an der Nasenunterkante des Rumpfes (G550). In der Kabine finden maximal 19 Passagiere Platz.

Die Firmengeschichte der Gulfstream:

Ursprünglich entwickelte die Firma Grumman das Grundmodell Grumman Gulfstream II. 1978 verkaufte Grumman das Gulfstream-Programm an American Jet Industries (AJI), welche die Firma in Gulfstream American umbenannte. 1980 von Rockwells Aero Commander übernommen. 1985 wurde Gulfstream von Chrysler gekauft, und schließlich Gulfstream Aerospace genannt.

1999 kaufte General Dynamics Gulfstream Aerospace, um 2001 die Galaxy Aerospace Company von Israel Aircraft Industries (IAI) hinzuzufügen. Gemeinsam mit IAI werden u.a. die Modelle G100/G150 und die G200 produziert.

Gulfstream G550 - Forschungsflugzeug HELO

Technische Daten: Grundmodell der Gulfstream G 550

Besatzung

3 (2 Piloten)

Passagiere

14 bis 18 (max. 19)

Antrieb

2 x Rolls-Royce

Typ

RB 710 Turbofan

Leistung

68,4 kN

Reisegeschwindigkeit

940 km/h (0,885 Mach)

Reichweite

12.501 km (12 Pers.)

Flughöhe

ca. 12.500 m

Startstrecke

1.800 m

Landestrecke

845 m

Flügelfläche

105,63 m²

Flächenbelastung

391 kg/m²

Basis-Leergewicht

21.909 kg mit 3 Personen

Startgewicht

41.277 kg

Landegewicht

34.156 kg max.

max. Zuladung

2.812 kg

Länge

29,4 m

Spannweite

28,5 m

Höhe

7,90 m

Kabinenlänge

15,3 m

Kabinenbreite

2,24 m

Kabinenhöhe

1,88 m

Kabinenvolumen

47,3 m³

Gepäckraum

6,4 m³

Fahrwerk (Spur)

4,37 m

Fahrwerk (Radstand)

13,72 m

 

Copyright © Flugzeuglexikon von Wolfgang Bredow

 

 

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