Can Urban Air Mobility become reality? Opportunities, challenges and selected research results

Urban Air Mobility (UAM) is a new air transportation system for passengers and cargo in urban environments, enabled by new technologies and integrated into multimodal transportation systems. The vision of UAM comprises the mass use in urban and suburban environments, complementing existing transportation systems and contributing to the decarbonization of the transport sector. Initial attempts to create a market for urban air transportation in the last century failed due to lack of profitability and community acceptance. Technological advances in numerous fields over the past few decades have led to a renewed interest in urban air transportation. UAM is expected to benefit users and to also have a positive impact on the economy by creating new markets and employment opportunities for manufacturing and operation of UAM vehicles and the construction of related ground infrastructure. However, there are also concerns about noise, safety and security, privacy and environmental impacts. Therefore, the UAM system needs to be designed carefully to become safe, affordable, accessible, environmentally friendly, economically viable and thus sustainable. This paper provides an overview of selected key research topics related to UAM and how the German Aerospace Center (DLR) contributed to this research in the project "HorizonUAM - Urban Air Mobility Research at the German Aerospace Center (DLR)". Selected research results that support the realization of the UAM vision are briefly presented.Comment: 20 pages, 7 figures, project HorizonUA

Fliegen mit Tomatensaft? Energienachfrage und Energieoptionen des künftigen globalen Luftverkehrs im Vergleich

Nach Aussage anerkannter Prognosen wird die Luftverkehrsnachfrage auf globaler Ebene langfristig weiter zunehmen. Gleichzeitig besteht die Notwendigkeit, die klimarelevanten Emissionen des Luftverkehrs zu senken. Zudem ist mit steigenden Preisen der bislang verwendeten Energiequelle „Erdöl“ zu rechnen. Daraus ergeben sich für die Energiebereitstellung im Luftverkehrssektor große Herausforderungen, gerade auch im Hinblick auf die anfal-lenden Kosten. Der Vortrag bietet einen Überblick über die langfristig zu erwartende Luftverkehrsentwicklung auf globaler Ebene und den damit verbunden Energieverbrauch unter Berücksichtigung möglicher Effizienzsteigerungen. Es werden verschiedene Optionen der Energiebereitstellung für den Luftverkehr vorgestellt. Neben dem Einsatz synthetischer Flüssigkraftstoffe, die in den heute üblichen Flugzeugkonfigurationen eingesetzt werden könnten, werden auch denkbare, alternative Antriebstechnologien für den Luftverkehr betrachtet (z.B. wasserstoffbasierte Verbrennungsantriebe sowie elektrische Antriebe mit Ener-giebereitstellung aus Brennstoffzellen oder Akkumulatoren). Welches Potential die betrachtenden Energieversorgungsoptionen zur Deckung des abgeschätzten Energiebedarfs auf globaler Ebene haben könnten, wird unter Berücksichtigung der zu erwartenden Kosten der Energiebereitstellung, der möglichen Minderung an klimarelevanten Emissionen sowie des technischen und infrastrukturellen Aufwands bei der Einführung der jeweiligen Energieträger diskutiert

Welche Glaskugel ist die Richtige? Methoden und Ergebnisse von Zukunftsstudien zur globalen Luftverkehrsentwicklung im Vergleich

Studien, die sich mit der künftigen Luftverkehrsentwicklung beschäftigen, bilden für verschiedene Fragestellungen der Luftverkehrsforschung wesentliche Arbeitsgrundlagen, zum Beispiel für Kapazitäts-, Wirtschaftlichkeits- und Umweltanalysen im Luftverkehr. Dabei werden – je nach Anwendungszweck – unterschiedliche Methoden der Zukunftsforschung eingesetzt, z.B. in Form von Prognosen oder Szenarien. Teilweise sind diese Studien rein qualitativer Natur, teilweise werden quantitative Modelle mit unterschiedlichen Modellierungsansätzen verwendet. Der Beitrag gibt zunächst einen Überblick über die gebräuchlichsten Anwendungszwecke sowie über die grundsätzlichen Methoden der Zukunftsforschung zur Luftverkehrsentwicklung. Anhand aktueller Beispiele wird eine Übersicht über Zukunftsstudien zur Luftverkehrsentwicklung auf globaler Ebene gegeben. Die Prognose- bzw. Szenarienergebnisse werden miteinander verglichen. Anhand von Analysen früherer Prognosen zur Luftverkehrsentwicklung wird die Aussagekraft klassischer Prognosemethoden dargestellt. Eine zusammenfassende Bewertung der Studien im Hinblick auf die unterschiedlichen Anwendungsfragestellungen schließt den Beitrag ab

Global UAM Demand: Concept of a model-based Forecasting Approach

Increasing urbanization leads to a growing need for new transportation concepts for urban environments. Therefore, many different mobility solutions have been proposed and investigated in recent years. Due to the increasing advances in new vehicle concepts and technologies, especially in the field of battery technologies, the integration of Urban Air Mobility (UAM) into existing urban transport systems as a supplementary component is becoming more and more conceivable. In general, the term UAM is associated with an air transport system based on a high-density vertidrome network and air taxis services within an urban environment. While initial eVTOL manufacturers plan to have UAM vehicle certification by 2023 and start first operations in 2024, the global market potential of UAM is still unclear. A preliminary estimation of potential UAM demand, the associated number of flight movements and the required number of vehicles would be helpful for manufacturers to plan ahead upcoming production at an early stage. However, forecasting the global UAM demand involves a number of challenges. In order to take into account the different characteristics (e.g. built-up area, number of inhabitants, mobility patterns) of cities worldwide, a forecasting method is needed that is as simple and transferable as possible for all cities without having to create individual, city-specific transport models. Currently, there are only few preliminary estimations for the global UAM market development. In addition to initial estimates from consulting companies, Mayakonda et al, Anand et al, and Straubinger et al in particular have published initial estimates for global UAM demand. All three publications focus on an approach where cities are grouped into clusters and analyses are conducted for one representative city for each cluster. As part of the HorizonUAM project, a different forecasting method is proposed and being set up to provide first estimates of the potential global UAM demand. The concept relies on a model-based approach that uses a limited number of parameters of each city to estimate total transport demand for each city. Based on this, the probability that travelers will choose the air taxi for their individual trips within a city is determined, considering travel distances and characteristics of the air taxi and an alternative means of transport. By summing up all city-specific results, an estimate of global UAM demand is provided. Variation of major characteristics of the UAM transport system allows different scenarios to be developed and analyzed