NLR BEDRIJFSVERTROUWELIJK

NLR BEDRIJFSVERTROUWELIJK

NLR-MEMORANDUM DIAD-2023-001|

AFDELING: Directie

AUTEUR(S):

A.L.C. van Dorp

J.W. Scholten

Koninklijke NLR - Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum

Niets uit dit document mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt, op welke wijze dan ook, zonder vooraf- gaande schriftelijke toestemming van NLR.

NLR DIVISIE	Directie
ORDER/CODENUMMER	5203002.1
RUBRICERING TITEL	ONGERUBRICEERD
AFGESLOTEN

Inhoudsopgave

1 Inleiding 5

1.1 Mondiale innovatie-uitdaging 5

1.2 Actuele ontwikkelingen 5

1.3 Veranderingen kennisopbouw voor Defensie 7

1.4 Strategische relatie tussen NLR en DNW 8

1.5 Ruimtevaart 10

1.6 Prioriteiten NLR en indeling onderzoeksplan 10

1.7 Missiegedreven Topsectoren- en InnovatieBeleid 12

2 Thema’s 13

2.1 Duurzame luchtvaart 13

2.2 Competitieve lucht- en ruimtevaart 13

2.3 Veilige samenleving 14

3 Programmatische kennisontwikkeling 16

3.1 Klimaatneutrale Luchtvaart (KLV) 16

3.2 Impact op Mens en Maatschappij (IMM) 18

3.3 Veilige en Concurrerende Operatie (VCO) 23

3.4 Ontwikkeling van Lucht- en Ruimtevaartuigen (OLR) 28

3.5 Operationele Beschikbaarheid (OB) 33

3.6 InformatieGestuurd Optreden (IGO) 36

3.7 Future Air & Space Power (FASP) 38

3.8 Xxxxxxxx & Autonoom (OA) 48

3.9 Opkomende Technologieën (OT) 51

4 Kennisbasis 54

4.1 Avionics Systems & Maintenance Engineering (ASAM) 54

4.2 Defence Operations (ASDO) 58

4.3 Electromagnetics, Energy Management & Qualification (ASEQ) 61

4.4 Information Supremacy (ASIS) 67

4.5 Flight Test & Certification (ASTC) 70

4.6 Air Traffic Management & Airports (AOAP) 74

4.7 Sustainability and Environment (AOSE) 77

4.8 Safety & Human Performance (AOSH) 82

4.9 Training en Simulatie (AOTS) 84

4.10 Flight Operations (AOFO) 88

4.11 Collaborative Engineering Systems (AVCE) 90

4.12 Engineering &Technical Services (AVET) 94

4.13 Flight Physics & Loads (AVFP) 96

4.14 Platform Integrity & Life Cycle Support (AVIL) 98

4.15 Structures Technology (AVST) 101

4.16 Structures Testing & Evaluation (AVTH) 104

4.17 Vertical Flight & Aeroacoustics (AVVA) 000

Xxxxxxxx X - XXX Organisatie 110

Appendix B - Raad van Toezicht en Adviesorganen 111

Appendix C	- Afkortingen	113
Appendix D	- Projecten in programma’s	Error! Bookmark not defined.
Appendix D.1		Klimaatneutrale Luchtvaart (KLV)	Error! Bookmark not defined.
Appendix D.2		Impact op Mens en Maatschappij (IMM)	Error! Bookmark not defined.
Appendix D.3		Veilige en Concurrerende Operatie (VCO)	Error! Bookmark not defined.
Appendix D.4		Ontwikkeling van Lucht- en Ruimtevaartuigen (OLR)	Error! Bookmark not defined.
Appendix D.5		Operationele Beschikbaarheid (OB)	Error! Bookmark not defined.
Appendix D.6		InformatieGestuurd Optreden (IGO)	Error! Bookmark not defined.
Appendix D.7		Future Air & Space Power (FASP)	Error! Bookmark not defined.
Appendix D.8		Xxxxxxxx & Autonoom (OA)	Error! Bookmark not defined.
Appendix D.9		Opkomende Technologieën (OT)	Error! Bookmark not defined.

Appendix E - Projecten in de kennisbasis Error! Bookmark not defined.

Appendix E.1	Avionics Systems & Maintenance Engineering (ASAM)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.2	Defence Operations (ASDO)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.3	Electromagnetics, Energy Management & Qualification (ASEQ)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.4	Information Supremacy (ASIS)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.5	Flight Test & Certification (ASTC)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.6	Air Traffic Management & Airports (AOAP)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.7	Sustainability and Environment (AOSE)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.8	Safety & Human Performance (AOSH)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.9	Training en Simulatie (AOTS)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.10	Flight Operations (AOFO)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.11	Collaborative Engineering Systems (AVCE)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.12	Engineering & Technical Services (AVET)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.13	Flight Physics & Loads (AVFP)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.14	Platform Integrity & Life Cycle Support (AVIL)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.15	Structures Technology (AVST)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.16	Structures Testing & Evaluation (AVTH)	Error! Bookmark not defined.
Appendix E.17	Vertical Flight & Aeroacoustics (AVVA)	Error! Bookmark not defined. (115 pagina’s totaal)

1 Inleiding

1.1 Mondiale innovatie-uitdaging

De wereld van lucht- en ruimtevaart is mondiaal sterk in beweging. Een kantelpunt in de maatschappelijke realisatie dat luchtvaart alleen een toekomst kan hebben als vol wordt ingezet wordt op duurzaamheid en, meer specifiek, be- perking van CO2-uitstoot, maakt dat op vele fronten nieuwe concepten moeten worden ontwikkeld. De uitdaging heeft de omvang van een totaal herontwerp van zowel vliegtuigen als constructies, de aandrijving, de boordsystemen en de vliegoperaties daarmee (o.a. luchtverkeersleiding, luchthavens). Hierbij speelt een belangrijke rol dat er vaak meerdere opties denkbaar zijn (bijv. t.b.v. voortstuwing: synthetische brandstoffen, waterstof, elektrisch) die elk hun merites hebben en waar grootschalige ontwerpexercities en experimentele evaluaties nodig zullen zijn. Om deze grote innovatie-uitdaging aan te gaan zal er veel onderzoek dienen plaats te vinden, in een sterk versneld tempo ten op- zichte van de afgelopen decennia, toen evengoed de innovatie al steeds sneller ging. De noodzaak om hierbij interna- tionaal samen te werken is evident.

Ook de ruimtevaart is sterk in ontwikkeling door de concurrentie tussen private partijen op het gebied van lanceringen en de komst van satellietconstellaties bestaande uit soms wel duizenden kleine satellieten gefinancieerd door com- merciele partijen. De ruimte is strategisch nog belangrijker geworden voor onze maatschappij, zowel op civiel als mili- tair vlak. Veilig gebruik van de ruimte is daarom cruciaal; dit komt echter door de toegenomen drukte vooral in de lage aardbanen in gevaar. Het ontwikkelen van duurzame en innovatieve satelliet- en missie concepten is daardoor essen- tieel om ook in toekomst een veilig gebruik van de ruimte mogelijk te maken.

Dit NLR Onderzoeksverslag 2022 bevat de resultaten op het gebied van onderzoeksprioriteiten en -initiatieven die in onze visie nodig zijn om een zo groot mogelijke bijdrage aan deze innovatie-uitdagingen te leveren.

1.2 Actuele ontwikkelingen

Ontwikkelingen in Europa

Recente ontwikkelingen, met name de gevolgen van de coronapandemie, hebben ervoor gezorgd dat de wereldwijde tekorten aan grondstoffen en materialen zijn toegenomen. Daarop aanvullend heeft de militaire agressie van Rusland tegen Oekraïne geleid tot toenemende instabiliteit, strategische concurrentie en veiligheidsdreigingen. De combinatie van die verschillende factoren draagt eraan bij dat de Europese Unie meer strategische autonomie nastreeft met be- houd van een open economie en in staat wil blijven om economische en financiële belangen te beschermen en uit te breiden1.

De Europese Commissie (EC) heeft in lijn met die ambitie geld beschikbaar gesteld om onderzoek en ontwikkeling voor defensie te stimuleren. Hiervoor is het Europees Defensie Fonds (of European Defence Fund, EDF) opgezet dat loopt van 2021 tot 2027. Het fonds streeft ernaar om een technologische voorsprong van de EU te vergroten en om capaci- teiten te ontwikkelen die essentieel zijn voor de strategische autonomie, veerkracht van de unie en haar lidstaten en voor de bescherming van haar burgers. In de zomer van 2022 heeft de EC ten behoeve van de voorstellen uitgebracht in 2021 bijna € 1,2 miljard2 aan EU-financiering toegekend aan ca. 60 projecten. NLR zal in verschillende consortia deelnemen waarvan de werkzaamheden in 2023 starten.

1 xxxxx://xxx.xxxxxxxxx.xxxxxx.xx/xx/xxxxx/xxxxx-xxxxxxxx/0000/00/00/xxxxxxx-xxxxxx-xxxxxxxxxxx-xx-xxxxxxxxx-xxxxxxxx-xx-xxx-xxxxxxxx-xxxxxxxx-xxx-xxxxxxxxx- sector/

2 xxxxx://xxx.xxx.xx/xxxxxxxxx-xxxxxxxxxxxx/xxx

Het EDF-programma staat naast het Europese Horizon Europe-kaderprogramma dat civiel onderzoek en innovatie fi- nanciert. Een relevant voorbeeld van een in 2022 toegekend Horizon Europe-project, waarbij NLR de coördinerende rol op zich neemt, is ALBATROS (‘Advanced systems and soLutions for Better practices AgainsT hazaRds in the aviatiOn System’). Het project draagt bij aan het maximaliseren van de betrouwbaarheid van luchtvaartoperaties en het inzich- telijk maken van de veiligheidsimpact als gevolg van klimaatveranderingen (zoals extreme weerscondities) en van nieuw te introduceren technologieën (bijvoorbeeld voor elektrische- en waterstofvoortstuwing).

In het begin van 2022 is de eerste call van het Clean Aviation-programma gelanceerd, het Europese programma dat zich richt op klimaatneutrale vliegtuigen. Voor NLR heeft dit goed uitgepakt waarbij negen van de tien projectvoorstel- len positief zijn beoordeeld en worden gefinancierd. Tevens heeft NLR een goede score weten te behalen in het hier- aan parallel lopende programma Clean Hydrogen, dat zich o.a. richt op vliegen op waterstof. Ook DNW is als partner in twee voorstellen betrokken die beide positief beoordeeld zijn. Deze uitstekende prestatie is een flinke stimulans voor het verduurzamen van de luchtvaart en de rol die NLR en DNW erin spelen. Maar ook de brede deelname in voorstel- len voor het programma SESAR (Single European Sky ATM Research) – ten behoeve van de modernisering van het Eu- ropese luchtverkeersbeveiligingssysteem – belooft voor NLR veel goeds.

Nationaal Groeifonds

Met het Nationaal Groeifonds investeert het kabinet tussen 2021 en 2025 € 20 miljard in projecten die zorgen voor economische groei voor de lange termijn. In april 2022 is bekend gemaakt € 383 miljoen vrij te maken voor de lucht- vaart van de toekomst, waarvan € 119 miljoen voorwaardelijk. Het totaal inclusief private bijdragen komt daarmee neer op ca. € 750 miljoen. Het programma ‘Luchtvaart in Transitie’ – met NLR in het consortium en in het projectbu- reau – is gericht op het verduurzamen van de Nederlandse luchtvaartsector en neemt knelpunten weg, zoals grote risicovolle schaalsprongen in technologie voor toepassing van waterstof als energiedrager.

Een ander programma waar NLR bij betrokken is, heet NXTGEN HIGHTECH dat ultra-nauwkeurige, hoogtechnologische machines en apparatuur wil ontwikkelen. Hiervoor is € 450 miljoen toegekend uit het Nationaal Groeifonds in 2022.

Met die bijdrage erbij investeert NXTGEN HIGHTECH tot 2029 voor bijna een miljard euro. Het richt zich op een zestal essentiële toepassingsgebieden, waaronder lasercommunicatie: apparatuur voor datacommunicatie via laserbundels en satellieten, energiezuinig, goed beveiligd en met hogere capaciteit.

Ruimtevaart

Ruimtevaart als zodanig is ‘booming’. Het gebruik van de ruimte neemt momenteel zeer sterk toe. Bijvoorbeeld SpaceX heeft met 61 lanceringen in 2022 zo’n 3000 satellieten in een jaar in een baan om de aarde gebracht. Begin 2023 zijn (eveneens door SpaceX) twee smallsats gelanceerd in het kader van MilSpace2, een samenwerkingsproject, waarin de Nederlandse en Noorse ministeries van Defensie samenwerken. Hierin heeft NLR twee satellieten heeft ge- bouwd en getest, welke, na lancering, operationeel in gebruik genomen zijn door de Noorse en Nederlandse ministe- ries van Defensie. De groei in ruimtevaart zal naar verwachting aanhouden, wat voor NLR aanleiding is om ruimtevaart duidelijker in beeld te brengen om zo een antwoord te hebben op toenemende vraag voor innovatief gebruik van ruimtevaarttechnologieën, voor zowel civiele toepassingen als voor defensie.

1.3 Veranderingen kennisopbouw voor Defensie

De planning van Defensie voor kennisopbouw is een gefaseerd proces. Allereerst is er de Defensievisie 2035: een visie die de lijn uitzet naar de benodigde organisatieinrichting en -ontwikkeling op basis van een dreigings- en probleem- analyse. De Defensievisie kijkt 15 jaar vooruit. De drie focuspunten hierin zijn: 1) technisch hoogwaardig, 2) informa- tiegestuurd en 3) betrouwbare partner en beschermer.

Elke vijf jaar ontwikkelt het ministerie van Defensie, op basis van de focuspunten uit de Defensievisie, een Strategische Kennis- en Innovatieagenda (SKIA). Dit beschrijft de gewenste richting voor de kennisopbouw, technologieontwikke- ling en innovatie voor Defensie. Deze wordt eerst verder gedefinieerd in zogenaamde contouren (in samenwerking met kennisinstellingen). Deze contouren leiden vervolgens tot geprioriteerde programma’s.

Daarnaast ontwikkelt Defensie ook de zogenaamde DIS (Defensie Industrie Strategie), waarmee Defensie aangeeft welke industriële basis Nederland nodig heeft op basis van de Defensievisie. De actuele versie is de DIS 2018.

De Defensienota 2022 is juni 2022 door het kabinet aan de Tweede Kamer gestuurd. Hierin krijgen de SKIA en DIS han- den en voeten in de vorm van budgetten. Deze nota bevat een belangrijke verruiming van de middelen voor kennis- en technologieontwikkeling. Dit komt voort uit de toezegging van Nederland om te voldoen aan de NAVO-norm om 2% van het bruto binnenlands product (bbp) aan Defensie uit te geven. De oorlog in Oekraïne heeft hiernaast als kata- lysator gefungeerd. Door verschillende andere ontwikkelingen kwamen ook nog kleinere aanvullende bedragen be- schikbaar voor 2023 en volgende jaren.

Voor NLR betekent dit een forse toename van middelen voor het defensieonderzoek, waardoor NLR bestaande pro- gramma’s sneller kan voltooien en nieuwe programma’s eerder kan starten om beter en breder invulling te geven aan de bestaande kennisbehoefte van Defensie.

Naast deze vergroting van de omvang van het defensieonderzoek, worden vanaf 2023 alle nieuwe kennisopbouwpro- gramma’s via de subsidieregeling (programmasubsidie) gefinancierd. Voorheen was dit deels subsidie, deels contract research. Omdat het onderzoeksplan de gesubsidieerde kennisontwikkeling beschrijft, betekent dit dat het onder- zoeksplan nu alle kennisopbouw voor defensie omvat.

Een belangrijk effect van de toegenomen onderzoeksbehoefte is dat het personeelsbestand van NLR significant zal groeien. Afdelingen met veel werk voor defensie zullen sterker groeien dan andere. Dit kan aanleiding zijn om de orga- nisatie aan de veranderende omstandigheden aan te passen.

1.4 Strategische relatie tussen NLR en DNW

Vanouds hebben de windtunnels van NLR/DNW een essentiële rol voor NLR. Gedurende de tijd dat er een zelfschep- pende vliegtuigindustrie in Nederland bestond, was deze essentieel om nieuwe en gemodificeerde ontwerpen experi- menteel te kunnen valideren. Sindsdien is er veel veranderd, bij NLR, bij de windtunnels en zeker in de aanverwante technologieën. Wat niet veranderde, is de relevantie van de windtunnels voor NLR, voor de industrie, voor de Neder- landse positie in de Europese luchtvaart en voor Europa als geheel.

DNW beschikt over meerdere windtunnels. De LLF is de grootste lage snelheid windtunnel in Europa, bij uitstek ge- schikt voor metingen in start- en landingscondities en voor het uitvoeren van akoestisch onderzoek. De flexibiliteit door verschillende, uitwisselbare testsecties, maakt het toepassingsgebied van de LLF zeer breed. Daarnaast zijn de overige windtunnels van DNW/NLR geschikt voor andere, elkaar aanvullende toepassingen. In Duitsland betreft dit bijvoorbeeld de NWB (voor akoestisch onderzoek aan bijvoorbeeld windturbines) en de TWG (voor onderzoek en de- fensietoepassingen). In Nederland betreft dit o.a. de LST om ‘low cost’ de voorbereiding te doen voor LLF-testen en de HST voor simulatie van condities tijdens de kruisvlucht en de militaire industrie. Een voorbeeld is een recente propel- lerbladtest, die eerst in de LST is voorbereid, vervolgens in de HST is beproefd voor de kruisvlucht en uiteindelijk in de LLF is geweest voor nauwkeurige karakterisering en akoestische metingen. Feitelijk maakt de AWT (akoestische wind- tunnel) van NLR ook deel uit van deze keten. Deze windtunnel is een 1:10 geschaalde versie van de LLF en is daarmee geschikt om in een vroeg stadium kleinere schaalmodellen te onderzoeken en als ontwikkeltunnel voor de LLF te die- nen. Daarnaast is deze windtunnel bijvoorbeeld voor drones van grote waarde, bij relatief lage kosten.

DNW voert testen uit voor opdrachtgevers van letterlijk over de hele wereld en dat brengt deze opdrachtgevers ook in contact met uiteenlopende andere expertises van NLR, zoals de windtunnel-modelbouw en -instrumentatie, geluids- productie en -perceptie, instrumentatieontwikkeling, embedded training, composiettoepassingen en aerodynamica- expertises als Computational Fluid Dynamics (CFD). DNW is in die zin voor grote OEM’s (Airbus, Embraer, KAI, Dowty, etc.) een soort toegangspoort naar de rest van NLR.

De doelstelling om in 2050 een ‘net zero-emission’ luchtvaart te realiseren vergt feitelijk een compleet herontwerp van het luchtvaartsysteem en dat omvat radicaal andere vliegtuigconfiguraties en nieuwe voortstuwingsconcepten voor bijvoorbeeld andere brandstoffen (SAF, waterstof) en (hybride-)elektrische concepten. De nieuwe voortstuwings- concepten zullen de komende tijd uitgebreid worden onderzocht in lange (Europese) meetcampagnes. De recente cross over in de vorm van Scaled Flight Testing, waarbij vrij vliegende modellen tevens kunnen fungeren als windtun- nelmodel, biedt het vooruitzicht dat benodigde ontwikkelcycli veel sneller kunnen worden doorlopen. Dit is bij uitstek relevant voor duurzaamheidsonderzoek, bijvoorbeeld voor nieuwe propellerconcepten die nodig zijn om elektrisch te kunnen vliegen. Hoewel simulaties met CFD voortdurend beter worden, zal experimentele validatie van deze radicaal andere ontwerpen altijd nodig blijven.

Een andere ontwikkeling in het kader van duurzaamheid is op het gebied van (auto)mobiliteit. Samen met de Rijks- dienst voor het Wegverkeer (RDW), die een duurzaamheidslab nastreeft, en andere partijen wordt gewerkt aan de totstandkoming van MITC, een Mobiliteit Infrastructuur en Test Centrum, op het terrein van NLR in Marknesse. Door nieuwe regels voor energiezuinige auto’s dienen auto’s in Europa te voldoen aan WLTP (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure) eisen. Aangezien grotere auto’s (SUV’s en busjes) niet in de windtunnels van autofabrikanten passen, werden deze voorheen in de buitenlucht getest met een veel minder betrouwbare bepaling van rol- en lucht- weerstand tot gevolg. De LLF is daarom uitgebreid met een zogenaamde automotive test section (ATS) om de rol- en luchtweerstand van de grotere voertuigen (als enige windtunnel in de wereld) nauwkeurig te kunnen meten. Daarmee vult DNW “witte vlekken” in de expertise van de automotive wereld en draagt DNW significant bij aan verlaging van emissies in het wegvervoer.

Het merendeel van het werk in de windtunnels is op de één of ander manier gekoppeld aan duurzaamheid. Naast duurzaamheid is DNW echter ook zeer relevant voor militaire opdrachtgevers. Voorbeelden van militaire sleutelpro- gramma’s zijn de JSF (Lockheed Martin), de NH-90 (NaHeMa) en meer recent de KC-390 (Embraer) en diverse

projecten voor KAI (Zuid-Korea). Afgelopen twee jaar is een serie testen voor Airbus Defence & Space uitgevoerd in de HST en is er concreet uitzicht op langlopende militaire projecten (o.a. upgrade fighters, FCAS program, drones). Dit is mede veroorzaakt door een optimalisering van de meetplaats voor militaire vliegtuigen waarmee de meetkwaliteit voor deze configuraties kon worden verbeterd en een significante verhoging van de productiviteit is bereikt. Een ver- dere upgrade van de fan loopt sinds begin 2023. Deze vergt op zich een aantal maanden. Mede door een technische tegenvaller is de verwachting dat de HST vanaf september 2023 weer kan worden ingezet.

De relevantie van DNW/NLR voor het Nederlands concurrentievermogen van bedrijven is meervoudig; direct en indi- rect. Voorbeelden van directe betrokkenheid is uitbesteding van delen van de windtunnelmodel-bouw die voor de toeleveranciers vaak een manier is om de technische expertise te vergroten en daarmee een betere concurrentieposi- tie te realiseren. Een voorbeeld van indirecte betrokkenheid betreft Nederlands bedrijfsleven dat composieten propel- lers ontwikkelt en deelneemt in de Europese projecten waarin de propellers in de windtunnel worden beproefd.

De windtunnels hebben voor de ruimtevaart momenteel een beperktere betekenis. In HST en SST zijn in het verleden uitgebreide testen uitgevoerd voor de ontwikkeling van Xxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxx. De recente trend om satellietlance- ringen van onder vliegtuigen mogelijk te maken is daarbij een nieuwe ontwikkeling die mogelijk in meer onderzoek zal resulteren op het gebied van het loslaten van de raketten.

DNW is een samenwerking van NLR en DLR. Dat betekent dat beiden toegang hebben tot de gedeelde faciliteiten en een grotere thuismarkt dan alleen Nederland of Duitsland.

NLR en DLR vullen elkaar in DNW ook technologisch aan, van Duitse zijde is er gerichtheid op eigen kennis- en compe- tentieontwikkeling terwijl NLR juist meer marktgericht is en proactief naar opdrachtgevers toe. De toegang van DNW tot de state-of-the-art expertise van zowel NLR als DLR is van zeer grote waarde voor het in stand houden van de tech- nologische voorsprong van DNW.

NLR speelt op hoog niveau mee in Europa, wat ook merkbaar is in het bovengemiddelde succes dat NLR heeft in ken- nisontwikkeling in Europa (Horizon Europe, EDF). De windtunnels zijn daarin vaak een belangrijke directe of indirecte component. Door deze synergie kan NLR/DNW vertrouwen op een zeer goede reputatie en imago in het buitenland. Een andere aanwijzing van de bijzondere reputatie van NLR/DNW is dat Nederland één van de slechts twee niet-Air- bus landen is die een Memorandum of Understanding (MoU) met Airbus hebben. NLR en DNW dragen in dit opzicht bij aan elkaars kritische massa.

Ondanks dat Nederland een klein land is, doet NLR op hoog niveau mee op het Europese en mondiale speelveld van onderzoek en ontwikkeling in de lucht- en ruimtevaart. Dit wordt telkens weer vastgesteld in de evaluaties, zoals de jaarlijkse klanttevredenheid, waarbij NLR zeer hoog scoort (wat bewijst dat NLR kan leveren wat opdrachtgevers ver- wachten). Ook in de vierjaarlijkse EMTO evaluatie (bijv. commissie Saarloos) wordt geoordeeld dat op luchtvaartge- bied NLR op topniveau meespeelt in de wereld. De windtunnels spelen daar een zeer relevante rol in.

1.5 Ruimtevaart

NLR is er voor lucht- én ruimtevaart. In de praktijk hebben de NLR-werkzaamheden voor ruim 90% betrekking op luchtvaart. Het ruimtevaartonderzoek betreft voor het overgrote deel defensietoepassingen. In zeker vier van de ne- gen strategische programma’s zijn duidelijke ruimtevaartactiviteiten gedefinieerd. Dit zijn VCO (bijv. voor space traffic management), OLR (toepassing materialen en constructies in de ruimtevaart), FASP (space als vijfde operationeel do- mein van de krijgsmacht) en IGO (informatie- en inlichtingenvergaring en processing). Satellietnavigatie als onderwerp komt in meerdere programma’s voor, onder andere voor robuuste Positioning, Navigation and Timing. Ruimtevaart is te zien als een verzameling enabling technologies, middelen voor verschillende doelen. Omdat doelen in dt document centraal staan, is het minder eenvoudig om ruimtevaart als één afgebakend terrein te beschouwen.

Op dit moment passen kleinere missies goed bij NLR vanwege de verkregen expertise met smallsats, die in een veel kortere inovatiecyclus kunnen worden ontwikkeld. Bijvoorbeeld: in het kader van het Groeifondsvoorstel Clima- teSpace worden smallsats constellaties voorgesteld voor waarnemingen van methaan, een sterk broeikasgas, en in toekomst meer gassen die nadelig zijn voor het klimaat. Indien geaccepteerd, is dit een voorbeeld van technologie die deels in een militaire context ontwikkeld is en wordt toegepast in een civiele context. Kenmerk van deze smallsat tech- nologie is dat deze van laag TRL (2/3) kan worden opgebouwd tot volledig operationeel (TRL9), waarbij Nederlandse industrie wordt ingeschakeld die producten en diensten biedt op het gebied van platformen, sensoren en dataproces- sing.

Waar het MilSpace2 project een duidelijke uitwerking is binnen het NLR-thema Veilige Samenleving, wordt ook ge- werkt aan versterking van de Nederlandse economie, conform het tweede strategische NLR-thema: concurrerende Lucht- en Ruimtevaart. Het programma FASP heeft bijvoorbeeld de doelstelling om Nederlandse commerciële partijen in staat te stellen complete veiligheidssystemen te kunnen leveren. De grote expertise bij NLR op het gebied van cyber (informatiebeveiliging) is zowel voor de militaire als civiele ruimtevaart van groot belang.

De ruimtevaartontwikkelingen raken alle ministeries die betrokken zijn bij NLR, bijvoorbeeld Space Situational Aware- ness (ministerie van JenV, KIA Veiligheid), observatie- en inlichtingen missies (ministerie van Defensie), satellietnaviga- tie (ministerie IenW), aardobservatie (ministerie IenW, JenV en Defensie), en klimaatwaarnemingen (ministerie EZK).

Samenvattend: hoewel ruimtevaart geen doel op zich is binnen het onderzoeksplan en - verslag, is het domein ruimte- vaart buitengewoon relevant en, gezien de ontwikkelingen, waarschijnlijk een in omvang toenemend onderzoeksdo- mein.

1.6 Prioriteiten NLR en indeling onderzoeksplan

Voor NLR is de belangrijkste prioriteit het onderzoek zó in te richten dat de in de vorige sectie beschreven maatschap- pelijke ontwikkelingen en beleidscontexten maximaal worden ondersteund. Deze vormen het toetsingskader bij het opstarten van nieuwe onderzoeksprojecten. NLR is bewust vaak al betrokken bij de totstandkoming van de genoem- den documenten. Dit waarborgt vroegtijdig afstemming van de NLR-onderzoeksprioriteiten op de doelstellingen van de overheid.

Bepalend voor het onderzoek is het strategieplan, dat de periode 2022-2025 betreft. NLR levert zijn bijdrage op drie

thema’s:

1. Duurzame luchtvaart

2. Competitieve lucht- en ruimtevaart

3. Veilige samenleving

Om samenhang tussen projecten te vergroten en de gerichtheid op de gewenste maatschappelijk impact op deze drie thema’s te versterken heeft NLR daarbij gekozen voor vraaggestuurde Programma’s. De programmering wordt gefo- cust op de kennisbehoeften van ministeries en an-

deren belanghebbenden. Dit levert kennis en tech- nologie op, die typisch in 2 tot 5 jaar toegepast zal kunnen worden. De budgetten vanuit de ministe- ries voor deze vraaggestuurde programma’s wor- den per departement vastgesteld in de NLR Taak- groep, waar alle departementen zijn vertegen- woordigd.

De Kennisbasis voorziet in de achtergrondkennis en -technologie om de in de toekomst (kenmer- kende termijn 5-10 jaar) te verwachten vragen te kunnen beantwoorden. In lijn met de strategische thema’s worden de budgetten voor de Kennisbasis evenwichtig over de afdelingen verstrekt.

Figuur 1.1.3 - Onderdelen besteding subsidie

De programma’s zijn beschreven in sectie 3, de kennisbasis in sectie 4.

1.7 Missiegedreven Topsectoren- en InnovatieBeleid

De relaties tussen NLR-onderzoek en het Missiegedreven Topsectoren en InnovatieBeleid (MTIB) is in onderstaand overzicht weergegeven. Voor iedere sectie met onderzoeksprojecten is de relatie met de relevante onderdelen van het Kennis en Innovatie contract 2020-2023 weergegeven.

	IKIA Klimaat en Energie (MMIP’s)	Toekomstbe- stendige Mobili- teiteitssystemen	Circulaire Economie (MMIP’s)	KIA Veiligheid (MMIP’s)	KIA Sleuteltechnolo- gieën (MJP’s)
Programma’s
KLV - Klimaatneutrale Luchtvaart	9,10	Ja	1A,1C,1E,2D		41
IMM - Mens,Technologie en Maatschappij	10	Ja		8
VCO - Veilige en Concurrerende Operatie	10	Ja			41,55
OLR - Ontwikkeling L&R vaartuigen	9,10	Ja			41
OB - Operationele Beschikbaarheid		Ja	1E	2,3,4,5,6,7	27,41,54
IGO - InformatieGestuurd Optreden				1,2,3,4,5,6,7,8	55
FASP - Future Air & Space Power	9			3,4,7	38,41,55
OA - Onbemand en Autonoom	9,10	Ja			41
OT - Opkomende technologieën		Ja			41
Kennisbasis (afdelingen)
ASAM - Avionica Systems/Maintenance Eng.	9,10	Ja	1A,1B,1D,1E,1F,2E,3D,3E	2,3,5,6,7	26,38,41,48,54,71,89
ASDO - Defence Operations				1,2,3,4,5,6,7,8	55,89
ASEQ - Electromagn, Energy Man. & Qual.	9,10	Ja		6,7
ASIS - Information Supremacy		Ja		2,3,5,6	4,41,48,49
ASTC - Flight Test & Certification		Ja
AOAP - Air Traffic Management & Airports	10	Ja			41
AOSE - Sustainability and Environment	9,10	Ja			41
AOSH - Safety & Human Performance		Ja		8
AOTS - Training en Simulatie		Ja		3,5,6,7,8	41,55
AOFO - Flight Operations	9,10	Ja
AVCE - Collaborative Engineering Systems	9,10	Ja		2, 3, 4, 5, 6, 7	34,41,45,48,54,82,89
AVET - Engineering &Technical Services	9,10	Ja		6	41
AVFP - Flight Physics & Loads	9	Ja		6	41
AVIL - Platform Integrity & Life Cycle Support	9,10	Ja	1E	2,5,6	41,54,48
AVST - Structures Technology	9,10	Ja	1A,1C,1E,2D	2,6	27,32,34,41,82
AVTH - Structures Testing & Evaluation	9,10	Ja	1E	6	27,32,34,41,82
AVVA - Vertical Flight & Aeroacoustics	9,10	Ja		2,5,6	41,89

2 Thema’s

2.1 Duurzame luchtvaart

In Europa streven we naar een klimaatneutrale samenleving in 2050. De ambities van de Nederlandse luchtvaartsector zijn daarbij vastgelegd in de Luchtvaartnota 2020 – 2050 ‘Verantwoord vliegen naar 2050’. Daarnaast heeft NLR sa-

men met SEO Amsterdam Economics in 2021 voor de Europese luchtvaartsector ‘Destination 2050’ opgesteld, waarin is aangetoond dat de CO2-emissies van vluchten binnen en vertrekkend vanuit Europa in 2050 tot netto nul kunnen worden gereduceerd. Ondanks dat daarbij de focus op koolstofdioxide ligt, erkent de sector ook een klimaatimpact door niet-CO2-uitstoot.

Om een klimaatneutrale luchtvaart mogelijk te maken, is het nodig om in te zetten op radicale innovaties,

zowel op technologisch als op maatschappelijk vlak. Technologisch gezien zijn nieuwe voortstuwingstechnologieën, vliegtuigontwerpen en alternatieve brandstoffen van belang. Om de nieuwe technologieën

maatschappelijk relevant te maken, moet de huidige infrastructuur worden aangepast. Dit houdt bijvoorbeeld in, dat er voldoende aanvoer is van klimaatneutrale brandstoffen op luchthavens. Maatschappelijk gezien moet er ook worden nagedacht over klimaatvriendelijkere vliegroutes, regelgeving, economische voorwaarden en gevolgen, en maatschappelijke acceptatie. Samen met de toonaangevende Nederlandse

luchtvaartbedrijven, onderzoeksorganisaties en de overheid wil NLR tot ’s werelds slimste en duurzaamste

spelers in de luchtvaartsector behoren.

NLR heeft de ambitie om het mogelijk te maken dat de luchtvaart in 2050 klimaatneutraal is. Showcase: in 2025 voeren we een bemande vlucht uit op vloeibare waterstof.

NLR laat de eerste stappen in deze nieuwe technologie concreet leiden tot een op waterstof uitgevoerde

vlucht met ons elektrisch aangedreven onderzoeksvliegtuig. Dat betekent dat we in 2025 met de Pipistrel PH-NLX gemaakte stappen demonstreren in de maatschappelijke uitdaging van de verduurzaming in de

luchtvaart. Naast de genoemde activiteiten is de ontwikkeling van nieuwe operationele concepten van belang om de transitie naar duurzame luchtvaart mogelijk te kunnen maken.

2.2 Competitieve lucht- en ruimtevaart

De wereldwijde invloed van het COVID-19-virus op de luchtvaart is gigantisch. Hoe groot de langetermijneffecten zullen zijn voor de luchtvaartsector zal afhangen van het reizigersvertrouwen en snelheid waarmee de (wereld)economie herstelt. Eurocontrol verwacht dat het luchtverkeer in 2024 het niveau van 2019 bereikt. De integrale aanpak van uitdagingen rondom leefomgeving, bereikbaarheid

en duurzaam luchttransport stimuleert het ontstaan van nieuwe producten en markten, die de Nederlandse concurrentiepositie versterken. Er is echter nog veel toegepast onderzoek nodig om in 2035 een nieuw

type passagiersvliegtuig in productie te nemen en de luchthaveninfrastructuur daarop aan te passen. Dit geldt ook voor Urban Air Mobility (UAM) en toekomstige militaire platformen.

NLR wil de Nederlandse luchtvaartindustrie in staat stellen om in 2035 een aandeel te hebben in bestaande UAM supply chains alsmede in de ontwikkeling en productie van het volgende generatie, emissiearme vliegtuig en in programma’s voor de volgende generatie helikopters.

Showcase: op weg naar die toekomstige positie van de Nederlandse luchtvaartindustrie leveren wij in 2025 een technologie-demonstrator. Dit betreft een vervormende vleugelklep met geïntegreerde toestands- en conditiebewaking, waarmee de efficiëntie van een nieuw platform wordt verhoogd en onnodig onderhoud

wordt voorkomen.

--

NLR wil met de luchtvaartsector en overheid oplossingen realiseren, waardoor de efficiëntie en de veerkracht van het luchtvaartsysteem sterk verbetert. Optimaal presterende Airport Operations Control en herziening van het luchtruim zijn nodig om tegen lagere operationele kosten en met hogere efficiëntie het vliegverkeer te kunnen afhandelen, ook in geval van verstoringen. Hiervoor zijn essentiële tussenstappen nodig in de periode tot 2025.

Showcase: NLR levert in 2025 bouwstenen voor een vernieuwd operationeel concept dat vaste naderingsroutes, de integratie van bemande en onbemande luchtvaart, en goed presterende Airport Operations Control mogelijk maakt.

--

NLR richt zich op het versterken van het Nederlandse ecosysteem van ruimtevaartbedrijven, zowel bedrijven die zich richten op de ruimtevaartinfrastructuur als ook bedrijven die zich richten op betrouwbare toegang tot en het gebruik van ruimtevaartdiensten. We richten ons daarbij op de snelgroeiende markt voor kleine satellieten, lanceerders, robuuste PNT-diensten (Positie, Navigatie en Tijd) en de toepassing van aardobservatie. Technologische innovaties kunnen in samenwerking met deze bedrijven in nationaal, ESA- en EU-kader ontwikkeld worden en naar de markt worden gebracht.

NLR stelt het doel om de goede positie van Nederlandse ruimtevaartindustrie op gebied van kleine satellieten, lanceerders en ruimtevaarttoepassingen te helpen uitbouwen met de ontwikkeling van onderscheidende technologisch hoogwaardige capaciteiten.

Showcase: in co-creatie met universiteiten en marktpartijen demonstreren we in 2025 de ontwikkeling van een hoge resolutie geminiaturiseerd instrument met on-board AI-gebaseerde payload-dataprocessing en een autonome dataverwerkingsketen. Deze showcase wordt gedreven door toepassing bij thema 3, draagt bij aan thema 2, en geeft invulling aan de doelstellingen van de interdepartementale missie ‘Veiligheid in en

vanuit de ruimte’ onder de KIA Veiligheid.

2.3 Veilige samenleving

Nederland moet voor zijn burgers een veilig land blijven om te wonen, te werken en te leven. Het tegengaan van dreigingen staat daarom als kerntaak centraal bij de beveiliging van de Nederlandse en Europese samenleving. Digitalisering transformeert onze samenleving in razendsnel tempo. Samenwerking in het lucht- en ruimtedomein op nationaal en Europees niveau en binnen NAVO-verband, is daarom noodzakelijk om (potentiële) bedreigingen steeds een stap vóór te blijven: ‘always ahead of the threat’. In 2035 opereert onze technologisch hoogwaardige krijgsmacht met goed getraind personeel informatiegestuurd, adaptief en met verhoogde slagkracht. Onze krijgsmacht is daarbij in staat multidomein en geïntegreerd op te treden.

NLR ondersteunt de Nederlandse Defensie- en Veiligheidsoverheid bij verwerving, operationele inzet en de implementatie van haar visie en strategie. Dat doen we met een vooruitstrevende kennispositie voor

de domeinen lucht en ruimte, en voor de inbedding van lucht- en ruimtecapaciteiten in informatiegestuurde, multidomein en geïntegreerde operaties. In samenwerking met industrie ontwikkelt NLR daarvoor ook hoogwaardige technologie.

Showcase: wij ontwikkelen concepten gericht op het versnellen en verbeteren van besluitvormingsprocessen

in een goed beveiligde omgeving. In 2025 demonstreren we met ons battle lab Future Air & Space Power concepten

als deel van een multidomein informatiegestuurde organisatie.

Voor een veilige samenleving moet ook een veilige en gezonde leefomgeving gewaarborgd zijn en moeten de risico’s van een transportsysteem voor burgers minimaal zijn. Vertrouwen in de overheid en zekerheid over de legitimiteit van geleverde diensten en producten vormen de hoeksteen voor het gevoel van veiligheid.

NLR ondersteunt de Nederlandse luchtvaartsector en de overheid bij deze taak. Het is essentieel dat nieuwe ontwikkelingen, zoals elektrificering in de luchtvaart, de invoering van AI, drones in de bebouwde omgeving, op een veilige manier geoperationaliseerd worden. Hierbij moeten risico’s herkend en gemitigeerd worden.

Bij veiligheid wordt onderscheid gemaakt tussen safety en security. Safety gaat over de onbedoelde, niet moedwil- lig veroorzaakte gevaren voor mens en milieu met een natuurlijke of technologische oorzaak, zoals

een overstroming, een grieppandemie of een ongeval in de chemische industrie. Bij security gaat het over gevaren die wel met opzet worden nagestreefd.

3 Programmatische kennisontwikkeling

In het strategieplan 2022-2025 wordt een gedeelte van de subsidie ingezet via programma’s. Deze programma’s zijn gericht op een waardeproposities die een weergave is van de beoogde maatschappelijke impact. Het betreft de vol- gende programma’s:

1. Klimaatneutrale luchtvaart (KLV)

2. Impact op Mens en Maatschappij (IMM)

3. Veilige en Concurrerende Operatie (VCO)

4. Ontwikkeling van Lucht- en Ruimtevaartuigen (OLR)

5. Operationele Beschikbaarheid (OB)

6. InformatieGestuurd Optreden (IGO)

7. Future Air & Space Power (FASP)

8. Onbemand & Autonoom (OA)

9. Opkomende Technologieën (OT)

In de volgende delen van het verslag worden de in de paragrafen 3.x.1 en 3.x.2 de waardepropositie en de doelstellingen weergegeven zoals in het onderzoeksplan 2022. In de paragrafen 3.x.3 worden op hoofdlijnen de in 2022 behaalde resultaten beschreven.

3.1 Klimaatneutrale Luchtvaart (KLV)

Figuur 3.1.1 - Waterstofdrone HYDRA-2 in opmaat naar de bemande vlucht op vloeibare waterstof

3.1.1 Waardepropositie

Door het implementeren van duurzame ontwerpbenaderingen, technologieën, operationele praktijken en bedrijfsmo- dellen, ondersteund door regelgeving, zal de luchtvaartsector in 2050 met zijn knowhow en economisch gewicht vol- doen en bijdragen aan de realisatie van de Nederlandse en Europese klimaatneutraliteitsdoelstellingen en van de Sustainable Development Goals van de Verenigde Naties. Dit resulteert in een schonere en stillere luchtvaart met min- der impact op klimaat en omgeving.

3.1.2 Doelstellingen

Om aan klimaatneutraliteit bij te dragen zal dit programma onderzoeksprojecten realiseren in samenwerking met uni- versiteiten, kennisinstellingen en bedrijven met een focus op (componenten van) voorstuwingstechnologieën,

duurzame brandstoffen, testfaciliteiten, innovatieve vliegtuigarchitecturen, circulaire productie- en onderhoudstech- nieken, vliegtuigoperaties, regelgeving, certificatie, overheidsbeleid en klimaatonderzoek.

In de komende strategieperiode tot 2025 moet het Nederlandse ecosysteem bepalen welke rol zij gaat spelen in de verduurzaming van de luchtvaart. Afgeleid van de doelen op Europa- en wereldschaal zijn er een aantal NLR-(tus- sen)doelen geformuleerd, te beginnen bij het einddoel:

	Doelen luchtvaart algemeen	NLR-doelen
2050	• klimaatneutrale luchtvaart • Volgende generatie lange- afstandsvliegtuigen	• Xxxxxxxx, analyseren, stimuleren en monitoren van de transitie van het volledige ecosysteem
2035	• eerste waterstof single-aisle- passagiersvliegtuigen en hybride- elektrische regionale passagiersvliegtuigen	• Ondersteunen maakindustrie, luchthavens, luchtvaartmaatschappijen en overheid
2030	• -55% CO2 t.o.v. 1990 • 19-zitter op waterstof • 14% SAF	• Ondersteunen van OEM’s en toeleveranciers, componentenontwikkeling, en ondersteuning bij kwalificatie en certificatie • NLR excelleert in enkele onderwerpen waarop het zich gefocust heeft
2025	• 9-zitter volledig elektrisch	• Bemande demonstrator op vloeibare waterstof • Realisatie van luchthaven-grondinfrastructuur voor de demonstrator
2023	•	• ‘Scaled flight testing’ van nieuwe configuraties en voortstuwingsystemen • Realisatie van een waterstof-grondtestfaciliteit op NLR

3.1.3 Resultaten 2022

In 2022 zijn de doelstellingen van het programma aangescherpt tot de 3 hoofddoelstellingen:

• Inzicht krijgen in en geven over de klimaatimpact van luchtvaart en effecten van maatregelen daartegen

• Klimaatneutrale vliegtuigen helpen verwezenlijken met partners uit het ecosysteem

• Aan de toekomstbestendigheid van luchthavens bijdragen door duurzame grondafhandeling en klimaatneu- trale luchtvaart te accommoderen

Ook is in 2022 de projectorganisatie opgezet voor het realiseren van de showcase bemand vliegen op vloeibare water- stof. Aangezien dit een majeure aanpassing is aan een bemand vliegend toestel is veel aandacht besteed aan de bor- ging van het project en de benodigde validatie- en verificatiestappen.

Daarnaast zijn de volgende successen behaald in 2022:

• De realisatie van een vloeibare-waterstofopslag bij NLR Flevoland. Hiermee kan NLR voorzien in de eigen behoefte aan vloeibare waterstof voor materiaaltesten en functionele grondtesten, en tevens de geplande vliegproeven.

• Vergunningsaanvraag voor de testvluchten van de HYDRA-2 met gasvormig (GH2) en vloeibaar (LH2) waterstof begin 2023.

• Voorbereiden op toepassing als waterstof-range-extender in NLR’s Pipistrel Velis Electro: het toestel is opgenomen in de ‘Research Aircraft Design Organisation (RADO)’ en daarmee mag NLR zelf modificaties aan het toestel ontwerpen en goedkeuren.

Op het gebied van circulariteit is een studie afgerond naar de totale ‘lifecycle impact’ van trein-, auto- en vliegreizen. In Marknesse is een evenement georganiseerd over circulaire composietconstructies.

3.2 Impact op Mens en Maatschappij (IMM)

Figuur 3.2.1 - Impact op schaarse ruimte

In de wereld van vandaag speelt de luchtvaart een belangrijke rol om goederen te verplaatsen en mensen te verbin- den. Deze rol bestaat uit een logistieke rol en een mobiliteitsrol en heeft daarmee economische waarde. Daarnaast speelt de luchtvaart een politieke rol en vertegenwoordigt vaak de natie in verre oorden, al dan niet in de vorm van militaire inzet. Luchtvaart en de hiermee verbonden technologie heeft hoe dan ook een grote impact op mens en maatschappij.

Technologie biedt innovatieve mogelijkheden om de mens vergaand te ondersteunen in zijn werk. Zaak is om deze technologie op de juiste manier in te zetten zodat het luchtvaart, mens en maatschappij vooruithelpt en niet negatief beïnvloedt. Door voortschrijdende inzichten, veranderende behoeften en nieuwe technologieën ontstaan wisselwer- kingen tussen de maatschappij en de luchtvaart. Voor het individu betekent dat goedkope en verre reizen, maar ook meer negatieve impact zoals meer ervaren hinder.

Het programma Impact op Mens en Maatschappij (IMM) is opgedeeld in 4 werkstromen:

1. Klimaatimpact en adaptatie

2. Luchtvaart en (lokale) kwaliteit van leven

3. Het inpassen van de derde dimensie in de stedelijke infrastructuur

4. Mens-machine teaming

Voor elke werkstroom zijn doelstellingen en een roadmap opgesteld.

3.2.1 Waardepropositie

NLR helpt mensen die werken in de luchtvaart, organisaties die actief zijn in de luchtvaart, overheden – waaronder Defensie – en de maatschappij beter om te gaan met technologische ontwikkelingen. We helpen de luchtvaart en haar omgeving met elkaar in balans te houden. We helpen daarnaast organisaties de mogelijkheden van nieuwe technolo- gieën goed te benutten door een goede fit tussen mens en technologie te bewerkstelligen. Daartoe onderhoudt NLR een nauwe samenwerking met de sector, werkt aan de ontwikkeling en de implementatie van technologie, adviseert organisaties en overheden en informeert de maatschappij.

IMM-1- Klimaatimpact en adaptatie

NLR deelt objectieve en relevante informatie die overheden, de sector, belangengroepen en de maatschappij helpt om op basis van feiten en inzichten richting te geven aan duurzame ontwikkelingen in de luchtvaart. Consumenten, werkgevers en overheden kunnen met deze informatie een bewuste keuze maken voor de voor hen optimale vorm van transport. Ten tweede zorgt NLR voor het actualiseren van onderliggende modellen aan de hand van nieuwe in- zichten over het klimaat zodat geluid- en emissieberekeningen voor overheden en luchthavens ook onder verande- rende omstandigheden accuraat blijven. Tenslotte adviseert NLR in samenwerking met partners overheden, luchtha- vens en operators bij het nemen van maatregelen voor klimaatadaptatie.

IMM-2 - Luchtvaart en (lokale) kwaliteit van leven

Begrijpelijke informatie en inzichten over de reële impact van luchtvaart op de lokale leefomgeving helpen overheden, de sector, omwonende en de maatschappij om gericht de ervaren hinder te verminderen. Naast informatievoorzie- ning zal NLR werken aan geluids- en emissiereductie aan de bron, middels stillere en duurzame luchtvaart. Binnen de werkstromen Klimaatimpact en adaptatie en Luchtvaart en (lokale) kwaliteit van leven wordt relevante informatie ver- zameld en relevante modellen ontwikkeld voor het in kaart brengen en het voorspellen van de impact.

IMM-3 - Het inpassen van de derde dimensie in de stedelijke infrastructuur

Binnen deze werkstroom wordt er gewerkt aan een holistische optimale inzet en integratie van stedelijke luchtvaart, denk hierbij aan de inzet van UAM en drones waarbij de impact op de leefomgeving zoals geluid en visuele hinder in ogenschouw wordt genomen. Door op deze wijze gebruik te maken van een derde dimensie van de infrastructuur kan er op lange termijn duurzaam en efficiënt gereisd worden, producten getransporteerd worden en surveillance uit ge- voerd worden in steden die tegenwoordig verstopt zijn.

IMM-4 - Mens-machine teaming

We helpen Defensie, andere overheidsorganisaties, het bedrijfsleven en andere partijen in de lucht- en ruimtevaart- sector de mogelijkheden van nieuwe technologieën goed te benutten, zodat mensen op een effectieve en plezierige wijze hun werk kunnen doen. Dat is goed voor deze organisaties en voor de mensen die daar werkzaam zijn.

3.2.2 Doelstellingen

IMM-1 - Klimaatimpact en adaptatie

De doelstelling van de werkstroom ‘Klimaatimpact in beeld en in perspectief’ is het verzamelen en analyseren van ob- jectieve en accurate informatie over de klimaatimpact van luchtvaart en deze in verhouding plaatsen tot andere secto- ren en andere vormen van transport. Hierbij is aandacht voor CO2-emissies, non-CO2 emissies (bijvoorbeeld NOx en waterdamp) en gebruik van schaarse grondstoffen in een ook voor niet-experts te begrijpen vorm, bijvoorbeeld als datadashboard of infographic. Een van de doelen is om objectieve en begrijpelijke informatie te delen.

Geluid- en emissiemodellen bevatten aannames over de atmosfeer. De klimaatverandering zet sommige van deze aannames onder druk (bijvoorbeeld ten aanzien van temperatuur(gradiënten) of CO2-concentraties). Om de nauwkeu- righeid van de modellen te waarborgen zullen deze aannames geactualiseerd worden aan de hand van de huidige in- zichten en verschillende toekomstscenario’s.

Klimaatverandering leidt tot veranderende weerscondities en het vaker voorkomen van extremer weer. Om de veilig- heid en beschikbaarheid van de luchtoperatie te waarborgen zal NLR samen met partners een toolbox ontwikkelen

bestaande uit toekomstscenario’s, voorspellingsmodellen en gevalideerde mitigatiemaatregelen voor overheden, luchthavens en operators om te ondersteunen bij een effectieve klimaatadaptatie.

De EU-Green Deal en ICAO hebben al voorstellen en ideeën gepubliceerd om de klimaatimpact te mitigeren. Ook de industrie zoekt naar nieuwe wegen voor een duurzamere luchtvaart waaronder (radicaal) nieuwe concepten. Het NLR zal dit ondersteunen door nieuwe impactvoorspellingsmodellen te gaan ontwikkelen om deze al in te kunnen zetten in een laag TRL stadium. De impactvoorspellingsmodellen zullen in samenspraak met programma Klimaatneutrale Lucht- vaart worden ontwikkeld.

IMM-2 - Luchtvaart en (lokale) kwaliteit van leven

Veel maatschappelijke debatten worden gevoerd over de geluidoverlast rondom luchthavens. De impact van gasemis- sies op de gezondheid van mensen en kwaliteit van leven is onderbelicht omdat deze niet direct merkbaar en een

lange termijn effect is. De doelstelling van de werkstroom ‘Luchtvaart en (lokale) kwaliteit van leven’ is het verzame- len, analyseren en toegankelijk maken van objectieve en accurate informatie over de impact van luchtvaart op de lo- kale leefomgeving en de mogelijkheden om hinder te verminderen. Hierbij is onder andere aandacht voor geluid, lo- kale luchtkwaliteit, externe veiligheid, impact op privacy, hinderbeleving en de principes op basis waarvan je hinder verdeelt. NLR ontwikkelt aanvullende nieuwe maten voor de beschrijving van de kwaliteit van leven en de maatschap- pelijke nut van de luchtvaart. In 2030 draagt NLR actief bij aan het formuleren van beleid en mitigatiestrategieën in samenwerking met de overheid en andere stakeholders uit de luchtvaartsector. In 2025 wil NLR strategische kennis- partner van de overheid, de sector, maatschappij en de belangengroepen zijn. Hiervoor ontwikkelen en blijven we mo- dellen en scenario’s verbeteren. Daarnaast werken we ook aan de technologie om de luchtvaart nog duurzamer te maken. Daarbij wordt ook aandacht besteed aan nieuwe methodieken om informatie inzichtelijk en begrijpelijk te ma- ken voor verschillende groepen. Denk hierbij ook aan VR-simulaties.

IMM-3 - Het inpassen van de derde dimensie in de stedelijke infrastructuur

Binnen deze werkstroom werken we aan een goede balans tussen enerzijds optimale inzet en integratie van stedelijke luchtvaart, denk hierbij aan UAM en drones, en anderzijds de impact op de leefomgeving, denk daarbij aan geluid, visuele hinder en externe veiligheid. Als lange termijn doel stellen we dat het in 2050 mogelijk is om efficiënt te reizen, producten te transporteren en surveillance uit te voeren in en tussen stedelijke omgevingen zelfs in steden die tegen- woordig verstopt zijn. Hiervoor wordt stedelijke luchtvaart toegepast en deze zijn volledig geïntegreerd in het straat- beeld. Om dit te realiseren zal NLR in 2030 een virtuele driedimensionale infrastructuur ontwikkeld hebben voor een Nederlandse stad, een future city. De vliegroutes zijn geoptimaliseerd om hinder te minimaliseren en efficiëntie te behouden. Deze optimale routes kunnen door stedelijke luchtvaart nauwgezet worden gevlogen, waarbij AI in combi- natie met detect and avoid systemen de veiligheid garanderen. Met deze future city kan de maatschappij een stap in de toekomst zetten en de positieve impact van stedelijke luchtvaart ervaren waarbij de negatieve impact gemitigeerd is. Zo wordt Nederland door NLR als internationaal voorbeeld neergezet op het gebied van integratie van stedelijke luchtvaart in de maatschappij. De komende jaren zal NLR eerst aan de definitie van hinder metrieken werken alsook de tools ontwikkelen en valideren om dit te kunnen voorspellen, NLR zal ook werken aan de acceptabele niveaus van externe veiligheid voor omwonenden, waarbij maatschappelijke betrokkenheid centraal staat. Deze tools en niveaus zijn in 2025 beschikbaar. In parallel werkt NLR aan geluidsreductie technologieën en bijbehorende meettechnieken voor stedelijke luchtvaart, op deze wijze wordt de negatieve impact verkleind.

IMM-4 - Mens-machine teaming

De rekenkracht van computers en de mogelijkheden van algoritmes zijn de laatste decennia enorm toegenomen. Meer en meer is de mens gaan leunen op deze technologie. Technologie zoals Artificial Intelligence (AI), Machine Lear- ning en Augmented Reality, bieden veel mogelijkheden om de mens te ondersteunen bij allerlei soorten taken. Het is zaak om deze vormen van ondersteuning goed af te stemmen op de mens die ze gaat gebruiken. Als de mens niet kan doorgronden hoe computers en algoritmes hen ondersteunen, kan het juist een risico voor hen vormen. Denk bijvoor- beeld aan sociale media waarbij (AI) algoritmes de mens niet alleen helpen, maar ook ongemerkt beïnvloeden door informatie die al dan niet getoond wordt. De doelstelling van dit thema is om in het expertisegebied van NLR (lucht- en ruimtevaart) de samenwerking tussen de mens en de technologie te optimaliseren. We moeten ervoor zorgen dat de combinatie van de mens en de technologische ontwikkelingen op de juiste manier worden ingezet. Deze ‘mens-

machine teaming’ aspecten zijn relevant voor een breed spectrum van toepassingen; daarom is er ook een duidelijke

relatie met veel andere programma’s. Voorbeelden van grote uitdagingen zijn het laten samenwerken van onbe- mande systemen met bemande platformen (Manned Unmanned Teaming (MUMT)) in de Defensie operatie, en het effectief inzetten van een grote hoeveelheid informatie die beschikbaar is in 5e generatie optreden (Informatie Ge- stuurd Optreden (IGO)). Daarnaast valt te denken aan de inzet van intuïtieve softwareapplicaties, cockpitdisplays en - controls, tablet/mobile apps, wearables, X-reality devices, brain computer interfaces, etc. Door steeds beter en met moderne middelen aan de mens te kunnen meten (eyetracking, hartslag, EEG, ECG, etc.) is NLR in staat om innova- tieve technologieën te evalueren en richtlijnen op te stellen voor effectieve inzetbaarheid.

De lange termijn doelstelling (2050) van dit thema is om, in een wereld die door technologische ontwikkelingen steeds lastiger te doorgronden wordt en waarbij de rol van kunstmatige intelligentie in verhouding tot die van de mens steeds groter wordt, mensen die werken in - of gerelateerd aan de luchtvaart of ruimtevaart te helpen op een effec- tieve en plezierige manier hun taken te kunnen blijven uitvoeren. Op middellange termijn (2035) zorgen wij dat men- sen die werken in de luchtvaart de regie behouden over hun werk, dat door technologische ontwikkelingen sterk beïn- vloed wordt. Wij zorgen er voor dat kunstmatige intelligentie op een effectieve en mensvriendelijke manier geïnte- greerd wordt in het mens-machine team - waarbij kunstmatige intelligentie zich aanpast op de mens, in plaats van andersom. Dit maakt het mens-machine team als geheel sterker, krachtiger, capabeler, flexibeler en robuuster – en daarmee duurzamer. Tot 2025 (korte termijn) leveren wij richtlijnen voor de implementatie van state-of-the-art tech- nologie zoals AI en XR in de luchtvaart, gebaseerd op een langetermijnvisie met betrekking tot automatisering en mens-machine interactie in de werkomgeving. Wij leveren daarnaast de middelen om te toetsen of aan de richtlijnen wordt voldaan. De richtlijnen zullen verbijzonderd zijn naar toepassingsgebied en werkomgeving. Denk aan kantoor, cockpit of controlestation. Naast objectieve metingen aan effectiviteit en efficiëntie van taakuitvoering – door het team van mens en technologie als geheel – zullen ook objectieve en subjectieve metingen worden ingezet om de bele- ving van de mens vast te stellen.

3.2.3 Resultaten 2022

In 2022 is de naam van het programma gewijzigd van ‘Mens, Technologie en Maatschappij’ (MTM) naar ‘Impact op Mens en Maatschappij’. Ook is de afbakening aangescherpt en is de structuur van het programma grondig herzien. Hierbij is ‘Klimaatimpact en adaptatie’ ondergebracht is bij programma ‘Klimaatneutrale Luchtvaart’ (zie 3.1) en ‘Mens-machine teaming’ is komen te vervallen als lostaand onderdeel binnen een programma. Ook is ‘Het inpassen van de derde dimensie in de stedelijke infrastructuur’ samengevoegd met ‘Luchtvaart en (lokale) kwaliteit van leven’. Volledig nieuw zijn de onderdelen ‘Maatschappelijk debat over luchtvaart op basis van feiten’ en ‘Stakeholder com- municatie gebruikmakend van de laatste inzichten en technologieën’.

Oud	Nieuw
Klimaatimpact en adaptatie	Vervallen, nu onderdeel van KLV
-	Nieuw: Maatschappelijk debat over luchtvaart op basis van feiten
Luchtvaart en (lokale) kwaliteit van leven & Het inpassen van de derde dimensie in de stedelijke in- frastructuur	Samengevoegd tot: Brede welvaart en kwaliteit van le- ven
-	Nieuw: Stakeholder communicatie gebruikmakend van de laatste inzichten en technologieen
Mens-machine teaming	Vervallen, afhankelijk van domein onderdeel van o.a. VCO, O&A, FASP

De veranderde afbakening heeft ook gevolgen voor de rapportage van projecten.

Conform de nieuwe afbakening zijn onder anderen de volgende resultaten behaald binnen de genoemde projecten:

MEDIATOR

Mediator doet onderzoek naar de interactie tussen bestuurder en intelligente systemen. Dit wordt gedaan door het maken van een systeem dat in een auto gebouwd is, welke autonoom kan rijden en zelf kan bepalen in welke situatie het geschikter is om de mens te laten sturen en in welke situatie het geschikter is om de auto de volledige controle te laten hebben. Het systeem heeft gereden hebben in Zweden en Italië, de voor- een nadelen zijn in kaart gebracht en een safety inschatting is gemaakt. NLR heeft een bijdrage geleverd door een kleinschalige proef waarin hersenactivi- teit onderzocht wordt als factor om de staat van de mens in te schatten, of de mens snel de controle over kan nemen wanneer het systeem dat vraagt. En NLR draagt bij aan het inschatten van de veiligheidsaspecten van zo’n auto als boven beschreven.

In het afgelopen jaar is de NLR-proef met hersenactiviteit geheel afgerond en de veiligheidsinschatting bijna; deze laatste loopt nog door in de eerste maanden van 2023. Voor NLR is in dit project belangrijk om de vergelijking te kun- nen maken tussen luchtvaart en het automotive domein, zodat we van elkaar kunnen leren.

In 2022 is een presentatie op de "14th International ACM Conference on Automotive User Interfaces and Interactive

Vehicular Applications” gegeven over het EEG-experiment.

GREENPORT2050 (2021-2023)

GREENPORT2050 is een Europees project binnen het Clean Sky 2-programma (2014-2024) en binnen het programma- onderdeel Technology Evaluator (TE) in het bijzonder. GREENPORT2050 is de opvolger van CLAIRPORT. Clean Sky 2 TE is een evaluatieplatform binnen het Clean Sky 2-programma. Zijn hoofdtaak is het evalueren van milieueffecten van vliegtuigtechnologieën die in dat programma worden ontwikkeld, opdat aan de hand hiervan de Clean Sky 2-bijdrage aan Europese milieudoelstellingen (in elk geval op het gebied van geluid, CO2 en NOX) en maatschappelijke doelstellin- gen kan worden bepaald. De voornoemde technologieën worden ontwikkeld en gegroepeerd tot zogenaamde con- cepttoestellen door de Europese vliegtuigindustrie in het Clean Sky 2-programma. TE zal deze concepttoestellen eva- lueren op drie complementaire niveaus:

• Vliegtuigniveau;

• Vliegveldniveau;

• Luchttransportniveau.

De doelstellingen van GREENPORT2050 zijn het evalueren van milieueffecten tot 2050 van Clean Sky 2-vliegtuigtech- nologieën op vliegveldniveau en (op basis van deze evaluaties) het leveren van adviezen/‘boodschappen’ aan de be- langrijkste belanghebbenden (inclusief passende communicatiemiddelen).

Resultaten: Ten behoeve van de evaluaties op vliegveldniveau en in lijn met het (in 2021 opgestelde) assessment-pro- cess baseline heeft GREENPORT2050 in 2022 luchthavensimulaties uitgevoerd voor Amsterdam Airport Schiphol, Rome Xxxxxxxxx Xxxxxxx, Xxxxxxxxx Xxxxxxx Xxxxxxx, Xxxxxxxx Xxxxxxx xx Xxxxxxxx Xxxxxxx Xxxxxxx alsmede voor het generieke vliegveld CAEPport. De simulatieresultaten vormen de basis voor de geluid- en emissieberekeningen. Voor het faciliteren van deze berekeningen heeft GREENPORT2050 het in CLAIRPORT ontwikkelde rekenplatform uitge- breid. De uiteindelijke (in 2023 te genereren) geluid- en emissie-effecten van vliegtuigtechnologiëen uit Clean Sky 2 op vliegveldniveau dragen bij aan informatievoorziening over impact van luchtvaart op de leefomgeving. Het rekenplat- form biedt mogelijkheden om geluid- en emissieberekeningen op vliegveldniveau efficiënt uit te voeren.

3.3 Veilige en Concurrerende Operatie (VCO)

Figuur 3.3.1 - NARSIM Tower Simulator, gebruikt in het ITARO project om bouwstenen verder te ontwikkelen richting implementatie die relevant zijn voor Programma Luchtruimherziening.

3.3.1 Waardepropositie

Wij helpen overheden, luchtvaartsector en samenleving om luchtvaartoperaties concurrerend te laten zijn, en de ci- viele en militaire luchtvaart en samenleving veiliger te maken. Dankzij de ontwikkelde kennis, technologieën, pro- ducten en diensten uit dit programma dragen wij bij aan:

• het verlagen van de kosten per vliegbeweging;

• het vergroten van de capaciteit van het luchtruim;

• het maximaliseren van de betrouwbaarheid en veerkracht van luchtvaartoperaties;

• het inzichtelijk maken van de effecten op de veiligheid als gevolg van veranderingen en introductie van nieuwe technologieën; en

• de ontwikkeling van methodes om vernieuwingen in operaties en technologie te kunnen testen, valideren en certificeren.

Het programma heeft impact op de volgende gebieden:

• een veilige luchtvaartoperatie, d.w.z. risico’s zijn bekend en worden continu beheerst tot een maatschappelijk

acceptabel niveau;

• een competitieve luchtvaartsector en industrie, d.w.z. een kostenefficiënte operatie en veerkracht in bedrijfsvoe- ring en luchtvaartoperaties; en

• een optimale en efficiënte inzet van het luchtruim om de luchtruimcapaciteit te verhogen in relatie tot de opera- tionele behoefte.

Met het onderzoek dat binnen VCO wordt uitgevoerd wordt beoogd om diverse bouwstenen van het Programma Luchtruimherziening verder te ontwikkelen richting implementatie.

3.3.2 Doelstellingen

In 2050 zal de decentralisering van luchtruimgebruikers (personal vehicles) doorgevoerd zijn, inclusief een verre- gaande verandering in vliegtechnologie en operaties (bijv. elektrische/waterstof voorstuwing, onbemande luchtvaart, ruimtevaartecosysteem). Daarbij zullen geheel nieuwe operationele concepten en businessmodellen moeten integre- ren met hogere samenlevingsnormen en betrouwbaarheidseisen. We hebben producten, methodes en technologie ontwikkeld die toegepast worden door onze stakeholders om deze innovaties in technologie en operatie op een vei- lige, betrouwbare en concurrerende manier te realiseren.

Kijkend naar 2030 is de eerste stap van de luchtruimherziening gereed en voorzien wij een verdere integratie van luchtruimgebruikers, zowel nationaal als internationaal. Daarnaast zal verduurzaming van de luchtvaart de nodige ver- anderingen in operaties, technologie en luchtruimgebruik met zich meebrengen. We zullen bijdragen aan deze ontwik- kelingen door het beschikbaar maken van methodes en producten, ondersteund door data-gedreven inzichten in kos- ten en veiligheidsprestatie. We dragen bij aan het ontwerpen en valideren van mens-machine samenwerking in AI- gebaseerde en autonome systemen voor beslissingsondersteuning aan verkeersleiders en vliegers tijdens hun taakuit- voering.

Aan het einde van de strategieperiode, in 2025, hebben we het volgende bereikt:

• Een dienst en/of product om operationele kosten van de luchtvaartoperatie inzichtelijk te maken, en te advise- ren in besparingsstrategieën en effecten daarvan door te rekenen.

• Een raamwerk waarmee wij verschillende luchtvaartsystemen kunnen beoordelen op de veerkracht van mens, technologie en bedrijfsvoering, en verbeterkansen identificeren om de veerkracht te verbeteren.

• We zijn in staat om complexe automatisering, autonomie, artificial intelligence in de luchtvaartoperatie te beoor- delen op veiligheidsprestatie, met specifiek aandacht voor de samenwerking tussen mens en deze technolo- gieën.

• We hebben kennis, faciliteiten en methodes ontwikkeld ten behoeve van het veilig integreren, introduceren en certificeren van nieuwe technologie gerelateerd aan bijvoorbeeld vliegtuigontwerp, -gebruik, verkeersleiding.

• Wij ontwikkelen effectieve methodes, faciliteiten en processen om veiligheidsdata en informatie te delen en inzichtelijk te maken met als doel het inzichtelijk maken van de effecten op de veiligheid als gevolg van veranderingen en introductie van nieuwe technologieën en concepten. Wij ondersteunen het beenutten van nieuwe soorten data(bronnen) waardoor een sneller en rijker inzicht ontstaat in veiligheidstrends in het luchtvaartsysteem.

• Wij identificeren concrete verdere integratiemogelijkheden van diverse luchtruimgebruikers en operaties (civiel, militair, bemand/onbemand, ruimtevaartecosysteem) en ontwikkelen kennis en technologie om de luchtruimca- paciteit voor diverse gebruikers en hun missies efficiënt in te kunnen zetten.

3.3.3 Resultaten 2022

De onderzoeksprojecten die onder VCO vallen zijn gestructureerd qua kennisopbouw op basis van de volgende cate- gorieën:

1. Kostenreductie en verhoging veerkracht van de operatie;

2. Verhoogd luchtruim capaciteit/integratie/gebruik; en

3. Verbetering veiligheid van het luchtvaartsysteem.

Gedurende 2022 zijn de categorieën geherdefinieerd om het onderzoek beter te positioneren tegenover de behoeftes van de ministeries:

1. Verbeteren operationele processen en bedrijfsvoering;

2. Versterken aanpassingsvermogen;

3. Ondersteuning beleid en regelgeving; en

4. Inzicht in en vergroten van toepasbaarheid nieuwe technologie en procedures.

Voor het behoud van consistentie tussen het activiteitenverlsag 2022 en het onderzoeksplan 2022 is er voor gekozen om nog te rapporteren op basis van de oude categorisering.

Kostenreductie en verhoging veerkracht van de operatie

In het kader van Europese projecten is er gewerkt aan XXXXX, waarbij er op de NARSIM validatie-experimenten zijn gedaan met ATCOs voor twee doelen: 1) de evaluatie van een tweetal technical enablers (zowel statische als dynami- sche ondersteuning tools) en 2) de evaluatie van de procedurele enabler “cognitieve flexibiliteit concept” .

Er is intern NLR onderzoek gedaan naar de effecten van voeding op vermoeidheid (vitamine preparaten) en naar de mogelijkheden om op non-intrusieve manier vermoeidheid bij operators te kunnen meten (via EOG en EEG). Tenslotte is het potentieel van goedkope videocamera’s onderzocht voor het registreren van fysiologische stress. Deze resulta- ten zijn nog niet positief.

Het Europese project ALBATROS is in oktober gestart, gericht op het verbeteren van de veerkracht van klimaatvriende- lijke vliegtuigen, het verhogen van de veiligheid en overlevingskansen bij het optreden van gevaren en noodsituaties tijdens de vlucht, en het optimaliseren van de menselijke prestaties bij crisis beheersing op vliegvelden.

Verhoogd luchtruim capaciteit/-integratie/-gebruik

Voor het Europese project ITARO zijn er in 2022 diverse project exercities uitgevoerd. Het project richt zich op het uit- voeren van experimenten op het NARSIM platform, in de eerste instantie met focus op de TMA operatie met bovenge- noemde conceptelementen, en in de tweede instantie uitgebreid met ACC en en-route sectoren voor integratie van aspecten van cross-border arrival management (XMAN) en andere elementen voor het plannen van arrival- en depar- ture operaties. Er werden twee real time simulatie (RTS) exercities op NARSIM voorbereid en uitgevoerd met deel- name van vier verkeersleiders en diverse simulator piloten. De tweede RTS campagne op NARSIM werd eind decem- ber afgerond. Tevens werd er een Fast Time Simulatie studie uitgevoerd en gerapporteerd. Deze studie diende ter voorbereiding op de APERO vluchtnabootsersimulaties die met vier verkeersvliegers werd uitgevoerd en werd onder- steund door een verkeersleider. Tenslotte werd een vliegproevencampagne met onze Cessna Citation-II voorbereid, samen met Honeywell Inc (USA), voor de ontwikkeling en levering van een Flight-deck interval Management (FIM avionica, met DLR (Duitsland). alsmede met de LVNL en Groningen Airport Eelde. Dit FIM avionica systeem werd ge- test, geïnstalleerd en geïntegreerd in het NLR laboratoriumvliegtuig. Samen met het DLR Falcon 2000 vliegtuig als lea- der werd een succesvolle meetcampagne voorbereid en uitgevoerd in de TMA van Groningen Airport Eelde.

De resultaten van al deze validatiewerkzaamheden worden in 2023 gerapporteerd.Xxx xx XXXXXX en APERO validatie

exercities alsmede van de Citation-II vliegproeven werden video’s gemaakt en gepubliceerd.

Voor het Europese project DREAMS zijn er testvluchten uitgevoerd met een Increase Second Glide Slope (ISGS) op Twente airport, met name om de operationele haalbaareid te toetsen. Dit concept draagt bij aan

alternatieve manieren om te landen als een toekomstige oplossing die minder belastend is voor het milieu en voor minder geluidshinder van landende vliegtuigen zorgt voor nabijgelegen (woon)gebieden bij een vliegveld.

Verbetering veiligheid van het luchtvaartsysteem

In het Europese project SAFEMODE, wat is gericht op het vastleggen van menselijke elementen / aspecten van menselijke elementen en hun inter-actie met andere componenten / elementen van de systemen, om de veiligheid van maritieme en luchtvaartoperaties te verbeteren, heeft het NLR met name gewerkt aan de ontwikkeling en valida- tie van het gebruik van de SHIELD database. In deze database worden geanalyseerde incidenten en ongelukken in luchtvaart en scheepsvaart opgeslagen. Er is een human factors taxonomie ontwikkeld voor het analyseren van voor- vallen. De SHIELD database is gevalideerd door de partners in het project. Text mining applicaties zijn ontwikkeld waarmee in incidenten rapporten resilience herkend kan worden. Er is geëxperimenteerd met het gebruik van func- tional near-infrared spectroscopy (fNIRS), om de menstale staat van de operator in te schatten. Tenslotte is een use- case uitgewerkt voor de toepassing van AI in multiple remote tower omgevingen.

In het Europese project SAFEMODE is de human factors taxonomie in SHIELD aangepast, er is documentatie geschre- ven voor het correct gebruik van de taxonomie in voorvalsanalyse, de databasestructuur en de interface voor connec- tie met de HMI in e-HURID zijn aangepast. In samenwerking met de Universiteit van Amsterdam is er gewerkt aan

uitlegbaarheid van text mining resultaten. Twee papers over de SHIELD database en Natural Language Processing voor analyse van incidenten zijn afgemaakt voor de 2022 European Safety and Reliability Conference (ESREL). Questionnai- reresultaten voor de validatie van SHIELD zijn verwerkt en gerapporteerd in deliverable D2.8. De SHIELD database wordt door de stakeholders erkend als een belangrijke innovatie voor het leren van veiligheidsvoorvallen in veilig- heidsmanagement, met name in de maritieme sector. Tevens is de active learning use case voor het herkennen van resilient gedrag in veiligheidsvoorvallen afgerond en opgenomen in D2.8. Namens NLR is gepresenteerd op het SAFE- MODE Final Event over de SHIELD database, natural language processing en een low-fidelity simulatie aanpak voor een use case over AI in een remote tower. Een paper over SHIELD is ter review opgestuurd naar het tijdschrift Safety (MDPI).

Voor het interne NLR project Data & Platform zijn er eerdere ontwikkelingen op het gebied van anomaly detection met behulp van Machine Learning op FDM data gedaan. Daarnaast is een analyse gedaan om de verhouding te vinden tussen abnormale vluchten (detectie met ML) en vluchten die onstabiel waren (afwijkingen van SOP’s). Verdere ont- wikkelingen op het gebied van grond radar event detectie waarbij nadruk is gelegd op het ontwikkelen van een algo- ritme voor het bepalen van de Closest Point of Approach tussen twee radar tracks op de grond. Resultaten van deze studies zijn gepresenteerd voor GMST Schiphol (grond radar event detectie) en EASA SAFE 360 2022 (anomalous flights detection).

Voor het interne NLR onderzoeksproject naar veilig operationaliseren van AI en ML in luchtvaartoperaties is er een

rapport “Safety and certification of artificial intelligence and increasingly autonomous systems in air transport” (NLR- TR-2020-445) opgesteld. Het behandelt literatuur en studierichtingen voor veilige invoering van AI/ML in de lucht- vaart. Safety risk simulation en explainability van AI systemen is uitgewerkt voor een ACAS Xa use case. ACAS Xa is een potentiële opvolger van XXXX XX. In tegenstelling tot de regelgebaseerde logica van XXXX XX is de beslissingsbasis van ACAS Xa een tabel, waarvan de waardes bepaald zijn door een soort van reinforcement learning (off-line dynamic pro- gramming voor Xxxxxx decision processes). Safety risk simulatie evalueert ACAS Xa via simulatie en evaluatie van een groot aantal encounters en het gedrag van ACAS Xa in combinatie met sensorfouten en variabiliteit in pilootgedrag.

Om de beslissingen van ACAS Xa uit te leggen is er een nieuwe visualisatie ontwikkeld, die sets van encounters combi- neert met simulatie van ACAS Xa en pilootrespons. De High-level Expert Group on AI is een Europese studiegroep die ethics guidelines en een Assessment List voor Trustworthy AI (ALTAI) heeft opgesteld. De bruikbaarheid van deze AL- TAI voor de luchtvaart is bestudeerd.

Voor het Europese project SORT ondersteunde NLR NATS in enkele PWS-concept voorbereidingszaken. Voor Schiphol werd gekeken naar de zogeheten ‘aircraft type checker’ informatie, een input naar het Time Based Separatie systeem gebaseerd op PWS. Uit de data-analyse bleek dat ook te Schiphol er soms een onduidelijkheid bestaat tussen het vliegtuig type dat formeel in het vliegplan vermeld staat (en in de systemen komt) en het geduide vliegtuigtype dat via ADS-B data binnenkomt. Dit is een input data en veiligheidsprobleem waarvoor het TBS systeem een oplossing nodig heeft. NLR rapporteerde over de Machine Learning (ML) werkzaamheden uitgevoerd in 2021 en afgerond in 2022. Dit betrof een ML modellering van de ‘Time-to-Fly’ naar de threshold en m.b.t. ‘Runway Occupancy Time (ROT)’ schattin- gen vanaf de 4 NM afstand tot aan de baan drempel van Schiphol. Resultaten van deze studies werden met NATS (UK) gedeeld in een workshop. Er wordt nog gewerkt aan een concept om de ontwikkelde ML-modellen te kunnen meene- men in de operatie van de verkeersleiders. NLR heeft daarnaast meegewerkt aan het opstellen van nieuwe edities van het zogeheten Demonstratie Plan (DEMOP) en het bijbehorende Communicatie plan. Tevens werd al een eerste opzet gemaakt van het resultaat rapport, het zogeheten Demonstratie Rapport (DEMOR), waarvoor door LFV een eerste bij- drage werd aangeleverd. NLR is de overall project coördinator en verzorgde alle formele projectmanagement bijeen- komsten, zoals reviews en voortgangssessies, en interacties met de SESAR Joint Undertaking (SJU), alsmede de disse- minatie en communicatiezaken. Op de SESAR Innovations Day te Boedapest van 5-8 Dec’22 werd een VLD3-SORT pos- ter presentatie gegeven.

Op het gebied van helikopterveiligheid heeft NLR naast het bijhouden van de ontwikkelingen binnen de Rotorcraft Committee (X.XXX) de positie in het European Safety Promotion Network – Rotorcraft verstevigd door toe te treden als één van de drie coördinatoren van dit netwerk. Hierdoor wordt het zicht op en de kennis van vliegveiligheid voor helikopteroperaties verbreed. Binnen het specialist team Technology is deze kennis vertaald naar de toekomstige be- hoefte en is een voorstel opgesteld om de veiligheid proactiever te verbeteren. Daarnaast is de opgedane rotorcraft

veiligheidskennis vertaald naar nieuwe toepassingsdomeinen. Dit heeft bijvoorbeeld geleid tot het inzicht dat Vortex Ring State effecten ook kunnen optreden bij (e)VTOL configuraties en in hoeverre deze inzichten meegenomen moe- ten/kunnen worden in (bijvoorbeeld Urban Air Mobility) stadsplanningsprocessen, (provinciale) luchthavenbesluiten en vergunninggeverlening en beleidswerk vanuit het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat.

Voor het interne NLR project “prestatie gebaseerd toezicht” kijkt NLR naar het opstellen van overzicht met methoden en tools die bij ICAO, EASA en nationale autoriteiten beschikbaar zijn om toezicht te ondersteunen. Vervolgens is ge- start met de ontwikkeling van nieuwe methoden voor het ondersteunen van Performance Based Oversight (PBO) in de bemande luchtvaart. Bestaande methoden en tools voor toezicht zijn beschreven en geanalyseerd. Er is gestart met de ontwikkeling van een methode voor prestatie gebaseerd toezicht met de volgende mogelijkheden:

• Bepaling van de complexiteit van Onder Toezicht Staande (OTS) organisaties;

• Beoordeling van de volwassenheid van het veiligheidsbeheersysteem van OTS-organisaties;

• Prioritering van risico’s o.b.v. veiligheidsprestatie indicatoren en - doelstellingen;

• Bepaling van een veiligheidsrisicoprofiel en risicoscore van OTS organisaties;

• Bepaling van het type toezicht en de benodigde frequentie toezichtmomenten;

• Identificatie van de belangrijkste risicogebieden voor audits en inspecties.

Rapport NLR-TR-2022-088 “Towards performance based oversight” is opgesteld. Het beschrijft de status van ontwik- keling en implementatie, methodes, tools en best practices, rondom PBO.

3.4 Ontwikkeling van Lucht- en Ruimtevaartuigen (OLR)

Figuur 3.4.1 - Titaan rib aangemaakt door middel van 3-D Directed Energy Deposition Metaal printen in het kader van het EU MANTA project

3.4.1 Waardepropositie

Dit NLR programma bouwt voor bedrijven, overheid en autoriteiten kennis op over innovatieve producten en hun ont- wikkelmethoden voor lucht- en ruimtevaartuigen. De producten en methoden onderscheiden zich door hun functio- naliteit en eigenschappen, korte time to market of time to battlefield, tegen optimale kosten. Met deze kennis worden en/of blijven Nederlandse bedrijven een aantrekkelijkere (toe)leverancier van luchtvaart- en ruimtevaartproducten, daarmee bijdragend aan competitiviteit en werkgelegenheid. De onderscheidende functionaliteit en eigenschappen van de producten sluiten aan bij (inter)nationale doelstellingen voor vergroting van de duurzaamheid en voor een vei- liger samenleving.

3.4.2 Doelstellingen

NLR wil kennis ontwikkelen om de Nederlandse lucht- en ruimtevaartindustrie in staat te stellen in de periode 2025- 2050 een concurrerend aandeel te hebben in de ontwikkeling en productie van de volgende generatie emissiearme

vliegtuigen, in programma’s voor de volgende generatie helikopters, in nieuwe kleine satellieten, lanceerders en ruim- tevaarttoepassingen, en in nieuwe vliegende concepten. Al deze ontwikkelingen moeten aansluiten bij de regionale, nationale en Europese doelstellingen en de doelstellingen van wereldwijde klanten. Daarnaast wil NLR kennis opbou- wen om Defensie te ondersteunen bij de evaluatie van militaire luchtvaartuigen ter ondersteuning van de aanschaf van nieuwe types en de beoordeling van effecten van nieuwe technologieën op de luchtvaartveiligheid. Voor zowel civiele als militaire autoriteiten bouwt NLR kennis op over aanpassingen aan de regelgeving als gevolg van de invoe- ring van innovatieve technologieën.

De kennis die NLR ontwikkelt richt zich op de belangrijkste resultaten tijdens de ontwikkeling van lucht- en ruimte- vaartuigen, waarin een Nederlands product opgenomen kan zijn en/of die relevant zijn voor Defensie, te weten: eisen, ontwerp, maken, test, certificatie, en het ontwikkelproces zelf (system engineering).

Systems engineering

Test

Certificatie

Maken

Ontwerp

Eisen

Kennis ontwikkeling lucht- en ruimtevaarvaartuigen

De subdoelen zijn:

• Eisen: Opbouwen van kennis over eisen aan en over het volledige conceptontwerp van toekomstige en in ontwikkeling zijnde vliegtuigen en ruimtevaartuigen en hun operationeel gebruik, met in het bijzonder aandacht voor de nieuwe functionaliteit en verbeterde eigenschappen van de potentiele Nederlandse producten en de interfaces van deze producten; inclusief methoden om deze kennis te verwerven.

• Ontwerp: Ontwikkelen van mogelijke (multi-functionele) ontwerpen van potentiele Nederlandse producten, inclusief bijbehorende innovatieve maakconcepten, ontwerpmethoden, en geavanceerde (multi-disciplinaire) berekeningsmethoden en -methodieken ter versnelde en verbeterde evaluatie van ontwerpen.

• Maken: ontwikkelen van maakmethoden van concept tot en met productie met het oog op potentieel Nederlandse producten, inclusief virtuele evaluatie (virtual manufacturing), automatisering en digital twins voor maken zonder fouten, voor productafhankelijke maaksnelheid en tegen optimale kosten.

• Certificatie: ontwikkelen van nieuwe en aangepaste regelgeving, certificatiemethoden en middelen om de methoden uit te voeren, inclusief virtuele certificatie.

• Test: ontwikkelen van geavanceerde testmethoden, inclusief testopstelling en testartikelen, inclusief virtueel testen.

• Systems engineering: ontwikkelen van digitale methoden die voor meerdere ontwikkelingsresultaten kunnen worden gebruikt, zoals digital thread, veilig samenwerken.

Doelstellingen en hun planning van de OEMs en grote gebruikers in de lucht- en ruimtevaart zijn leidend voor de plan- ning van de subdoelen. De ontwikkelingen gaan in de richting van nieuwe operaties, zoals klimaatneutraal vliegen, aanpassingen van bereik, en informatiegedreven operaties. In de nieuwe lucht- en ruimtevaartuigen is daarvoor inte- gratie van nieuwe functionaliteit nodig met nieuwe onderdelen en aangepaste eigenschappen van bestaande onder- delen, waarbij veiligheid, energieverbruik en lichtgewicht voorop staan. Daarbij is er een trend van elektrificatie en versterking van de communicatie. Grotere productievolumes voor bepaalde types vragen om geautomatiseerde fabri- cagemethoden, waarbij nog resterende defecten snel geïdentificeerd en gediagnosticeerd worden.

De Europese OEMs in de luchtvaart willen emissiearme regionale en grote verkeersvliegtuigen tot middellange afstand vanaf 2035 op de markt brengen. Passend bij hun ontwikkelpad wil NLR op de korte termijn (2025) de kennisopbouw over innovatieve producten en innovatieve design-build-test processen demonstreren, met digitalisering van de keten en inachtneming van circulariteit. Verschillende fysieke en virtuele demonstrators laten innovatieve producten en kos- teneffectieve ontwikkelmethoden zien, met een korte doorlooptijd en verminderd ontwikkelrisico, geschikt voor de versnelde ontwikkeling van de volgende generatie lucht- en ruimtevaartuigen. In het bijzonder betreft dit (geschaalde of ware grootte) demonstrators van (bewegende) vleugeldelen, rompdelen, en/of staartdelen van verkeersvliegtuigen en van de bijbehorende ontwikkelmethoden met technologiegereedheid tot TRL 5 passend bij het ontwikkelpad van de OEMs.

Voor de grote vliegtuigen voor de middellange tot lange afstand wordt de start van een nieuw commercieel vliegtuig- programma in de periode 2040-2050 verwacht. NLR wil daarbij de kennis opgedaan voor de kleinere emissiearme

vliegtuigen inzetten en aanpassen (vanaf 2025). Daarnaast ontwikkelt NLR de kennis die speciaal voor de grote vlieg- tuigen van toepassing is, zoals kennis over nieuwe vliegtuigconfiguraties (2022-2030).

Op korte termijn wil NLR deelnemen aan het EU Next Generation Rotorcraft Technologies programma, waarbij nieuwe concepten voor helikopters worden ontwikkeld voor onder meer militaire toepassing. NLR ondersteunt hier- mee defensie.

Op korte termijn (tot 2025, 2030) wil NLR bijdragen aan het robuuster maken van kleine satellieten en NLR wil hier- voor subsystemen ontwikkelen die kleine satellieten effectiever, efficiënter,duurzamer en betrouwbaarder maken. Instrumenten aan boord van kleine satellieten, die door de Nederlandse Industrie worden ontwikkeld, helpen maat- schappelijke problemen op te lossen (bv metingen aan klimaatverandering of meten van vervuiling in de atmosfeer, zee of land) of helpen bij het realiseren van een commercieel doel.

NLR wil defensie kunnen ondersteunen bij cyber security aspecten die invloed hebben op de luchtwaardigheid van (met name) militaire luchtvaartuigen.

Tot 2022 bestudeert NLR de MTCHOE (Military Typecertificaathouder Organisatie Expositie) processen en adviseert defensie over integratie van cyber security aspecten in deze processen. Daarvoor leert NLR van de standaardisatie op dit gebied in het civiele domein. Denk hierbij aan de Eurocae standaarden ED-202A, ED-203A en ED-204A.

Na 2022 wil NLR defensie ondersteunen bij de ontwikkeling van nieuwe procedures en tools die de cyber security vali- datie als onderdeel van het luchtwaardigheidscertificatie proces ondersteunen

De planning voor entry-into-service van andere nieuwe lucht- en ruimtevaartuigen is veelal niet bekend. Dat betreft onder andere regionale en grote verkeersvliegtuigen van niet-Europese OEMs, zakenvliegtuigen, helikopters, tiltrotor- vliegtuigen, onbemande platformen en militaire vliegtuigen. In de ruimtevaart betreft het satellieten (micro, klein, grotere segmenten van grote, constellaties van kleine), en lanceerders (klein, waaronder AirLaunch; en groot, waaron- der Ariane VI). De Nederlandse industrie moet altijd gereed zijn om nieuwe producten aan te bieden. NLR wil hiervoor continu kennis opbouwen, aangepast aan de nieuwste technologische ontwikkelingen en kansen op de markt.

3.4.3 Resultaten 2022

Direct Energy Deposition (DED) is een methode voor Additive Manufacturing met een grote vrijheid in ontwerpen voor lichtere metalen constructies en met minimale verspilling van materiaal. Het instellen van procesparameters op NLR’s DED faciliteit is onderzocht in het Smart Industry 3-D kompas project van Nederlandse, noordelijke samenwerkings- verbanden. Veel instelparameters bleken afhankelijk van de temperatuur en de instellingen zullen dus tijdens het maakproces aangepast moeten worden. Ook een systeem voor het monitoren van het maakproces is onderzocht. Ook hierbij zijn veel parameters instelbaar. Om optimale instellingen te krijgen liggen er dus nog uitdagingen. Niettemin zijn de eerste prototypes geprint met DED. In het Europese ASSET project is dunwandig aluminium met DED geprint.

In het Europese MANTA project zijn met NLR’s DED-faciliteit titanium ribben geprint voor een multi-functionele flap demonstrator, die nog beproefd zal worden.

Het gewicht van metalen vliegtuigconstructies wordt veelal sterk bepaald door de gewenste vermoeiingseigenschap- pen van de constructie. De snelheid waarmee vermoeiingscheuren groeien is daarbij een belangrijke karakteristiek. In het Europese PROF-2 project zijn twee karakteristieken voor deze snelheid gevonden die een betere correlatie leveren dan de gebruikelijk twee karakteristieken. Met deze nieuwe karakteristieken en de bijbehorende in PROF-2 ontwik- kelde probabilistische modellen kan vermoeiing nauwkeuriger voorspeld worden, waarmee de weg naar lichtere me- talen constructies geopend wordt. Partners in dit onderzoek waren onder andere GKN Fokker, Lagerwey Wind (turbi- nes windmolens), Airbus en KAI.

In het Nederlandse EFRO Smart Rotors project, met partners Airborne, KVE Composites en Stichting RHIA, heeft het NLR een snelle ontwerpmethode opgeleverd voor composieten propeller- en rotorbladen voor elektrische vliegtuigen en drones. Hiermee zijn nieuwe bladontwerpen gemaakt voor verbeterde efficiëntie en geluid. In windtunnelmodel- len zijn realistische, geschaalde propellers, rotoren en fans van luchtvaartuigmotoren nodig voor het onderzoek van nieuwe voortstuwingsconcepten. NLR heeft zijn vaardigheden op het gebied van geschaalde propellers verder

ontwikkeld voor composieten fanbladen van ultra-high bypass ratio (UHBR) motoren (in het Europese PropMat pro- ject met Airbus) en voor tilt rotors (in ATTILA met Xxxxxxxx), beide op windtunnelschaal. In combinatie met de in- bouw van steeds meer en geavanceerde instrumentatie kunnen windtunneltesten zo nauwkeuriger resultaten opleve- ren over de efficiëntie en geluidsproductie van nieuwe vliegtuigen met deze voorstuwingsconcepten.

De ontwikkeling van een composieten zijsteun van een landingsgestel voor grote vliegtuigen met GKN Fokker in het Europese HECOLAG project is afgerond met een succesvolle TRL 5 review van het herontwerp. Het herontwerp uit 2022 is een aanpassing van een eerder ontwerp dat gemaakt en getest is. Door het composiet wordt 18% gewicht be- spaard ten opzichte van het aluminium equivalent. In het Europese STUNNING project heeft het NLR contactloze over- dracht van ethernet-signalen voor passagiers door een composiet vloerpaneel ontwikkeld en gedemonstreerd in een proefopstelling, als veilig en flexibel alternatief voor bedrade verbindingen.

Voor het maken van thermoplast vezelversterkte composiet constructiedelen, heeft NLR in het Europese STUNNING project een levenscyclusanalyse van het maken van de huid van een thermoplast koolstofvezel versterkte romp uitge- voerd, op basis van het in 2021 uitgevoerde maakproces voor ’s werelds grootste stuk thermoplast huid. De resultaten worden gebruikt om duurzaamheid en kostenbesparingen in de productie van een lichtere, thermoplast romp te be- palen voor korte- en middellange afstandsvliegtuigen.

In het Nederlandse Luxovius project is nieuw malmateriaal onderzocht voor hoog-temperatuur thermoplasten als al- ternatief voor duur, gespecialiseerd staal. Het maakproces van het thermoplast is aangepast en is aangetoond met een klein L-profiel. Bij kleine oplages biedt het nieuwe malmateriaal een kostenvoordeel.

Ook is het aan elkaar lassen van thermoplast delen onderzocht. In Luxovius is de invloed van lagere lastemperatuur op laskwaliteit en sterkte in kaart gebracht. Mogelijk kan de lastemperatuur in het industrieel proces op basis van dit on- derzoek aangepast worden. In STUNNING is NLR’s simulatie van het warmtetransport tijdens conductielassen geverifi- eerd in samenwerking met GKN Fokker. NLR heeft inductielassen aangetoond op het niveau van de eerste twee stap- pen van TRL 3 in de Airbus methodologie. De monitoring van het lasproces met optische glasvezels is onderzocht in het Europese Sustainair project. Met de optische glasvezels in een groef kan goed gemonitord worden, wat zonder groef niet lukte door de druk die nodig is bij het lassen.

In Sustainair zijn mogelijkheden voor duurzamere productie van thermoplast onderzocht. Voor geshred 1e generatie thermoplast PPS weefsel is in samenwerking met Saxion Hogeschool een alternatief maakproces van 2e generatie PPS weefsel ontwikkeld. De lasbaarheid door inductielassen wordt nog onderzocht.

In het kader van digitalisatie van de ontwikkelketen is in HECOLAG een digitale tweeling van het resin transfer moulding proces voor composiet constructiedelen ontwikkeld, dat onder andere in dat project gebruikt is. Deze digi- tale tweeling draagt bij aan efficiëntere productie met minder afval. In het Europese AGILE 4.0 project, met onder an- dere GKN Fokker, zijn multidisciplinaire methoden ontwikkeld op basis van surrogaatmodellen en evolutionaire opti- malisatiemethoden. De methoden zijn toegepast voor constructief ontwerp van de flap en voor plaatsing van elektro- nicacomponenten binnen een systeemcompartiment.

In het Europese MANTA project is een modulaire testopstelling ontwikkeld voor het efficiënt constructief testen van twee verschillende innovatieve kleppen: een klepje aan een winglet en een multi-functionele flap, waar anders twee testopstellingen gemaakt zouden zijn.

Op het gebied van certificatie heeft het Europese RoCS project voorlopige richtlijnen ter consultatie voorgelegd met een manier waarop vliegsimulatie toegepast kan worden als vervanging en/of aanvulling van vliegproeven in de certi- ficatie van helikopters en tiltrotors.

Op het gebied van environmental management zijn in het Europese EASIER project modellen van radiated en con- ducted emissies in de aandrijving van een elektrisch vliegtuig ontwikkeld en gevalideerd in het EMC-lab. In het Euro- pese ADENEAS project zijn modellen voor communicatie over elektriciteitskabels uitgebreid en gevalideerd voor mo- dems en om overspraak tussen kabels te bepalen.

Binnen het OLR programma is intensief samengewerkt, gericht op producten van de Nederlandse lucht- en ruimte- vaartindustrie: met Nederlandse toeleveranciers, inclusief midden- en kleinbedrijf, tot en met de Europese en interna- tionale vliegtuigbouwers in de toeleveringsketen van de Nederlandse toeleveranciers. Daarbij is ook samengewerkt met de Nederlandse universiteiten en hogescholen.

Voorziene ruimtevaartprojecten voor kleine satellieten bleken volledig zonder programma-financiering uitgevoerd te kunnen worden. De geplande ondersteuning van Defensie heeft via het FASP programma plaatsgevonden. De eerste Clean Aviation projecten, gericht op emissiearme regionale en grote verkeersvliegtuigen tot middellange afstand vanaf 2035, zijn eind 2022 gestart of starten begin 2023.

3.5 Operationele Beschikbaarheid (OB)

Figuur 3.5.1 - Autonomous Robot for Blade Inspections (ARBI) opstelling bij Logistiek Centrum Woensdrecht. Bron: Vliegende Hollander 10 juni 2022.

3.5.1 Waardepropositie

De gebruiker van een platform richt zich op het maximaliseren van de inzet van het platform. Daarvoor is het van es- sentieel belang de beschikking te hebben over hoogwaardig en direct inzetbaar materieel.

De uitdaging is om de inzetbaarheid te waarborgen tegen beheersbare kosten, het verminderen van de downtime, te voldoen aan de wet- en regelgeving, waarbij duurzaamheidsaspecten een steeds prominentere rol gaan spelen door de verandere wereld.

We helpen industrie, onderhoudsbedrijven en operators in het civiele en militaire luchtdomein met het ontwikkelen en toepassen van innovatieve oplossingen waarmee op duurzame en concurrerende wijze onderhoud, inspecties en reparaties kunnen worden gepland en uitgevoerd, of zelfs geheel kunnen worden voorkomen. Onze kennis, ervaring en ideeën op deze gebieden zetten wij ook in binnen andere sectoren, zoals duurzame energie. NLR draagt zo bij aan het optimaliseren van de materiële beschikbaarheid en kosteneffectieve inzet van vliegtuigen, helikopters, drones, windturbines en andere complexe systemen. Hierdoor neemt de concurrentiekracht van bedrijven toe en verbetert de operationele effectiviteit van de krijgsmacht.

3.5.2 Doelstellingen

In 2050 zijn vliegtuigen beschikbaar op elk gewenst moment en daarvoor plannen vliegtuigen hun eigen onderhoud, bestellen ze zelf de reserveonderdelen en wordt onderhoud duurzaam, naar behoefte en grotendeels geautomati- seerd door robots uitgevoerd. NLR heeft hiervoor methodes, producten en/of technologieën ontwikkeld welke toege- past worden door de industrie, onderhoudsbedrijven en operators.

Om dat te bereiken hebben we in 2035 duurzame en innovatieve oplossingen ontwikkeld die aangeven wanneer het vliegtuig welk onderhoud nodig heeft. Deze zijn bruikbaar voor de industrie om te integreren in hun vliegtuigen en gekoppeld aan geavanceerde onderhoudssystemen in de hangaar, zoals onze geautomatiseerde inspectiesystemen en reparatiemethodieken. De balans tussen mens, organisatie en machine wordt hierin sterk meegenomen voor de ge- wenste operationele beschikbaarheid.

In 2030 kunnen we de operationele beschikbaarheid vergroten door het combineren en analyseren van alle relevante gebruiks- en onderhoudsdata in digital twins waarin explainable AI en andere moderne technieken toegepast worden. Essentiele data is hierbij afkomstig uit ons built-in aircraft predictive maintenance product. Het resultaat kan vervol- gens gebruikt worden in innovatieve Systemen voor het optimaal plannen, organiseren en uitvoeren van onderhoud.

Gebaseerd op de kennis opgebouwd in dit programma heeft NLR aan het einde van de strategieperiode, in 2025, een aircraft health monitoring product passend bij moderne onderhoudsconcepten. Complementair hebben we een digital twin ontwikkeld van een elektrisch vliegtuig waarmee het operationele gebruik en het resulterende benodigde onder- houd nauwkeurig in kaart gebracht kan worden. Concepten en technieken om te komen tot een modern trainingssys- teem voor het opleiden van onderhoudspersoneel zijn uitgewerkt en deels geëvalueerd. Daarnaast zijn methoden om de acceptatie en inbedding in de organisatie te vergroten onderzocht en beschreven.

In 2025 zijn we bovendien in staat om inspectie- en reparatiemethoden aan composieten vliegtuigonderdelen te ont- wikkelen, te certificeren en automatisch uit te voeren.

3.5.3 Resultaten 2022

Het programma Operationele Beschikbaarheid heeft drie impactbijdragen geïdentificeerd:

1. Concurrentiepositie van operators versterken door onderhoud(stechnieken) beheersbaarder en goedkoper maken,

2. Effectiviteit van MinDef verbeteren door inzetbaarheid van militaire platforms te verhogen,

3. Onderhoud vergroenen en verspilling verminderen door onderhoudsbehoefte te verkleinen en onderhoudsplanning te verbeteren.

Het eerste thema ‘concurrentie versterken’ wordt grotendeels ingevuld door het BrightSky project. Er is veel aandacht voor duurzaamheid en de overheid stimuleert dit dan ook via het Mobiliteitsfonds. Opleidings- en kennisinstituten en partijen uit de sector hebben dan ook de handen ineen geslagen om innovaties te ontwikkelen om zo de internatio- nale concurrentiepositie van Nederland te verstevigen. Het R&D consortium BrightSky, welke bestaat uit 12 partners, is hier een prachtig voorbeeld van. Xxxxxxxxx zich richt op de volgende onderzoeksgebieden:

1. Smart MRO, gericht op innovatieve inspectie- en reparatietechnieken

2. Slimme beschikbaarheid, gericht op digitale tools voor besluitvorming met behulp van voorspellend onderhoud en technieken voor inspectie op afstand

3. Slimme autonome air side, gericht op digitale en autonome bagageafhandeling

4. Slimme toegang, gericht op AI en sensortechnologieën voor nauwkeurige en autonome veiligheidscontroles

5. Slimme training, gericht op een digitale cockpitsimulator voor trainingsdoeleinden op het gebied van vliegtuigonderhoud.

De werkzaamheden zijn in 2022 gestart en lopen door tot 2025. Eind 2022 zijn meerdere uitingen in de media versche- nen over de start van Xxxxxxxxx, waaronder een artikel in de Aviation Week.

Kennisopbouw om de effectiviteit van MinDef verbeteren door inzetbaarheid van militaire platforms te verhogen vindt hoofdzakelijk plaats binnen het onderzoeksprogramma Instandhouding Militaire Luchtvaartuigen (IML). Binnen IML wordt kennis opgebouwd met betrekking tot innovatieve materialen, instandhoudingstechnologieën en -concep- ten voor militaire wapensystemen en gericht op de instandhouding van het airframe, systemen in vliegtuigen en voortstuwingssystemen. In 2022 is onderzoek verricht naar eigenschappen en gedrag van innovatieve materialen tij- dens productie van deze materialen en bij extreme belastingen. Verder is aandacht besteed wat nodig is om inspec- ties en reparaties in de toekomst efficiënter uit te kunnen voeren. Vervolgens is gekeken hoe de voorspelbaarheid van

het uit te voeren onderhoud en resterende levensduur verbeterd kan worden en is ook aandacht besteed aan de mo- dellering (corrosie, scheurgroei, etc.) en het gebruik van data hierbij.

Het derde thema is onderhoud vergroenen en verspilling verminderen door onderhoudsbehoefte te verkleinen en onderhoudsplanning te verbeteren. Hoewel veel projecten een duurzaamheidsaspect hebben voert NLR in 2022 nog geen projecten uit die zich specifiek richten op het vergroenen van onderhoud. In 2023 worden in overleg met sta- keholders projecten gedefinieerd om deze impactbijdrage in te vullen.

In 2022 heeft afstemming met de verschillende stakeholders bij de overheid en bij de industrie plaatsgevonden. Het programma heeft media-aandacht gekregen via publicaties over ARBI in de Vliegende Hollander, Aviation Week en NLR kanalen zoals de website en LinkedIn.

3.6 InformatieGestuurd Optreden (IGO)

Figuur 3.6.1 - De IGO propeller

3.6.1 Waardepropositie

We ondersteunen de Nederlandse overheid bij het versneld transformeren van hun operationele concepten & sys- temen naar informatie-gestuurd opereren met focus op het tactische en operationele niveau binnen het lucht- & ruimtedomein. We zetten onze kennis onder andere in bij het vernieuwen en versnellen van datavergaring, -analyse, - verwerking tot informatie, het verbeteren van informatievisualisatie en bij het ontwikkelen of implementeren van middelen ter ondersteuning van besluitvorming. Het doel is daarbij dat deze processen sneller gaan en de besluiten beter onderbouwd en efficiënter tot stand komen. Dit doen we samen met research en industriële partners en het levert Nederland een operationele voorsprong op.

3.6.2 Doelstellingen

In 2050 is Nederland één van de koplopers binnen NATO en EU op het gebied van IGO, waarbij NLR een erkende auto- riteit is op het gebied van lucht- en ruimteoptreden in een multidomein informatiegestuurde omgeving (inclusief het cyberdomein). Daartoe hebben we met autonome AI in C2 (Command & Control) (deel-)systemen gezorgd dat de mens ontlast wordt van tijdrovende processen en cognitief ondersteund wordt bij het maken van beslissingen. Voor- waarde voor IGO en multidomein optreden is de beschikbaarheid van een robuust en flexibel (zelf informatie- gestuurd) netwerk om met superieure snelheid en nauwkeurigheid informatie te analyseren, filteren en verspreiden. Dit netwerk wordt in 2050 NATO-breed operationeel ingezet. Wij zullen daarin hebben bijgedragen met kennis over AI, cyber standaarden, procedures, processing technologie en hardwareontwikkeling en -beproeving.

In 2030 hebben we een aantal operationeel inzetbare tools beschikbaar gemaakt voor verschillende stappen in het IGO-proces. Als voorbeeld hebben we, samen met een industriële partner, een geavanceerde sensor gebouwd die ge- detailleerde hyperspectraal data verzamelt en direct verwerkt tot informatie. Deze informatie zal realtime worden gefuseerd met andere informatie ter ondersteuning van de interpretatie van het gecombineerde “beeld”. Versprei- ding van deze informatie over robuuste, gedecentraliseerde netwerken met een veelvoud aan nodes zal beproefd

worden in een virtuele omgeving van een stelsel van battlelabs, waaronder NLR Cerebro. Daarbij spelen ook offen- sieve en defensieve cyber aspecten een rol. In diezelfde omgeving testen we verschillende decision support tools waarbij AR/VR-visualisatie en inzet van AI een prominente rol spelen.

Om bovengenoemde doelstellingen te realiseren hebben we in 2025 de beschikking over “technology demonstrators” op basis van eigen ontwikkelingen en systemen uit de markt. Zo hebben we Cerebro volledig operationeel en gekop- peld aan het secret CFBL netwerk waardoor we met battlelabs uit andere domeinen kunnen samenwerken. In Cerebro hebben we ook de eerste omgeving beschikbaar voor het testen van decision support concepten en het demonstreren van AR/VR technology in (Air)C2 toepassingen. In voorbereiding op de komst van autonome sensorsystemen, testen we in Cerebro hoe dergelijke “pre-processed information flows van sensor-nodes” het best in de intel-chain opgeno- men, gecontroleerd (C2) en beveiligd (cyber) kunnen worden. Tevens hebben we een compact high-end data (AI) pro- cessing unit ontwikkeld op basis van OEM componenten, deels eigen software ontwikkeling en eigen certificeringsbe- proevingen. Deze is beschikbaar voor “live” testen in lucht- en ruimtetoepassingen op het gebied van on-sensor pro- cessing. Het programma IGO heeft een sterke samenhang met programma 7, Future Air & Space Power en er zal steeds afstemming plaatsvinden over de activiteiten binnen de twee programma’s. XXX richt zich in eerste instantie op de data en informatie stromen en de besluitvorming die deze ondersteunen.

3.6.3 Resultaten 2022

In 2022 zijn kennisopbouw-activiteiten uitgevoerd binnen de volgende onderwerpen:

• L2009 – Automated Cyber Operations

• L1919 – Automatiseren van het Inlichtingenproces (AIP)

• L1805 – Sensing in a Networked Environment (SiaNE)

• KIA Veiligheid GGSA

• IenW Aardobservatie

Informatiegestuurd optreden betekent onder andere het tijdig nemen van beslissingen op basis van actuele, relevante en accurate informatie. Automatisch analyseren van ruwe data zoals videobeelden van een drone, kan hieraan bijdra- gen als dit informatie levert die geschikt is voor het nemen van beslissingen en het ondernemen van acties. Het proof- of-concept systeem dat in L1919 onderzocht is, is hier een voorbeeld van: dit system detecteert automatisch video- segmenten die de aandacht vragen van een video screener.

Van de Defensieprogramma’s zijn L1805 en L1919 afgerond in 2022, terwijl L2009 in 2023 afgerond zal worden. De genoemde Defensieprogramma’s dragen allen bij aan doelstellingen van het IGO-programma, maar zijn geïnitieerd voor de start van het programma (januari 2022). Met Defensie is onderzocht welke nieuwe IGO-onderwerpen door

NLR zouden moeten worden opgepakt, wat geleid heeft tot nieuwe Defensieprogramma’s – voor de periode 2023 tot 2026 – die verder bijdragen aan de doelstellingen van het IGO-programma.

Daarnaast is vanuit het programma bij verschillende gelegenheden acte de présence gegeven, waaronder op beide edities van het door Defensie georganiseerde evenement Innovation in Defence. In april is daar de NLR-visie met be- trekking tot Informatiegestuurd Opereren (IGO) gepresenteerd en in december het onderwerp Multidomein Opereren (MDO) in relatie tot het IGO-programma en het Programmatisch Werken als geheel.

Voor het Ministerie van IenW is in het kader van het kennisprogramma Aardobservatie kennis opgebouwd over de verwerking en toepassing van hyperspectrale en hoog resolutie SAR satellietdata. Daarnaast is er een start gemaakt met de ontwikkeling van een kennisprogramma Missie Space voor het Ministerie van JenV, waarbij aandacht is be- steed aan AI technieken voor object detectie en de systeem architectuur van satelliet data management. Aandacht zal besteed worden aan de verdere harmonisatie van beide kennisprogramma’s.

3.7 Future Air & Space Power (FASP)

Figuur 3.7.1 - Future Air & Space Power kenmerkt zich door een integrale en gecombineerde inzet van effecten in het lucht en ruimte domein

3.7.1 Waardepropositie

Nederland moet voor zijn burgers een veilig land blijven om te wonen, te werken en te leven. Het pareren van dreigin- gen staat daarom centraal bij de beveiliging van de Nederlandse en Europese samenleving. Wij dragen oplossingen aan voor de ministeries van Defensie en Justitie en Veiligheid zodat ze hun taken effectief kunnen uitvoeren en de in- zetgereedheid van de manschappen en de weerbaarheid tegen nieuwe dreigingen in het lucht- en ruimtedomein kun- nen verhogen. Hiermee verbeteren we het aanpassingsvermogen en slagkracht van de krijgsmacht, veiligheidsdien- sten en politie en maken we de samenleving veiliger. Een optimaal getraind- en presterend personeelsbestand stelt de overheid in staat te anticiperen op de veranderende buitenwereld.

3.7.2 Doelstellingen

NLR ondersteunt de Nederlandse Defensie- en Veiligheidsoverheid in de gehele levenscyclus van haar materieel en personeelsopleiding en -training. Dit is niet gebonden aan een tijdsbestek; we doen dit heden ten dage en ver na 2050 nog steeds. Wij focussen onze ondersteuning op het verbeteren van het aanpassingsvermogen en slagkracht van de krijgsmacht, veiligheidsdiensten en politie ten behoeve van een veilige samenleving. Onderstaande figuur toont naast deze hoofddoelstelling acht subdoelen.

Nederlandse industrie handvatten geven om ontwerp en productie van complete D&V systemen te realiseren en in toelevering te voorzien aan internationale industrieën

Defensie ondersteunen bij het opzetten, uitvoeren en rapporteren van testen, trainingen en oefeningen

Defensie ondersteunen bij de levenscyclus van simulatieomgevingen mbt training en CD&E toepassingen

Ontwikkeling van innovatieve opleidings- en trainingsconcepten en de bijbehorende trainingsmedia en technologie

Verbeteren van de adaptiviteit en slagkracht van de krijgsmacht, veiligheidsdiensten en politie tbv een veilige samenleving

Opbouwen, borgen en verspreiden naar stakeholders van gevalideerde, up-to-date kennis van de huidige en toekomstige operationele omgeving en het dreigingslandschap

Verbeteren van platformprestaties en -bescherming (all air & space platforms & effectors), zowel operationeel als bij materieelverwerving

Kennisopbouw gericht op effective input voor het versnellen en verbeteren van besluitvormingsprocessen (link met IGO)

Kennisopbouw en onderzoek naar toekomstige FASP doctrines en CONOPs

Overzicht subdoelen en werkstromen

Het programma FASP is onderverdeeld in tien werkstromen (Product-Dienst-groepen/kennisgebieden), welke direct gekoppeld zijn aan de kennisbasis van de diverse afdelingen. Onderstaande matrix geeft aan welke werkstromen bij- dragen aan de realisatie van elk van de subdoelen.

	Subdoelen FASP / Werkstromen	OIW	EOV	MPD	SPA	FTS	CES	TRA	SIM	TEL	CPH
1	Kennisopbouw en onderzoek naar toekomstige FASP doctrines en CO- NOPs	x	x	x	x			x	x
2	Kennisopbouw gericht op effective in- put voor het versnellen en verbeteren van besluitvormings-processen (link met IGO)	x	x	x	x			x	x
3	Verbeteren van platformprestaties en -bescherming (all air & space plat- forms & effectors), zowel operationeel als bij materieel verwerving	x	x	x	x	x	x		x	x	x
4	Opbouwen, borgen en verspreiden naar stakeholders van gevalideerde, up-to-date kennis van de huidige en toekomstige operationele omgeving en het dreigingslandschap	x	x		x				x		X

5	Ontwikkeling van innovatieve oplei- dings- en trainingsconcepten en de bijbehorende trainingsmedia en tech- nologie	x	x					x	x
6	Defensie ondersteunen bij de levens- cyclus van simulatie-omgevingen mbt training en CD&E toepassingen	x	x		x	x		x	x	x	x
7	Defensie ondersteunen bij het opzet- ten, uitvoeren en rapporteren van testen, trainingen en oefeningen	x	x	x	x	x	x	x	x
8	Nederlandse industrie handvatten ge- ven om ontwerp en productie van complete D&V systemen te realiseren en in toelevering te voorzien aan in- ternationale industrieën	x	x		x			x	x	x	x

OIW Operations Support & Weapon system performance EOV Electronic Warfare

MPD Mission Planning & Debrief SPA Space

FTS Flight Test Support CES Certification Support SIM Simulation for Training TRA Training

TEL Thermo-Elasticity & Loads CPH Computational Physics

Overzicht doelstellingen per werkstroom

Doelen werkstroom OIW & EOV

Lange termijn tot 2050:

• NLR draagt met haar kennis, kunde en faciliteiten bij aan de verbetering van de slagkracht (materieel, inzet, effectiviteit en survivability) en het aanpassingsvermogen van de krijgsmacht, veiligheidsdiensten en politie. Daarbij worden de vraagstukken vanuit het perspectief van een multi-domein en genetwerkte omgeving benaderd. Hiervoor worden links gelegd naar de programma’s IGO, OA, OLR en OT.

Doelstellingen tot 2035:

• We valideren, ontwikkelen en testen Future Air & Space Power-concepten (doctrines en CONOPS) in goed bevei- ligde simulatieomgevingen, waaronder het battlelab Cerebro. In periode 2025-2035 ondersteunen we de minis- teries van Defensie en Justitie en Veiligheid door het oplossen van diverse multi-domein, informatiegestuurde vraagstukken (operationeel en materieelverwerving). Deze vraagstukken bestrijken de gehele militaire besluit- vormingsketen.

• We ondersteunen bij het inkaart brengen van de (toekomstige) operationele omgeving, de dreigingssystemen en de technologische ontwikkelingen en de operationele analyse daarvan.

• We ondersteunen en adviseren bij de behoeftestelling, materieelaanschaf, invoering en instandhouding van (wapen)systemen met domeinkennis en passende research- en testfaciliteiten.

• We ondersteunen bij de evaluatie en verbetering van de prestaties en bescherming van de huidige en nieuwe generatie wapen- en beveiligingsystemen (platforms, effectors en sensors) via veldtesten en met goed beveiligde (hoog-realistische) simulatieomgevingen, waaronder WEST en EWF (Weapon Engagement Simulation Tool en Electromagnetic Warfare Framework respectievelijk)

Hiervoor worden links gelegd naar de programma’s IGO, OA, OLR, OLR en OT.

Doelstellingen tot 2025:

• We onderzoeken (de eisen voor) de verbeterde bescherming en inzet van de huidige (wapen)systemen, met een focus op CLSK platformen, maar ook ten behoeve van het CZSK en CLAS domein.

• We ondersteunen en adviseren bij de aanschaf van luchtwapen, - sensor en - EOV systemen in de nabije toe- komst voor het CLSK jachtvliegtuig, de helikopters, de (transport)vliegtuigen en het onbemande platform, inclu- sief potentiele Directed/High Energy Weapons en Cyber-Electromagnetic Activity middelen.

• Ook onderzoeken we de problem & solution space voor de nationale luchtverdediging, in het bijzonder de (hy- personic) Ballistic Missile Defence en (lokale) bestrijding van drones.

• In de periode 2021-2025 bouwen we verder aan een ‘full-spectrum mission level simulation’ omgeving en aan diverse EOV en OIW research faciliteiten voor Development -, Operational - en Test & Evaluation (D/OT&E), veri- ficatie en validatie, ontwikkeling en zekerstelling van detectie en tegenmaatregelen en daarnaast reprogramming capaciteiten/autonomie voor Electronic Support, - Defence en - Attack systemen.

• In de periode 2021-2025 demonstreren we met ons battlelab Cerebro een aantal Future Air & Space Power-con- cepten als deel van een multidomein, informatiegestuurde organisatie. Het ontwikkelen van Decision Support tools op zowel tactisch als operationeel vlak speelt daarbij een belangrijke rol. Hierbij fungeert het FASP pro- gramma ook als een enabler voor het programma IGO en vice versa.

• We onderzoeken en dragen bij aan de ontwikkeling van Autonomous Collaborative Platforms, zoals Adversary Air en Loyal Wingman.

Bij bovenstaande werkzaamheden (over de gehele periode) wordt gebruikgemaakt van een scala aan onderzoeksfacili- teiten en (synthetic) simulatieomgevingen.

Doelen werkstroom Space:

Tot 2050:

• We ondersteunen operationele Joint All Domain Operations (JADO) concepten met space als enabling domein voor observatie (ondersteuning informatiepositie), navigatie (navigeren in een contested omgeving) en beveiligde satellietcommunicatie.

Tot 2035:

• Bijdragen aan een internationale constellatie waarin Nederland eigen infrastructuur (sensor, effector, platform en data/informatieverwerking) levert i.s.m. Nederlandse industrie.

Tot 2030:

• We helpen bij het versterken van het omgevingsbewustzijn in de ruimte door kennisopbouw en technologieontwikkeling binnen Space Domain Awareness (sensoren in space en op de grond en informatieverwerking) zodat militaire operaties effecties gepland en uitgevoerd kunnen worden.

Tot 2025:

• We ontwikkelen in-orbit onderzoeksmissies ter voorbereiding op operationele inzet voor space-based electronic signal intelligence (MILSPACE2 (2022)) en multi-spectral sensorchain intelligence zoals een in-orbit demonstrator (op Bartolomeo in 2024).

Doelen werkstromen Training & Simulatie (gecombineerd)

Tot 2050:

• NLR draagt met haar kennis en kunde bij aan innovatieve trainingsconcepten, interventies, tools en simulatiemiddelen die zorgen voor een optimaal getraind en optimaal presterend personeelsbestand dat de overheid in staat stelt te anticiperen op de veranderende buitenwereld

Tot 2035:

• We ontwikkelen en testen Future Air & Space Power-concepten in een goed beveiligde omgeving met het battlelab Cerebro. In de periode 2025-2035 ondersteunen we de ministeries van Defensie en Justitie en Veiligheid door het oplossen van diverse multi-domein, informatiegestuurde onderzoeksvragen en operationele vraagstukken waarbij de menselijke operator een andere rol gaat krijgen door voortgaande autonomie van platformen en systemen. Deze vraagstukken bestrijken materieelaanschaf, opleidings- en trainingsconcepten, missieplanning en debrief, CD&E, tot en met de gehele militaire besluitvormingsketen.

• We dragen bij aan de transitie van CLSK naar een 5e generatie Air & Space Force met een optimaal opgeleid, getraind en fit personeelsbestand door ontwikkeling en ondersteuning bij de implementatie van nieuwe, meer gepersonaliseerde manieren van opleiden, trainen en oefenen en onderzoek te doen naar innovatieve interventies teneinde menselijke prestaties te optimaliseren en te verbeteren.

• Wij dragen zorg voor state-of-the art kennis op het gebied van trainingstechnologie. Daarmee stellen wij Defensie in staat om fit for purpose trainingsomgevingen te specificeren en ondersteunen wij bij de aanschaf en het efficiënt en effectief gebruik daarvan.

Hiervoor worden links gelegd naar de programma’s IGO, VCO en IMM .

Tot 2025:

• We ondersteunen defensie bij de ontwikkeling en instandhouding van CD&E en simulatieomgevingen.

• In de periode 2021-2025 demonstreren we met ons battlelab Cerebro een aantal Future Air & Space Power-con- cepten als deel van een multi-domein informatiegestuurde organisatie. Hierbij fungeert het FASP programma ook als een enabler voor het programma IGO en vice versa.

• We leveren optimale ondersteuning bij de verwerving, implementatie en het gebruik van bijvoorbeeld de Multi-

Ship Multi-Type (MSMT) Helicopter Simulation Training Capability,de NH90 Full Mission Flight Trainer (FMFT) MR1 upgrade en de vervanging van de initiële vliegopleidingscapaciteit (PC-7)

• We onderzoeken en ontwikkelen moderne Modelling & Simulation as a Service (MSaaS) concepten en distribu-

xxx xxxxx technologieen voor meer efficiënte inzet en (her)gebruik van trainingsmiddelen. We onderzoeken en ontwikkelen cross domain security technologieën die het mogelijk moeten maken om gerubriceerde simulatie- en trainingsystemen te gebruiken in joint en combined 5th generation Airpower missie training & battlelab omge- vingen.

• We onderzoeken mogelijkheden voor learning analytics en leerecosystemen om gepersonaliseerde, adaptieve opleiding en training mogelijk te maken.

• We ontwikkelen concepten om de inzetbaarheid van LVC (Live-Virtual-Constructive) technologie te vergroten en daarmee flexibele, effectieve training en mission rehearsal realiseren en CD&E voor 5th generation Airpower en Decision Support te faciliteren.

• We ondersteunen de modernisering van de opleiding van het onderhoudspersoneel bij de KMSL en de inzet van moderne trainingstechnologie daarbij.

• We onderzoeken de mogelijkheid om on-the-job training van onderhoudspersoneel te vervangen door training met virtuele trainingsmiddelen, dat doen we voor de operator en voor de luchtvaartautoriteit. We leveren specifieke mathematische modellen voor representatief vlieggedrag en besturing van wapensystemen voor gebruik in (trainings)simulatoren.

Doelen werkstroom FTS

Tot 2050:

• We realisatie van een gevalideerde virtuele omgeving voor de Flight Test Engineer. Hiervoor worden links gelegd naar de programma’s OLR en OT.

Tot 2035:

• We realiseren een volledige non-intrusief en modulaire set aan FTI voor alle platformen. Hiervoor worden links

gelegd naar de programma’s OLR en OT.

Tot 2025:

• We ontwikkelen flexibele FTI systemen die het mogelijk maken om voor alle platformen en systemen de benodigde informatie te verzamelen

• We supporten de uitvoering van oefeningen/trainingen waar gebruikt gemaakt wordt van FTI systemen door kant-en-klare FTI datasets aan te leveren

• We ondersteunen en adviseren bij de uitvoering van (flight) testen van wapensystemen

Doelen werkstroom CES

Tot 2050:

• NLR ontwikkelt nieuwe methoden en werkstromen om het certificatietraject sterk in te korten, met gelijkbljvend of hoger veiligheidsniveau

Tot 2035:

• Innovatieve oplossingen vragen om innovatieve luchtwaardigheidsregels, NLR stelt deze voor met aandacht voor een gelijkblijvend of hoger veiligheidsniveau

Tot 2025:

• We ondersteunen defensie bij het realiseren van luchtwaardige systemen, zowel in de fase van het eisen stellen als in het aantonen van luchtwaardigheid, en leiden defensiepersoneel hierin ook op.

Doelen werkstroom CPH:

Tot 2050:

• Deelname in next generation high powered all-electric platforms besturings- en stabilisatie-architecture integration in the battlefield in consortium met defensie en nationale industrie.

Tot 2035:

• Kennis- en ervaringsniveau voldoende ontwikkeld om in consortium met defensie en nationale industrie mid- life-update van 5th generation platform integration in the battlefield te ondersteunen op het gebied van besturings- en stabilisatie-architecture. Deze platformen vereisen steeds meer actieve stabilisatie besturing en zijn geconstrueerd van steeds lichtere composieten. Met name onbemande platformen.

Tot 2025:

• Actively Stabilised Platforms & Structures: Aero-servo-elastisch onderzoek aan legacy en toekomstige militaire platformen. Het doel van deze werkstroom is het ontwikkelen van aeroservoelastische platformsimulatiemodellen op basis van fysische modellerings- en surrogate modelling-technieken. Aangezien op termijn de trend vanuit de industrie lijkt te worden om steeds meer onderhoud en ondersteuning naar zich toe te trekken en als gevolg daarvan steeds minder kennis van hun systemen te delen met of beschikbaar te stellen aan gebruikers, moet er gezocht worden naar (alternatieve) methodieken om de benodigde systeemkennis op te bouwen zonder te beschikken over gedetailleerde (in dit geval structureel dynamische) modelleringen van systemen. Dit geldt in het bijzonder voor gebruikers die om strategische redenen niet (volledig) afhankelijk kunnen zijn van fabrikanten. Onderzoek is van belang voor het integreren en beoordelen van modellen voor simulatie- en trainings-doeleinden en biedt de nationale industrie een handvat om deel te nemen in internationale samenwerkingsverbanden.

Hiervoor worden links gelegd naar de programma’s KLV, OLR, OB en OA.

Doelen werkstroom TEL:

Tot 2050:

• Deelname in 6th generation high powered all-electric platforms PTMS architecture integration in the battlefield in consortium met defensie en nationale industrie.

Tot 2035:

• Kennis- en ervaringsniveau voldoende ontwikkeld om in consortium met defensie en nationale industrie mid- life-update van 5th generation high powered more-electric platforms PTMS architecture integration in the battlefield te ondersteunen in samenwerking met of voor OEM.

• We leveren ondersteuning voor instandhouding van wapensystemen door onderzoek naar structurele belasting en geven adviezen die leiden tot een betere beschikbaarheid en inzetbaarheid.

Tot 2025:

• Power Thermal Management Systems (PTMS) onderzoek voor militaire legacy en toekomstige platformen. Het doel van dit onderzoek is inzicht te krijgen in vermogens- en warmte-beheersing van militaire platformen om de vermogens- en warmte-footprint tijdens operationele inzet van het platform te beheersen. In het kader van deze werkstroom worden samenwerkingsverbanden met nationale en internationale krijgsmachten en industrie opgezet. Een voorbeeld hiervan is de EDF call Power & Thermal van Avia Aero. Dit is spin-off van het DMO-FARPM programma.

Hiervoor worden links gelegd naar de programma’s KLV, OLR en OB.

3.7.3 Resultaten 2022

In 2022 zijn kennisopbouw activiteiten uitgevoerd binnen de volgende onderwerpen:

• L1901 - Tactische Datalinks

• L1906 - Counter-UAS

• L1907 - Joint Cyber ElectroMagnetische Activiteiten in Militaire Operaties (CEMA)

• L1917 - 5th Gen Stressors

• L1918 - Operationele Inzet en Wapensysteemprestaties (OIW)

• L1921 - Surface Based Air and Missile Defence (SBAMD)

• L2013 - Effectieve energiewapens

• L2015 - Elektronische Oorlogsvoering

• L2019 - Militair Gebruik van de Ruimte

• L2027 - Operationele inzet en instandhouding F35

• L2118 - LVC Joint en Combined Airpower

• L2201 - Leerecosysteem op maat

• L2203 - Future Vertical Lift

Binnen de onderstaande FASP werkstromen zijn de volgende resultaten (op hoofdlijnen) behaald.

• OIW - Operations Support & Weapon system performanceVanwege de inzet van diverse platformen in het operationele theater zijn meerdere dreigingsanalyses uitgevoerd en zijn er diverse TRM-updates uitgebracht die deze inzetten hebben ondersteund. Tevens zijn er analyses uitgevoerd van de operationele inzetten in 2022 met een focus op het toepassen en het ontzeggen van airpower. Naast deze werkzaamheden is gewerkt aan de geplande werkzaamheden, waaronder het verrichten van een relevante technology watch, de nieuwe taken van de MQ-9, de upgrade van de Apache, het onderzoeken van strategische lucht-grondbewapening en het aanschaffen in de toekomst van dedicated SEAD/DEAD bewapening. Er zijn verder diverse modellen ontwikkeld of verbeterd, waaronder modellen in het domein van hypersonics, satellieten en multi-mode sensoren.

• Binnen het Surface Based Air and Missile Defence (SBAMD) programma zijn diverse onderzoeksactiviteiten uitgevoerd. Zo is de Radar Cross Section (RCS) modellering verfijnd en is een relevante dreiging doorgerekend. Er is een aantal alternatieve ontwerpkeuzes toegevoegd en de impact op de RCS is bepaald. Er heeft een tweede jamming- en mitigatietest plaatsgevonden op Defensieterrein. Hierbij is een brede verzameling aan legacy en moderne stoortechnieken beproefd op een radarsysteem, welke een input vormt voor mogelijke mitigerende maatregelen. Tot slot is de use case voor de studie naar de meerwaarde van de CLSK SMART-L ELR voor Ballistic Missile Defense (BMD) toepassingen verder uitgewerkt.

• Aan het begin van het jaar heeft er een hele reeks aan High Energy Laser testen plaatsgevonden op drones en onderdelen daarvan. Dit was een samenwerking tussen het NLR en de Belgische RMA. Daarnaast is een testcampagne uitgevoerd naar het effect van HEL op een specifieke operationele sensor. Naar aanleiding van de resultaten zijn er aanvullende testen bedacht en wordt binnen defensie gezocht naar meer xxxxxxxx.Xx veiligheidsprocedures voor het gebruik van HEL buiten zijn vormgegeven en er zijn plannen gemaakt voor een demonstratie test buiten. Er zijn gesprekken gevoerd met een bedrijf om eventueel een kant en klare laser te leveren voor de testen. Dit scheelt een hoop in de xxxxxxxxx.Xx NATO werkgroep SCI-316 High Energy Laser Weapons: Quantifying the impact of Atmospherics and Reflections is een aantal keer bijgewoond en daarbinnen heeft een buitentest plaatsgevonden over een aantal kilometers land en water. De propagatieresultaten daarvan worden in de groep geanalyseerd en gedeeld.

• Als onderdeel van de strategische samenwerking tussen het Ministerie van Defensie en het Ministerie van Justitie en Veiligheid op het gebied van Counter-Unmanned Aircraft Systems (C-UAS) is er bijgedragen aan verdere versterking van onderdelen van het Nederlandse C-UAS beschermingsmodel. Concreet zijn er o.a. bijdragen geleverd aan (1) het verbeteren van inzicht in de prestaties van sensor en effector systemen, (2) het aanvullen van een overzicht met informatie over UAS en C-UAS systemen, (3) het visualiseren en modelleren van C-UAS systeemprestaties, (4) het verbeteren van interoperabiliteit van C-UAS systemen, (5) het inzichtelijk maken van de besluitvormingsmomenten, (6) het testen van specifieke interventiemethoden,

(7) het opstellen van een overzicht van interventietechnieken en achterliggende modellen, en (8) het

uitvoeren van experimenten om de prestaties van C-UAS systemen te kunnen verifiëren. Als onderdeel van de activiteiten is deelgenomen aan de NATO Technical Interoperability Exercise 2022 om kennis te verzamelen over interoperabiliteit van C-UAS systemen en om verbeterd inzicht te krijgen in de effectiviteit en werking.

• Electronic Warfare/F-35 Reprogramming: de doorontwikkeling van ESM/EA modellen en dreigingsmodellen. Onderdeel van de dreigingsmodellen zijn early warning radars en SAMs Verder is intensief gewerkt aan fusion algoritmes zowel op kinematisch vlak als identificatievlak. Aanvullend is kennisopbouw gedaan bij de Frisian Lightning III oefening op gebied van Electronic Warfare performance in de praktijk. Deze kennis wordt onder andere ingezet voor validatie van modellen.

• Operationele Analyse en Tactieken: de modellering in WEST van o.a. C2/datalink, airborne radars en SAM modellen. Deze modellen zijn input voor IADS use case waarbij onderzoek gedaan is op gebied van wapeninzet en tactische simulatie. Verder is kennisopbouw uitgevoerd bij oefening Frisian Lightning III op gebied van tactieken en wapeninzet, welke gebruikt kan worden onder ander voor modelvalidatie.

• Smart Mission Planning en Debrief: afronden van de search planner en toevoegen van (SAR) sensor planning. De search planner kan gebruikt worden voor bepalen van locaties van dreigingssystemen op basis van last known position. Deze informatie kan gebruikt worden voor smart planning en sensor planning. Aanvullend is een opzet gemaakt voor een weapon planner. Een eerste aanzet is gedaan tot het gebruik van passive radar data in Smart Mission Planning algoritmes.

• Suitability: het verkrijgen van gegevens op tailniveau voor verbeteren van de instandhouding. Hiervoor zijn databronnen ontsloten en kunnen indicatoren afgeleid worden voor Situational Awareness op gebied van instandhouding. Verder zijn Aircraft On Ground (AOG) met elkaar vergeleken en gekeken naar de operationele impact. Aanvullend is voor Low Observable onderhoud onderzoek gedaan naar methodieken voor inschatten van schade op de signatuur.

EOV - Electronic Warfare

• Hoogrealisitische EOV simulatie: verschillende simulatiearchitecturen zijn onderzocht en waar van toepassing aangewend voor lopend onderzoek naar dreigingskarakteristieken, detectieaspecten en (effectiviteit van) tegenmaatregelen. Diverse modellen zijn geïmplementeerd.

• Dreigingsonderzoek: onderzoek is verricht naar specifieke eigenschappen of technologische aspecten van diverse moderne dreigingssystemen.

• Dreigingsdetectie en EMS-infomatie: er is een toolkit voor prestatieanalyse van radarwaarschuwingssystemen en electronic support measure systemen opgezet en aangewend voor onderzoek naar potentiële algoritmiek en (integratie van) antennes aan boord van CLSK-systemen. Daarnaast is verder gewerkt aan de ontwikkeling van raketpluimmodellen en is onderzocht op welke wijze een informatiesysteem (elektromagnetische database) ingericht moet worden voor algemene dataverzameling en gerichte ontsluiting ervan.

• Ontwikkeling en zekerstelling tegenmaatregelen: aan de hand van de use cases zijn tegenmaatregel concepten, technologie en systemen verder gemodelleerd om tot een methodologie, simulatieomgeving en (deel)adviezen te komen op het gebied van zelfbeschermingssystemen. Hiertoe zijn waar van toepassing en voor CLSK relevante systemen (deel)modellen gemaakt, gevalideerd en simulaties uitgevoerd en zijn (internationale) experimenten uitgevoerd ter ondersteuning hiervan.

• EOV test & evaluatie: er is een surrogaat dreigingsrepresentatie doorontwikkeld en voorbereid voor een internationaal en voor een nationaal experiment. Daarnaast is EO laboratoriuminstrumentatie doorontwikkeld ten behoeve van potentiële verificatie en herprogrammering van CLSK zelfbeschermingssystemen. Ook is een internationaal experiment ondersteund met instrumentatie voor de bepaling van Electro-optische signaturen. Met de data worden modellen gevalideerd.

• EOV innovatie. Diverse (opkomende)technologieën, relevant voor EOV zijn verkend en gerapporteerd.

• Voor het Joint Cyber ElectroMagnetische Activiteiten in Militaire Operaties CEMA programma is er gewerkt aan een rapport met een algemene introductie van CEMA, waarin onder andere operationele inzetbaarheid en relevantie beschreven worden. Tevens is er gewerkt aan de ontwikkeling van operationele methodieken in de vorm van een prototype tool voor event based simulatie. Door middel van CD&E is een aantal aspecten nader onderzocht en zijn er initiële eisen ontwikkeld voor specifieke CEMA middelen. Door middel van de zogeheten resilience methodiek voor een specifieke use case heeft er een nadere analyse van specifieke

CEMA kwetsbaarheden plaatsgevonden. Middels gebruikmaking van het DMOTMLPF-I concept is er bijgedragen aan het vaststellen van behoeften tot kennisopbouw voor de introductie van joint CEMA als een gezamenlijke capaciteit voor de Operationele Commando’s.

SPA Space

• Impact van Space-based ISR (Tasking Collection Processing Exploitation Dissimenation) is gedemonstreerd in samenwerking met partners door deelname binnen militaire oefeningen in het kader van Responsive Space Capabilities (RSC)

• Orbit trend analyse is geintegreerd als functioneel onderdeel binnen de toolontwikkeling voor de detectie van dreigingen van space objecten voor Space Domain Awareness (SDA)

• Hyperspectrale sensorketens aan boord van drones zijn gedemonstreerd ter voorbereiding op space-based missies met kleine satellieten

• Ontwikkeling van integriteitsconcepten (garantie van betrouwbaarheid) is vormgegeven voor robuuste Position Navigation and Timing (PNT) oplossingen

FTS - Flight Test Support

• In het kader van het EOC-programma is in 2022 gewerkt aan de realisatie van een EO op hoogte faciliteit. Deze faciliteit wordt in een pod ingebouwd en is geschikt om te worden gebruikt voor verschillende wapensystemen. Naar verwachting zal de pod in 2023 operationeel worden ingezet.

• Er is onderzoek uitgevoerd naar het gebruik van wireless sensoren.

• We nemen deel aan werkgroepen waaronder NATO SCI-352 Flight Test Technical Team (FT3).

• Voor de dataverwerking wordt het ADAPT tool verder uitgebreid met nieuwe mogelijkheden en visualisatie-

en analyseopties. Het is gebruikt bij verschillende OT&E programma’s voor de F-16.

CES - Certification Support

• Foces ligt op het certificeren van multicore oplossingen waarvan verwacht wordt dat deze tijdens de F-35 TR3 en in de Apache E zullen worden toegepast. Hiervoor wordt internationale samenwerking gezocht met verschillenden landen waaronder de UK.

• Een tweede onderwerp is het certificeren van onbemande systemen. Hiervoor is in 2022 een presentatie

gegeven op het FT3 sympsoium in Segovia namens NATO SCI-328.

• We nemen deel aan verschillende werkgroepen waaronder NATO SCI-307 werkgroep "Framework for Avionics MissiOn Systems (FAMOS)".

• NLR is gevraagd de Certifying Body te worden voor IFF ontwikkelingen en implementatie. Dit vereist een stevige investering in een grondinstallatie en krijgt een vervolg in 2023. Deze activiteiten worden uitgevoerd voor Lucht-, Land- en Zeemacht.

• In september is de nieuwe web-based versie van het CMA uitgerold en in gebruik genomen door H-LVS.

SIM - Simulation for Training

• Een innovatieve XR-technologie is ontwikkeld en geëvalueerd. Daarbij was de conclusie dat de specifieke technologische oplossing niet goed genoeg is om ingezet te worden voor toegepast onderzoek.

• Op het gebied van Live, Virtual, en Constructive trainingsomgeving is een trainingsconcept opsteld dat als raamwerk zal dienen voor toekomstige onderzoeken. Een plan van aanpak is gemaakt om een minimal viable exercise uit te voren in 2023. Daarnaast is onderzoek gedaan naar verschillende datalink-technologieën en is een LVC MIDS gateway ontwikkeld ten behoeve van een multi-criteria analyse.

TRA - Training

• Op het gebied van leerecosystemen is een eerste conceptarchitectuur gecreëerd in samenwerking met TNO. Daarnaast is inzicht verkregen in stealth monitoring methodes en hoe deze voorspellend ingezet kunnen worden voor de performance van operators.

TEL - Thermo-Elasticity & Loads

• Internationale samenwerking op het gebied van thermal loads op hybride constructies en de impact op operationele inzet is geïnitieerd met AFRL in het kader van FARPM. In 2023 zal een plan van aanpak verder

uitgewerkt worden voor de ontwikkeling van generieke kennis ter ondersteuning van deze samenwerking in deze werkstroom.

CPH - Computational Physics

• Het zwaartepunt van de ontwikkelingen in deze werkstroom vindt plaats ter ondersteuning van de kennisbasis.

In 2022 zijn de volgende nieuwe kennisopbouw activiteiten voorgesteld en goedgekeurd:

• L2301 - Integrated Air & Missile Defence

• L2306 - 5th Gen Aircrew Performance

• L2307 - Operationele Inzet en Wapensysteemprestaties

• L2313 - Next Generation Counter-Unmanned Aircraft Systems

• L2320 - Radar

• L2328 - XR in beweging

• L2329 - Joint Cyber en Elektro Magnetische Activiteiten II in Militaire Operaties

3.8 Onbemand & Autonoom (OA)

Figuur 3.8.1 - Luchtbeeld van het NLR Drone Centre met rechts in aanbouw de nieuwe DigiCity faciliteit voor drone testen in een gesimuleerde stads omgeving

3.8.1 Waardepropositie

Drones zijn een key enabler voor innovatieve oplossingen om de steeds sneller veranderende maatschappelijke, eco- nomische en veiligheidsuitdagingen het hoofd te bieden. De omgeving waarin moet worden geopereerd, wordt steeds complexer, omvat veel stakeholders en in toenemende mate een vorm van automatisering en autonomie. Om Neder- land hierin een rol te laten spelen moeten het Nederlandse bedrijfsleven, inclusief start-ups en MKB’s, en de overheid in staat zijn om innovatieve drone toepassingen, platformen en systemen veilig, duurzaam en kosteneffectief te reali- seren en in het luchtruim in te passen. De technologische innovatie moet daarvoor wel versneld worden in Nederland. De buitenlandse maakindustrie heeft een hoog tempo, wat de Nederlandse industrie voor een grote uitdaging stelt.

Verschillende Nederlandse MKB’s gaan deze uitdaging met succes aan. Ook de EU-markt en politiek willen minder af- hankelijk worden van leveranciers buiten de EU. Daarnaast neemt de EU veel initiatief om operaties met drones in de EU te faciliteren. Innovatie-, regelgeving- en standaardisatieprojecten worden ondersteund, en services in het kader van U-Space en CNS worden ontwikkeld en uitgerold.

Juist in de complexe omgeving die Nederland biedt (met een hoge dichtheid van stedelijk gebied en infrastructuur) zien wij kansen voor het ontwikkelen en toepassen van technische oplossingen en services. Wij creëren de juiste rand- voorwaarden hiervoor. Wij zijn dé kennispartner voor het Nederlandse bedrijfsleven, overheid en operators en helpen met het veilig, duurzaam en kosteneffectief realiseren van innovatieve drone toepassingen, platformen en systemen en de integratie van drones in het luchtruim. Hierbij passen we onze uitgebreide kennis en ervaring uit zowel

luchtvaart als ruimtevaart toe. Onze toegevoegde waarde ligt in de ondersteuning bij het ontwikkelen van beleid en regelgeving, het ontwikkelen van opleidingsinstrumenten, het opstellen van keuringseisen, de veilige en duurzame integratie van drones in het luchtruim, en kennis, technologieën en faciliteiten voor ontwikkeling, test, verificatie en certificatie van (sub-)systemen en voorbereiding en operaties van civiele en militaire toepassingen. Daarom positio- neert NLR zich als het Drones Centre of Excellence met nadruk op innovatie en integratie.

3.8.2 Doelstellingen

Het programma heeft zes werkstromen, met per werkstroom de volgende doelstellingen:

1. Drone Applications. Doel: mogelijk maken kansrijke toepassingsdomeinen. Raakt vrijwel alle stakeholders en die zijn er ook allemaal mee bezig.

2. Unmanned Operations and Services. Doel: realisatie veilige en duurzame Airspace Integration; U-Space / UTM; Testing; Opleiding, Training; Safety & Security, standards, compliance, policy & regulation development; Environmental impact, Public acceptance; Governance

3. Unmanned Platforms: Doel: industriesupport bij ontwikkeling en realisatie van Vehicle & systems development, testing, certification

4. Counter drones & security: Doel: ondersteunen overheid, bedrijven en luchtvaartsector bij het voorkomen en afweren van kwaadwillend dronegebruik: Technologie, operaties, policy, regulation

5. Urban Air Mobility: Doel: onderzoek, ontwikkeling en toepassingen om de potentie van UAM voor Nederland en internationaal te ontsluiten. Focus is op de specifieke stedelijke aspecten zoals stedelijk luchtruim, grond- en CNS infrastructuur, mobiliteits- en logistieke toepassingen, bijdrage aan het smart city concept, use en business cases, veiligheid, hinder/public acceptance.

6. Unmanned Infrastructure: Doel: een bijdrage leveren aan veilig, efficiënte en robuuster unmanned infrastructure door het ontwerpen, verifieren en testen van o.a. Communicatie, Navigatie en Surveillance oplossingen voor unmanned systemen; vertiports en verbinding met bestaande grondgebonden infrastructuur; advies regelgeving en beleid; ondersteuning industrie.

Werkstromen kunnen wijzigen gedurende het programma afhankelijk van veranderende focus en behoefte.

3.8.3 Resultaten 2022

In 2022 zijn bovengenoemde werkstromen bijgewerkt en aangescherpt en deze vallen nu onder de twee hoofddoel- stellingen van het programma, te weten:

1. Maatschappelijke uitdagingen oplossen van onbemande en autonome mobiliteit, gericht op efficiëntie, minimale hinder en veiligheid. Voor de maatschappelijke uitdagingen van slimme en duurzame (onbemande en autonome) mo- biliteit bieden we oplossingen gericht op veiligheid, efficiëntie en minimale hinder die door de stakeholders als nuttig en bruikbaar worden gezien. Door de integrale aanpak wordt de impact van de gevonden antwoorden en de zicht- baarheid daarvan verbeterd. Meer specifiek richt dit zich op luchtruimintegratie inclusief U-Space, UAM en counter- drones. Hiervoor zijn, op hoofdlijnen, in 2022 de volgende resultaten geboekt:

• In realtime simulaties op de NARSIM luchtverkeersleidingsimulator zijn, met een koppeling met een remote pilot station van een DLR, drone missiescenario’s getest die laten zien dat de processen voor Dynamic Airspace Re- configuration (DAR) uitvoerbaar zijn. De zogenaamde DAR Manager werd toegevoegd aan het team van verkeersleiders voor Rotterdam (EHRD) en werkte als intermediair tussen de drone operaties (gemanaged door U- space) en de verkeersleiding op de toren en voor de nadering. Door deze simulaties is veel geleerd met betrekking tot de eisen die de nieuwe rol van een DAR Manager met zich meebrengt en de informatie die verkeersleiders in het geval van U-space contingency situaties nodig hebben.

• Er is een nieuwe methode ontwikkeld voor initiële certificatie en risicogebaseerd toezicht op USSPs door Europese toezichthouders met daarbij een checklist voor het evalueren van de risicoanalyse en risicobeoordeling van U-Space luchtruim.

• Een NLR-methode en -tool voor bepalen van het externe veiligheidsrisico van UAS vluchten in de Specifieke

categorie in en nabij bevolkte gebieden is toegepast op verschillende scenario’s. Het betreft UAS-operaties met

Specific Assurance en Integrity Level (SAIL) III in een grote zeehaven met industrieën en opslag van gevaarlijke stoffen in het gebied, zoals de haven van Rotterdam. Hieruit blijkt dat een significant volume van dergelijke UAS operaties veilig kan worden geaccommodeerd zonder gangbare normen voor externe veiligheid te overschrijden.

• Als onderdeel van de strategische samenwerking tussen het Ministerie van Justitie en Veiligheid en het Ministerie van Defensie op het gebied van Counter-Unmanned Aircraft Systems (C-UAS) is er bijgedragen aan verdere versterking van onderdelen van het Nederlandse C-UAS beschermingsmodel. Concreet zijn er o.a. bijdragen geleverd aan (1) het verbeteren van inzicht in de prestaties van sensor en effector systemen, (2) het aanvullen van een overzicht met informatie over UAS en C-UAS systemen, (3) het visualiseren en modelleren van C-UAS systeemprestaties, (4) het verbeteren van interoperabiliteit van C-UAS systemen, (5) het inzichtelijk maken van de besluitvormingsmomenten, (6) het stimuleren van de discussie over het belang van Security binnen Unmanned Traffic Management(UTM)/U-SPACE, (7) het testen van specifieke interventiemethoden, (8) het opstellen van een overzicht van interventietechnieken en achterliggende modellen, en (9) het uitvoeren van experimenten om de prestaties van C-UAS systemen te kunnen verifiëren.

2. Implementatie en ontwikkeling van onbemande luchtvaart versnellen zodat (inter)nationaal commerciële kansen ontstaan voor Nederlandse stakeholders. Door de integrale aanpak zijn de Nederlandse stakeholders sneller in staat om onbemande luchtvaart veilig en met draagvlak te implementeren en commerciële kansen in Nederland en daar- buiten te benutten. Hiervoor maken we kansrijke toepassingsdomeinen mogelijk, ontwikkelen en realiseren we certifi- catie ondersteuning en zetten we in op robuuste inzetbaarheid van Communicatie, Navigatie en Surveillance (CNS) infrastructuren. Hiervoor zijn, op hoofdlijnen, in 2022 de volgende resultaten geboekt:

• In 2022 werd duidelijk dat vluchten op waterstof een bijschrijving op de exploitatievergunning vereisen. Mede

daarom is een generieke aanpak voor de omgang met waterstofvluchten opgesteld waarbij standaard veiligheidsmaatregelen voor waterstof zijn vastgelegd voor de drone, de operatie en de infrastructuur.

• Ten behoeve van de ontwikkeling van training, is gestart met een Training Needs Analysis (TNA) voor toekomstige

Light UAS operator Certificate (LUC) houders.

• De ontwikkeling van DigiCity – outdoor: een gesimuleerde stedelijke testfaciliteit op het buitenterrein. Deze is fysiek tastbaar geworden door middel van de aanleg van infrastructuur en de plaatsing van de eerste 8 20ft containers.

• Op het CNS vlak zijn stappen gemaakt die hebben geleid tot een GNSS simulator die onder andere is gebruikt voor het testen van robuustheidsmethoden (tegengaan jamming en spoofing).

3.9 Opkomende Technologieën (OT)

Figuur 3.9.1 - Impressie van de workshop horizon scanning over quantumtechnologie

3.9.1 Waardepropositie

Wij reageren snel en wendbaar op opkomende technologieën, selecteren op het belang voor de lucht- en ruimtevaart en investeren in deze geselecteerde technologieën doordat we deze op het juiste moment onderzoeken, ontwikkelen en/of pragmatisch inzetten. Wij werken in een innovatieve onderzoekscultuur waarvoor het thematische Programma Opkomende Technologieën de kraamkamer is binnen NLR.

Dit programma maakt het mogelijk om wereldwijd opkomende technologieën methodisch te identificeren, te volgen en de ontwikkeling ervan te voorspellen om deze vervolgens te relateren aan onderwerpen die voor NLR en stakeholders relevant zijn binnen de andere thematische programma’s. Met een innovatieve mindset en de juiste infrastructuur dragen wij met het programma Opkomende Technologieën bij aan de innovatieve en toekomstbestendige onderzoeks- cultuur van NLR om optimaal waarde toe te voegen aan de producten, processen en activiteiten van stakeholders.

De activiteiten welke worden uitgevoerd binnen dit programma relateren aan de drie strategische thema’s; duurzame luchtvaart, competitieve lucht- en ruimtevaart en veilige samenleving. De verbinding met de strategische thema’s wordt gewaarborgd door het programmateam en gaat onderdeel uitmaken van de methodische aanpak.

3.9.2 Doelstellingen om de visie te realiseren

Het hoofddoel van programma OT is: Ontwikkelen van een innovatieve en toekomstbestendige onderzoekscultuur die optimaal waarde toevoegt aan de producten, processen en activiteiten van NLR en haar stakeholders door opko- mende technologieën op het juiste moment te onderzoeken, te ontwikkelen en/of pragmatisch in te zetten.

Versterken van kennis- en technologie- ontwikkeling

Opzetten van een op partnership gebaseerd netwerk voor opkomende technologieën

Selecteren van OT’s op basis van een methodische aanpak

Hoofddoel

Voor de langere termijn leidt het hoofddoel tot het volgende tijdspad:

Tot 2050:

• In de dynamische wereld van 2050 waarin disruptive technologies elkaar snel opvolgen, is de adaptieve kracht van NLR zo groot dat wij deze veranderingen omarmen en voorop lopen in specifieke onderwerpen binnen de lucht- en ruimtevaart.

Tot 2035:

• De way of working en het anticiperen op opkomende technologieën zoals in dit programma wordt gedaan, is

doorgedrongen tot in de vezels van NLR’s innovatieve onderzoekscultuur.

Voor de kortere termijn leiden de subdoelen tot het volgende tijdspad:

Selecteren van OT’s op basis van een methodische aanpak – Hier wordt een methode iteratief (door)ontwikkeld en toegepast waardoor er op het juiste moment wordt ingezet op een opkomende technologie. Deze methodische aan- pak geeft helder inzicht in waarom in de geselecteerde opkomende technologieën wordt geïnvesteerd.

Tot 2030:

• De stakeholders van NLR vertrouwen op, en dragen bij aan, de methodische aanpak van opkomende technologieën en gebruiken de bevindingen en adviezen daaruit voor hun beslisprocessen en rationalisering van hun behoeftes.

• De methodische aanpak is uitgebreid om ook disruptive technologies en de effecten daarvan op de maatschappij te omvatten en daarop te reageren en sturen.

Tot 2025:

• Is de methodische aanpak iteratief ontwikkeld op basis van externe bronnen en in samenwerking met partners en stakeholders.

• NLR past de methodische aanpak omtrent opkomende technologieën intern toe om bewust te beslissen welke technologie (wanneer) wordt geëxploreerd, gecreëerd en geëxploiteerd.

• De methode is onderdeel van de NLR processen, omdat deze richting en focus geeft aan het kennis en technologie ontwikkelingsbeleid. Hiermee is de methode geborgd en controleerbaar en ook ondersteund door het management.

Opzetten van een op partnership gebaseerd netwerk voor opkomende technologieën – Het netwerk bestaat uit uni- versiteiten, spin-offs en field labs.

Tot 2030:

• Is NLR onderdeel van een op partnership gebaseerd netwerk voor opkomende technologieën van universiteiten, spin-offs, field labs voor innovatie in de lucht- en ruimtevaart.

• Zijn een aantal spin-offs succesvol gelanceerd. Tot 2025:

• Kennen de stakeholders van NLR het Programma Opkomende Technologieën.

• Zijn eerste netwerken voor een specifieke OT in de lucht- en ruimtevaart opgericht.

Versterken van kennis- en technologieontwikkeling – Opkomende technologie wordt over meerdere domeinen, divi- sies en afdelingen heen ontwikkeld.

Tot 2030:

• De way of working is uitgebreid om ook disruptive technologies en de effecten daarvan op de maatschappij te omvatten en daarop te reageren en sturen.

• Is een groot deel van de eerste technology tracks geland in de organisatie als gemeengoed:

o AI en Big Data worden effectief ingezet binnen al het onderzoek en consultancy in NLR voor innovaties aan technische systemen, operaties en de rol van de mens.

o Digital Twin en VR/AR: de symbiose tussen meten, simuleren en visualisatie is gerealiseerd voor multidisciplinaire toepassingen.

Tot 2025:

• Zijn een handvol opkomende technologieën geanalyseerd, onderzocht en/of toegepast in de lucht- en ruimtevaartsector.

3.9.3 Resultaten 2022

Begin 2022 is een literatuurstudie uitgevoerd naar methodes voor het rationeel selecteren van opkomende technolo- gieën. Het meest beloftevol bleek een praktische gids voor systematische horizon scans met beperkte middelen, ge- schreven in opdracht van de Europese Commissie. Het programma heeft zich de methode eigen gemaakt, waarna zij in een serie van drie workshops is toegepast op het kader “Welke toepassingen van quantumtechnologie zijn de ko- mende tien jaar relevant in de L&R voor Defensie?”. Onder begeleiding van NLR’s innovatiecoach – tevens lid van het programmateam -- zocht een groep geïnteresseerde NLR medewerkers naar potentiële toepassingen, groepeerde deze, herkende patronen en gaf uiteindelijk een eerste beeld van quantumtechnologieën die in het lucht- en ruimte- vaartdomein op de middellange termijn relevant voor Defensie zouden kunnen zijn. Tegelijkertijd werd het proces en

de methode kritisch tegen het licht gehouden en op basis van deze ervaring aangepast voor gebruik bij NLR. De aange- paste methode zal begin 2023 worden toegepast binnen het vakgebied van kunstmatige intelligentie.

Veel opkomende technologieën komen uit de ICT. Voor het effectief gebruik van deze technologieën moet het NLR beschikken over de juiste infrastructuur, zowel qua hardware als software. Het programma OT stelt zich tot doel om de benodigde ontwikkeling te signaleren en te entameren zodat er tijdig in faciliteiten wordt geïnvesteerd. In 2022 is dit gedaan voor een multidisciplinaire, digitale, vliegtuigontwerpomgeving. Thema’s zijn benoemd en vastgelegd in een werkdocument. De digitale omgeving heeft de werktitel ADIDAD (All-Disciplines-Included Digital Aircraft Design) gekregen.

In 2022 is het focusprogramma “Operationaliseren van AI&DS” afgerond met een R&D roadmap voor het effectief in- zetten van AI en DS voor militaire toepassingen. De roadmap is de basis voor het nieuwe programma “Data Science en Artificial Intelligence voor Defensietoepassingen – technologie en randvoorwaarden” dat in 2023 begint. Het instru- ment van focusprogramma’s blijkt uitstekend geschikt te zijn voor het vraaggestuurd oppakken van opkomende tech- nologieën.

Op verzoek van Defensie is NLR weer betrokken bij de Defensie innovatieradar. De innovatieradar-workshop van TNO is bezocht en een aantal innovaties is aangedragen. In 2023 zal het proces om innovaties op te voeren NLR breed wor- den ingevoerd, geïnspireerd op de methodische aanpak.

Omdat 2022 het eerste jaar van het programma was, is er nog geen rationele selectie van opkomende technologieën beschikbaar (de eerste lijst wordt begin 2023 verwacht). Daarom is op basis van de Defensienota 2022 quantumtech- nologie geselecteerd als een van de technologieën die in de kraamkamer van het OT programma tot leven wordt ge- bracht. De al genoemde workshops voor de methodische aanpak vormen hiervoor de basis. Voor NLR-stakeholders relevante voorbeelden van quantumtechnologie zijn: de quantumantenne, waarvoor in de Verenigde Staten een pro- ject loopt om deze te integreren op de F-35, en quantumalgoritmes voor ontwerp, die een vele malen grotere ont- werpruimte kunnen doorzoeken dan klassieke algoritmes.

Naast deze specifieke scan zijn ook brede scans naar opkomende technologieën uitgevoerd. Onder andere zijn con- gressen en beurzen met innovatie als belangrijk thema bezocht. De contacten die daar zijn gelegd zijn onderdeel van het OT netwerk dat wordt opgebouwd.

4 Kennisbasis

In de volgende delen van het verslag worden de in de paragrafen 4.x.1 en 4.x.2 het doel en beoogde impact, en de roadmap of hoofdlijn van het onderzoek weergegeven zoals in het onderzoeksplan 2022. In de paragrafen 4.x.3 wor- den op hoofdlijnen de in 2022 behaalde resultaten beschreven.

4.1 Avionics Systems & Maintenance Engineering (ASAM)

Figuur 4.1.1 - Stralingstesten op avionica boards met verschillende geheugenmodules

4.1.1 Xxxx en beoogde impact

Om invulling te geven aan de lucht- en ruimtevaartdoelstellingen op het gebied van duurzaamheid en mobiliteit even- als om de (Nederlandse) luchtvaartbranche een technologische en economische voorsprong te geven zijn innovatieve oplossingen nodig, zo ook op het gebied van avionica systemen en onderhoud.

Vanuit ASAM ontwikkelen we innovatieve avionica technologie met meer geïntegreerde en complexere functionaliteit en hogere prestaties; een actuele kennisbasis van avionica technologie en standaarden noodzakelijk voor het kunnen ontwikkelingen van toepasbare innovaties.

Daarnaast verschaft de kennisopbouw op het gebied van innovatieve onderhoudsoplossingen de Nederlandse lucht- en ruimtevaartindustrie, operators en Luchtmacht een technologische en economische voorsprong op bij het onder- houd van hun vliegtuigen.

De nieuwe oplossingen vinden hun toepassing in de diverse programma’s genoemd in het voorgaande hoofdstuk van dit document.

Goede kennis op laag TRL is noodzakelijk om de oplossingen voor hoog TRL voor de lange termijn te garanderen. De afdeling continueert de kennisopbouw op laag TRL en investeert hierbij continu in de samenwerking met Universitei- ten en Hogescholen. De afdeling biedt veel plaats aan afstudeerders, stagiaires en promovendi. Daarnaast wordt deel- genomen aan NWO-projecten en diverse studententeam-activiteiten.

De afdeling omvat productdienstcombinaties, als volgt omschreven:

A. Avionicatechnologie (ASE) Zowel de tendensen in de ruimtevaart als in de luchtvaart zoals elektrisch vliegen, Un- manned Aircraft Systems en kleine satellieten maken de vraag naar accurate kennis op het gebied van avionica pran- gend. De vraag naar kleinere systemen maar met meer functionaliteit vraagt om nieuwe avionicatechnologieën. Het in stand houden, vergroten en uitbreiden naar nieuwe gebieden van deze kennis is dan ook van groot belang.

De klantenkring van NLR bestaat zowel uit ontwikkelaars als gebruikers van avionicasystemen in lucht- en ruimtevaar- tuigen. Een van de taken van NLR betreft het adviseren van klanten betreffende het toepassen van specifieke avionica passend bij het voorziene gebruik van het systeem.

B. Onderhoudskunde (MAE) In de aircraft Maintenance Repair and Overhaul (MRO) markt is behoefte aan beschik- baarheid en kostenreductie. Operators, onderhoudsbedrijven en (vliegtuig)fabrikanten innoveren de laatste jaren sterk en proberen competitief voordeel te halen uit een toename in productiviteit en effectiviteit van het onderhoud. Operators, onderhoudsbedrijven en (vliegtuig)fabrikanten als bijvoorbeeld KLM, Lufthansa Technik en Embraer heb- ben innovatieafdelingen die zich richten op het verminderen van de downtime en onderhoudskosten. Deze ontwikke- lingen zijn mondiaal, maar vooral relevant voor Westerse bedrijven, omdat deze bedrijven te maken hebben met hoge loonkosten en een krimpende arbeidsmarkt door vergrijzing. Het verbeteren van de beschikbaarheid en het verminde- ren van de onderhoudskosten speelt niet alleen in de civiele luchtvaart, dezelfde ambities leven ook in de militaire luchtvaart. NLR wil, gebaseerd op unieke en hoogwaardige kennis, praktische oplossingen voor excellente onder- houdsoperaties en innovatieve onderhoudstechnologieën leveren om de beschikbaarheid te verbeteren en de kosten te verlagen met terugkerende en/of maatwerkoplossingen voor onderhoudsbedrijven, airlines en OEMs in het civiele en militaire domein.

4.1.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

De onderzoeken zijn gegroepeerd per productdienstcombinatie:

A: Avionica Technologie

Avionica systemen zijn een cruciaal onderdeel van moderne civiele en militaire lucht- en ruimtevaartplatformen. Zij vervullen een variëteit aan functies van constructiemonitoring tot navigatie, van communicatie tot flight control. Daar- naast zijn avionica meetsystemen essentieel tijdens windtunneltesten en vliegproeven. Het correct functioneren van deze elektronische systemen is daarom van groot belang. Door de toenemende vraag bij windtunnelmodellen op het gebied van meetresultaten (aantallen sensoren, nauwkeurigheid, bandbreedte, meetresolutie, etc.) wordt een opti- male integratie van instrumentatiesystemen steeds belangrijker, zodat steeds grotere aantallen én kwalitatief betere metingen kunnen worden verricht. De vraag naar compacte avionica systemen speelt ook bij small satellites en UAS systemen waarbij daar ook nadrukkelijk de vraag ligt naar hoge on-board processing prestaties zoals noodzakelijk voor realtime AI toepassingen. On-board (miniatuur) meet, processing & control systemen bieden hiervoor een oplossing, waarbij een aantal al ontwikkelde producten als uitgangspunt worden gebruikt. Er wordt gestreefd naar integratie van deze onderdelen en het bereiken van een hoger TRL-niveau voor toepassing in operationele systemen.

B: Onderhoudskunde

NLR richt zich op drie gebieden binnen de MRO, namelijk (maintenance) engineering, management en technologie (MEM&T). NLR heeft een lange track record in maintenance engineering. Het deelgebied maintenance management is in ontwikkeling, bijvoorbeeld zichtbaar door de toenemende ondersteuning van de Koninklijke Luchtmacht op het ge- bied van maintenance management. Het deelgebied maintenance technology is nieuw. Dit deelgebied was tot voor kort niet zo relevant omdat de trend was onderhoudswerkzaamheden uit te besteden in lage lonen landen. Met het intreden van right-shoring wordt deze trend doorbroken en het deelgebied belangrijk voor Nederland en voor NLR. Voor alle drie de deelgebieden kan NLR zijn markt verbreden naar andere domeinen, in eerste instantie naar land en zee, maar ook naar andere transportsystemen zoals rail en automotive, (wind)energie, en infrastructuur (bijvoorbeeld bruggen).

Samenhang met programma’s

De afdeling ASAM is actief in diverse EU-programma’s en defensie-contouren, welke een directe link hebben met de

programma’s zoals genoemd in het voorgaande hoofdstuk:

• CS2 ELECTRA

• CS2 Constance

• CS2 FlapSense

• CS2 Stunning

• CS2 Atilla

• CS2 Novair

• ADACORSA

• TRANSCEND

• IML

• LCK

De afdeling ASAM heeft daarnaast diverse onderzoeksvoorstellen ingediend op het gebied van elektrisch vliegen of het elektrificeren van vliegtuigsystemen welke bijdragen aan het tot stand komen van de doelen van de programma’s zoals genoemd in het voorgaande hoofdstuk. De programma’s met de meest duidelijke koppeling van het basis onder- zoek naar de programma’s zijn hierbij Klimaatneutrale Luchtvaart (KLV), Ontwikkeling van Lucht- en Ruimtevaartuigen (OLR), Operationele Beschikbaarheid (OB) en Onbemand & Autonoom (OA). De betreffende onderzoeksvoorstellen zijn:

Mobiliteitsfonds RVO:

• Hydrogen Aviation Power & Storage Systems (HAPSS)

• Joint Electric SystemS Initiative for Cooling Applications (XXXXXXX)

• Smart MRO (BrightSky) TSH Vliegtuigmaakindustrie :

• Compressor voor Aandrijflijn-Technologie met H2 (waterstof), In aanloop Naar Clean Aviation (CATHINCA )

Informatie over de bovenstaande projecten en onderzoeksvoorstellen is te vinden in de betreffende programma’s in

hoofdstuk 2.

4.1.3 Xxxxxxxxxx 0000

X: Avionica Technologie

Voortgezet onderzoek is verricht naar het reeds door NLR gepatenteerde mechanisme voor de contactloze overbren- ging van data en elektrisch vermogen tussen roterende en niet-roterende delen van een windtunnelmodel. De data rate kan daardoor sterk verhoogd worden, naar 1 Gbps, zodat meer sensoren roterend kunnen worden gemeten met hogere bandbreedte en is tevens de fabricage vereenvoudigd. Verder is de technologie doorontwikkeld voor een vlieg- waardige toepassing, zie NLR-TP-2022-412 Contactless power and data transfer to and from rotating aircraft parts ap- plied to a tilt rotor aircraft.

Op het gebied van Onboard Control en Data Processing voor SmallSats is er veel kennis opgedaan over high speed op- tical data links, zie NLR-TR-2022-161 High-speed optical data links inside satellites.

Voor de waterstofdrone Xxxxx XX is gewerkt aan de realisatie van de on-board controller voor het thermische systeem voor de waterstofconditionering tussen de tank en de fuel cell.

Voor de avionica kennisbasis lag in 2022 de focus op de actualisering van de ACE omgeving voor de ontwikkeling van complexe en multidisciplinaire (avionica) systemen in combinatie met verschillende TRL niveaus. Voor de komende ontwikkelingen op het gebied van waterstof is een flexibele en ook transparante en traceerbare ontwikkelomgeving nodig om beheerst de stap te kunnen maken van innovatieve technologieën naar luchtwaardige producten.

De vernieuwde omgeving biedt de ruimte voor een heldere initialisatie van het project met aandacht voor tailoring op de project life-cycle methodiek (lineair, V-model, etc), te realiseren (deel)producten (prototype, Engineering Model, Flight Model, etc.) en System Engineering met aandacht op systeemontwerp en -integratie.

B: Onderhoudskunde

Kennis over de inzet van cobots voor inspectiedoeleinden in het vliegtuigonderhoud is uitgebreid, waarbij ook kennis is opgedaan over (i) het verbeteren van de nauwkeurigheid van cobots, en (ii) de communicatie waarmee verschil- lende systeemelementen (automatiseringstechnologie, sensoren, robots, beeldverwerkingssoftware) met elkaar de deeltaken afstemmen.

Hiervoor is een laser line scanner voor inspectiedoeleinden in het vliegtuigonderhoud toegpast, inclusief kennisop- bouw over de veiligheidsaspecten van laser line scanners in een onderzoeks-/productieomgeving.

Voor de onderhoudskennisbasis lag de focus op kennisontwikkeling voor de toepassing van procesrobots voor het be- heersen van onderhoud. Daarbij is onderzocht hoe eisen kunnen worden vertaald naar processen die in een bot kun- nen worden geïmplementeerd. Daarnaast is kennis opgebouwd over low-code gereedschappen (als Mendix) voor het bouwen van procesrobots met flowcharting.

4.2 Defence Operations (ASDO)

Figuur 4.2.1 - Een array van speakers om drones te neutraliseren

4.2.1 Doel en beoogde impact

De Nederlandse Krijgsmacht en de veiligheidsdiensten staan voor de uitdaging een passende rol en plaats te vinden in deze nieuwe ‘wereldorde’ en deze verder te ontwikkelen. Naast politieke afwegingen speelt de operationele behoefte van zowel de goede en veilige inzetbaarheid van bestaande (wapen)systemen als de aanschaf van nieuwe (wapen)sys- temen een belangrijke rol. Dit stelt hoge eisen aan de effectiviteit en flexibiliteit van de operaties en de systemen en de mensen, omdat nieuwe technologieën zich steeds sneller doen gelden (autonome wapensystemen, hypersone ra- ketten, counter-drone maatregelen, cyber/elektromagnetische oorlogsvoering , etc.). Een soortgelijke uitdaging geldt er voor de Nationale Politie en het ministerie van Justitie en Veiligheid. Daarbij is een steeds belangrijkere rol wegge- legd voor het gezamenlijk vergaren, verwerken, analyseren en verspreiden van informatie (Informatie Gestuurd Op- treden) en joint opereren van een toenemend aantal overheidsdiensten.

De overheid wil zowel smart user als smart specifyer en buyer zijn. NLR ondersteunt de overheid, en Nederlandse Krijgsmacht in het bijzonder, hierbij door het geven van objectief advies gebaseerd op integrale kennis van zowel de bestaande en nieuwe technologieën als de operationele context. Met het uitvoeren van deze onderzoeksprojecten draagt NLR bij aan de betere inzetbaarheid van (wapen)systemen en de juiste verwerving van nieuwe of verbetering van bestaande (wapen)systemen, en daarmee indirect aan de veilige inzet van platformen en manschappen. Door NLR kennis aan te wenden in het verwervingsproces van nieuwe wapensystemen en bij de verbetering van bestaande wa- pensystemen worden direct en/of de langere termijn kosten bespaard doordat betere (technische) eisen bijdrage aan wapensystemen die beter aansluiten bij de operationele behoefte.

4.2.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

De afdeling ASDO integreert de kennis van de technische prestaties van eigen en vijandige (wapen)systemen, boord- systemen, sensoren en missie-ondersteunende systemen met kennis van de operationele inzet en de dreigingsomge- ving. Het zwaartepunt van het onderzoek ligt op de ontwikkeling van kennis, modellen en analyse- en meetmethodie- ken om 1) de inzet van het huidige en toekomstige wapensysteem in missies zo effectief mogelijk te maken, waarbij gekeken wordt naar zowel technische, tactische en operationele aspecten, 2) er kennis wordt vergaard om eisen te

kunnen stellen aan nieuwe of de ‘upgrade’ van bestaande wapensystemen of onderdelen daarvan en 3) er kennis wordt opgebouwd ter ondersteuning van toekomstige militaire besluitvorming en CD&E-toepassingen.

Om gedegen adviezen te kunnen geven is het essentieel te evalueren hoe de inzet van materieel in de praktijk ver- loopt en hieraan in een gecontroleerde ruimte operationeel en experimenteel onderzoek te doen (operations re- search). Dit vereist faciliteiten waarmee de experimenten veilig kunnen worden uitgevoerd. De afdeling ASDO be- schikt over een scala aan militaire operations research faciliteiten.

De afgelopen jaren is geïnvesteerd in het moderniseren van bestaande operations research faciliteiten, zoals de Seeker Test Facility (STF) en de Digital Electronic Attack test Facility (DEAF), waarmee aan Defensie de Korte Termijn operationele ondersteuning verleend wordt. Om Defensie in de nabije toekomst te kunnen (blijven) ondersteunen bij

o.a. operationele en verwervingsvragen omtrent Directed Infra-Red Countermeasure System (DIRCM), High Energy Laser (HEL)-systemen en Missile Warning Systems (MWS) is in 2018 het Optisch Laboratorium op de locatie Amster- dam geopend.

Daarnaast worden er diverse simulatieomgevingen in stand gehouden en (door)ontwikkeld, waarmee op diverse ni- veaus simulatie kan worden verricht (tactisch, operationeel, LVC, CD&E, etc.). Dit betreft o.a. WEST (Weapon Engage- ment Simulation Tool) en het NLR Battlelab Cerebro.

Verder wordt al decennia het NLR Threat Reference Manual (TRM) gevuld met data van eigen en vijandige systemen en de interactie tussen beiden. Dit doen we voor zowel CLSK als CZSK en CLAS. Deze data is vergaard via eigen onder- zoek of verkregen via het Ministerie van Defensie of anderen. Deze interactieve database wordt continu vernieuwd en doorontwikkeld met nieuwe data type en wensen van de vele gebruikers.

Het onderzoek binnen de afdeling ASDO is gegroepeerd in twee productdienstcombinaties, nl. Operationele Inzet en Wapensysteemprestaties (OIW) en Elektronische OorlogVoering (EOV). Er wordt nauw samengewerkt met andere NLR afdelingen (met name AOTS, ASIS, ASTC, AVVA, AVPF), programma’s (met name IGO, OA, OLR, OT) en op een scale aan productdienstcombinaties en kennisgebieden (waaronder MPD, CES, FTS, training & simulatie), zodat er een brede kennisbasis beschikbaar is (inclusief faciliteiten) om advies te kunnen geven.

4.2.3 Resultaten 2022

Er is onderzoek verricht op een aantal kennisgebieden:

• Tech Watch: In 2022 zijn twee onderwerpen onderzocht: nucleaire voorstuwing en quantumtechnologie. Voor nucleaire voortstuwing lag focus op nucleair air-breathing propulsion (jet engines, ramjets) en nucleair thermal rocket propulsion. Er is onderzoek gedaan naar de theoretische en praktische bruikbaarheid van het fenomeen verstrengeling (entanglement) dat wordt gebruikt in kwantumcommunicatie.

• Operations Watch 2022: Er is deelgenomen aan een aantal Defensie kennisevenementen.

• WEST Modellen: Er is een nieuwe versie van WEST uitgebracht. Versie 8 bevat omvangrijke wijzigingen aan de onderliggende software architectuur en grafische gebruikers interface. Deze wijzigingen zijn nodig om WEST in de toekomst relevant en onderhoudbaar te houden. Eén van de belangrijkste aanpassingen is een nieuw plug-in systeem waarmee het makkelijker wordt om nieuwe functionaliteit toe te voegen aan WEST. Tevens zijn er in deze WEST versie nieuwe systemen, platformen, componenten en sensoren aan de WEST modelbibliotheek toegevoegd.

• EW mission simulation framework: Er is een losse EWF-extensie gemaakt die automatisch met de andere modellen en extensies van WEST samenwerkt. De basismodellen in deze extensie zijn getest en uitgewerkt en worden (na compilatie) binnen CEREBRO/FARAO gebruikt voor battlelab scenario’s. Daarnaast is de omgeving voor de ontwikkeling van de EWF software geoptimaliseerd.

• Threat Reference Manual: In 2022 lag de focus op het realiseren van de koppeling tussen de TRM en beschikbare Electronic Warfare (EW) data. Er is functionaliteit ontwikkeld om expliciet EW data uit de TRM op een slimme manier te ontsluiten voor specifieke gebruikers. In dit proces is veel kennis opgedaan over het koppelen van verschillende databases en hun betreffende inhoud.

• Advanced RF designs (using CPLD): Dit jaar stond (opnieuw) in het teken van de transitie naar 3e generatie DEAF (Digital RF Memory based Electronic Attack test Facility). De RFSoC (Radio-frquency System on a Chip) is ingevoerd en hiertoe is kennis opgedaan over de architectuur en programmering ervan, zijn implementaties

van de voorgaande generatie overgezet (en uitgebreid) en is een nieuw RF front-end toegepast, gemeten en aangepast op eisen van het Telecom Agentschap (interferentie filtering).

• Cognitive EW technologies: Er is onderzoek gedaan naar AI en ML algoritmes voor de integratie en

toepassing van cognitieve ESM, radar en jamming applicaties in bestaand (en toekomstig) defensie materieel. Hierbij is er zowel onderzoek gedaan naar het genereren van betrouwbare synthetische data voor V&V van het AI model (er is een gelimiteerde hoeveelheid data in het militaire domein), als onderzoek naar de werking en inzet van AI modellen.

• Full-Spectrum LO technologies: Voorspelling van de radarsignatuur van LO targets is een uitdaging omdat,

door de lage signatuur, onnauwkeurigheden in de predictiemethode kunnen optreden, die bij targets met hogere signatuur niet opgemerkt worden. Daarom is validatie van predictiemethodes voor LO targets essentieel. Validatiedata van LO targets is echter niet beschikbaar in het publieke domein. In STO kader is een low-observable radarsignatuurmodel van een UCAV ontworpen en gebouwd. In 2022 is het model geassembleerd, waarmee de genoemde SET groep is afgerond. Een volgende groep zal het model bemeten en de validatie van de predictiemethodes uitvoeren. Aanvullend is gekeken naar het meten van LO objecten in relatie tot verschillende polarizaties. Hierbij is ook onderzoek gedaan naar bijbehorend calibratiemethodes.

• Knowledge development Operationele Simulatie: Binnen NLR en Defensie is geinventariseerd welke kennis

er aanwezig is op het gebied van operationale oorlogsvoering. Vervolgens is er onderzocht wat relevante concepten en processen zijn, welke simulatie tools en componenten zijn relevant voor simulatie en wat zijn relevante consideraties bij het toepassen van simulatie. Dit inherent aan het operationele niveau van oorlogsvoering. Resultaten zijnvastgelegd in een NLR rapport. Tevens is onderzocht waar een toekomstige simulatieomgeving aan moet voldoen om diepgaande analyses te ondersteunen op het operationele niveau.

• Counter Drone: Dit betreft een aanvullend budget van EZ behorende bij L1927. Voor de beschijving van de

werkzaamheden zie programma FASP.

• ASDO faciliteiten: STF & ETF: Er diverse hardware en software aanpassingen uitgevoerd aan de STF en ETF. Verder zijn alle computer systemen en het computernetwerk aangepast conform de gestelde eisen in de meest recente ABDO regelgeving. Documentatie is bijgewerkt volgens de actuele configuratie en werkwijzen.

• HEL faciliteit: Er is een pan-tilt unit geïmplementeerd waarmee de laser beter gericht kan worden op targets. Er zijn tevens verplaatsbare schermen opgenomen in de setup die apparatuur beschermt wanneer er buiten de targetbox geschoten wordt. Daarnaast is een focusmethode geïmplementeerd waarmee op afstand tijdens het vuren het focale punt verplaatst kan worden.

• DIRCM faciliteit: Er zijn additionele calibratiemethodieken en procedures toegevoegd aan de opstelling welke tevens zijn gedocumenteerd. Tevens zijn werkzaamheden verricht om ook deze opstelling geschikt te maken aan de nieuwe dreigingssystemen welke ook toegepast worden in de STF.

• MWS lab faciliteit: Er is een 2e Ultraviolet bron aangebracht om complexere missile flight sceanrio’s af te kunnen spelen. Ook is de aansturing (elektrisch) verbeterd. Er is een opto-coupler ingevoerd en de aansturing is nu voltage PulseWidth (PW) gemoduleerd waarmee een stabilere bron aangeboden wordt.

• DEAF: De modellen ontwikkeld voor de Zynq zijn overgezet naar de RFSoC en er is nieuwe software geschreven om meerdere parallelle false targets te kunnen maken. De Doppler generatie is verbeterd. Er is logging van alle settings en signaallevels toegevoegd aan de RFSoC wat helpt bij de voorbereidingswerkzaamheden en de uitvoer van trials.

• Battlelab / FARAO: Gestart met de ontwikkeling van een nieuwe FARAO (Framework for Armaments Research in Air Operations) simulatie-architectuur, waarmee bestaande, gevalideerde platform- wapen-, sensormodellen eenvoudiger toegepast kunnen worden in simulatie-omgevingen zoals Cerebro en CABLE, maar ook eenvoudiger gekoppeld kunnen worden aan simulatoren van NLR en Defensie. FARAO maakt het mogelijk (faster than) real-time simulaties op een hoger fidelity niveau uit te voeren. Hiermee kunnen fifth- generation CD&E en Battlelab vragen op het gebied van bijvoorbeeld MDO (Multi Domain Operations) beter beantwoord worden.

4.3 Electromagnetics, Energy Management & Qualification (ASEQ)

Figuur 4.3.1 - IMPACTA demonstrator met simulatie model van de actieve antennes en het koelsysteem. Figuur 4.3.2 - Electromagnetic emission test on a trefoil cable (made by Fokker Elmo for the EASIER project.

4.3.1 Doel en beoogde impact

De lucht- en ruimtevaart staat voor grote maatschappelijk uitdagingen, waaronder duurzaamheid, civiele en militaire veiligheid. De wereld zoals wij deze kennen zal in grote mate moeten veranderen en dit zal ook op relatief korte ter- mijn moeten gebeuren: de transitie die nodig is om het gebruik van fossiele brandstoffen terug te dringen naar kli- maat neutrale varianten vormt een grote uitdaging voor NLR. Lucht- en ruimtevaartsystemen zullen veelomvattend moeten gaan wijzigen en de complexiteit van deze systemen zal hierbij toe nemen: gemakkelijke oplossingen zijn niet meer voorhanden. De afdeling ASEQ is actief op drie productdienstcombinaties, welke een directe link hebben met genoemde maatschappelijke uitdagingen:

A. Electromagnetic Technology and Antennas (ETA)

B. Energy Management (ENM)

C. Environmental Qualification and Testing (EQT)

Goede kennis op laag TRL is noodzakelijk om de oplossingen voor hoog TRL voor de lange termijn te garanderen. De afdeling is hiermee “leverancier” van basiskennis voor de diverse programma’s genoemd in hoofdstuk 2 van dit docu- ment. De afdeling continueert de kennisopbouw op laag TRL en investeert hierbij continu in de samenwerking met universiteiten en hogescholen. De afdeling biedt veel plaats aan afstudeerders, stagiaires, PhD-kandidaten. Daarnaast wordt deelgenomen aan NWO projecten en diverse studententeam-activiteiten.

Naast laag TRL onderzoek is de afdeling actief in de technologie ontwikkeling op hogere TRLs in samenwerking met de industrie en vindt test- en integratiewerk plaats t.b.v. het aantonen van correcte werking van systemen in de rele- vante werkomgeving. Hiervoor beheert en ontwikkelt de afdeling diverse faciliteiten.

In onderstaand gedeelte worden de beoogde impact per onderdeel beschreven.

A. Electromagnetic Technology and Antennas (ETA)

A.1 Elektromagnetische Compatibiliteit en Antennes

Klimaatdoelen drijven de vliegtuigindustrie tot het zoeken van oplossingen voor het vliegen zonder fossiele brandstof- fen. Eén van de opties is elektrisch vliegen. De aanwezigheid van hybride of volledig elektrische aandrijving

veroorzaakt een flinke toename van voltages en stromen, als ook signalen met hogere frequenties, aan boord van een vliegtuig. Tegelijkertijd zullen de vliegtuigen aan dezelfde EM emissie-eisen moeten voldoen. Er moet dus onderzoek gedaan worden naar methodes om eventuele extra EM-emissie door elektrische aandrijving te kunnen onderdrukken.

A.2 Low Observable Technologies

Bij aanschaf van materieel voor Defensie zal in toenemende mate gelet worden op de elektromagnetisch (EM) eigen- schappen van materialen, structuren en antennes in verband met low-observability voor vijandige radars. Voor het maken van verantwoorde keuzes in materieelinvesteringen en onderhoud is EM-kennis van radar-absorberende mate- rialen en structuren nodig.

A.3 Software Defined Radio

Software-Defined Radio (SDR) wordt in toenemende mate ingezet voor radiocommunicatie en ook voor radionavigatie zowel in als buiten de luchtvaart. Ook voor direction-finding en lokalisatie van stoorbronnen kan SDR worden ingezet. NLR heeft in het verleden eigen onderzoek uitgevoerd naar de mogelijkheden (en beperkingen) van Software Defined Radio. Succesvolle proeven zijn uitgevoerd met antennesystemen op het gebied van detectie, lokalisatie en mitigatie van interferentie. Deze kennis wordt nu al toegepast in verdere ontwikkeling van systemen voor civiele toepassingen.

B. Energy Management (ENM)

In de ruimtevaart wordt steeds meer elektronica gebruikt in steeds kleinere satellieten. Samen met de frequente en goedkopere lanceermogelijkheden leidt dit tot nieuwe innovatieve satelliettoepassingen met vaak grote constellaties (new space). NLR maakt deze innovaties mogelijk door compacte koelsystemen te ontwikkelen die op meer industriële schaal in serie kunnen worden geproduceerd. Dit in nauwe samenwerking met de Nederlandse en Europese ruimte- vaartindustrie.

Elektrisch vliegen leidt tot meer efficiëntie en duurzaamheid. De NLR ENM groep draagt bij aan deze verduurzaming door technologieontwikkeling voor de conditionering van fuel cells in nieuwe vliegtuigconcepten en drones. Daar- naast worden innovatieve koelsystemen voor de luchtvaart ontwikkeld om elektrisch vliegen mede mogelijk te maken. Belangrijke randvoorwaarde daarbij is dat Nederlandse luchtvaartindustrie de productie op zich neemt.

C. Environmental Qualification and Testing (EQT)

Voor de kwalificatie en certificatie van lucht- en ruimtevaartsystemen voor zowel civiele als militaire toepassingen be- heert en opereert NLR een aantal omgevingstestfaciliteiten, zoals de testfaciliteit voor ElektroMagnetische Compabili- teit (EMC), Vibration & Shock testfaciliteit (VST) en het Thermisch Vacuüm Laboratorium (TVL). Met deze faciliteiten ondersteunt NLR de Nederlandse en internationale industrie met de certificatie van avionicasystemen voor lucht- en ruimtevaart toepassingen.

De productdienstgroep EQT heeft de ambitie om deze faciliteiten ook in de toekomst in te kunnen zetten voor de kwa- lificatie van nieuwe technologieën in lucht- en ruimtevaart. Daarom wordt systeemkennis opgebouwd op het gebied van meet- en testmethoden en standaardisatie op gebieden zoals elektrisch vliegen, drones en nieuwe ruimtevaart- toepassingen.

4.3.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

De onderzoeken zijn gegroepeerd per productdienstcombinatie:

A. Electromagnetic Technology and Antennas (ETA)

A.1 Elektromagnetische Compatibiliteit en Antennes

Voor het behalen van klimaatdoelen en de genoemde EM emissie-eisen, moet onderzoek gedaan worden naar metho- des om eventuele extra EM-emissie door elektrische aandrijving te kunnen onderdrukken. Filters zijn hiervoor een goede kandidaat, maar hierbij speelt gewicht een belangrijke rol. Optimalisatie van volume en gewicht van deze filters is essentieel. Een ander onderzoeksgebied is de optimalisatie van power Electric Wiring Interconnection Systems (EWIS), bijvoorbeeld door gebruik van meerfasen-bekabeling. Ook hiermee kan emissie en overspraak worden onder- drukt.

Voor het analyseren van propagatie en reflectie-eigenschappen van communicatie- en navigatiesignalen rondom luchthavens heeft NLR beschikking over zelf-ontwikkelde software en commerciële software. Om deze software voor externe partijen te kunnen toepassen dienen procedures ontwikkeld te worden en dient ervaring te worden opge- bouwd met specifieke propagatie/reflectie-scenario’s. Hiertoe dienen de gebouwen (of andere obstakels) en de an-

tennes van deze scenario’s te worden gemodelleerd, simulaties te worden uitgevoerd en geanalyseerd.

A.2 Low Observable Technologies

NLR bouwt meer kennis op over het onderhoud van low observable materialen en structuren. Enerzijds is hiervoor RF meettechnologie nodig, waarmee gecontroleerd kan worden of de EM eigenschappen van bestaande low observable materialen en structuren aan alle eisen voldoen. Anderzijds is technologie nodig om materialen en structuren die niet meer de gewenste EM eigenschappen hebben, te repareren. In nieuw onderzoek zullen specifieke RF meetmethoden worden ontwikkeld voor de karakterisering van de EM eigenschappen van stealth materialen en structuren. Er zullen simulatietools worden ontwikkeld om een relatie te leggen tussen de EM eigenschappen van individuele onderdelen en de RCS van een compleet platform. De meettechnologie kan worden toegepast op de bestaande radarabsorbe- rende voorrand van een vliegtuigvleugel. De simulatietools kunnen worden toegepast op een CAD model van een mili- taire UAV. Voor het repareren van stealth structuren zal een reparatiemethode worden ontworpen om de EM eigen- schappen te herstellen, terwijl mechanische en andere eigenschappen behouden blijven. De nieuwe reparatieme- thode zal worden toegepast op een demonstrator waarop op een gecontroleerde manier een schade wordt aange- bracht. De EM eigenschappen van de demonstrator zullen voor en na beschadiging en na reparatie worden gekarakte- riseerd om succesvolle reparatie te bevestigen. Tevens zal een multispectrale infrarood low observable coating wor- den ontwikkeld die kan worden gecombineerd met radar absorberende materialen.

A.3 Software Defined Radio

Een verdere benutting en uitbreiding van de SDR kennis wordt beoogd. Hierbij is aandacht voor zowel de SDR techno- logie als ook voor diverse toepassingen (adaptieve antennes, zendontvangers). Voor wat betreft de technologie is het plan meer ervaring op te doen met commercieel beschikbare hardware (FPGAs en RF front-ends). In de beoogde nieuwe toepassingen gebruiken we SDR niet alleen voor ontvangst, maar ook voor het zenden van signalen. Ten be- hoeve van verdere kennisopbouw zal het volgende onderzoek uitgevoerd worden:

• Realisatie van een RF signaalgenerator die verschillende complexe en minder complexe golfvormen kan produceren. Een dergelijke signaalgenerator kan ingezet worden voor het testen van RF apparatuur zoals satellietnavigatieontvangers, bijvoorbeeld door verschillende stoorsignalen te genereren waarmee de robuustheid van de ontvangers kan worden getest.

• De ILS-ontvanger applicatie implementeren op kleine, lichtgewicht hardware om bijvoorbeeld het gebruik in drones mogelijk te maken.

Er wordt op dit gebied samenwerking gezocht met een technische universiteit. Toepassing van deze technologie heeft een grote interesse bij Defensie en overheid (Politie, Agentschap Telecom).

B. Energy Management (ENM)

Voortbouwend op de NLR en NL positie als Europa’s key player in mechanisch gepompte koelsystemen en thermal control voor ruimtevaart, is het onderzoek erop gericht om die positie uit te bouwen middels innovatieve technieken, testmethodes en miniaturisatie.

Dezelfde expertise wordt sinds kort ook succesvol ingezet om innovatieve koelsystemen voor de luchtvaart te ontwik- kelen. Spin-off naar andere high tech sectoren zoals semiconductor industrie wordt bevorderd om een grotere R&D basis te verkrijgen. De nadruk ligt op productontwikkeling van concept naar prototype tot kwalificatie met het oog op serieproductie. Steeds belangrijker wordt de wisselwerking met avionica-ontwikkeling die benodigd is voor deze koel- systemen.

Die interactie komt ook terug in de tweede tak, het onderzoek naar fuel cells. Er wordt fuel cell technologie opge- bouwd inclusief hands-on experience en testing om de technologie in te kunnen zetten in nieuwe vliegtuigconcepten. Dit om het power distributiesysteem te optimaliseren en om Nederlandse fuel cell producenten te ondersteunen in de

conditionering van fuel cells aan boord van vliegende platformen. Daarbij wordt de thermal control expertise van de ENM groep gecombineerd met platformkennis en power-avionica kennis.

C. Environmental Qualification and Testing (EQT)

Voor het testen en kwalificeren van toekomstige avionica innovaties is systeemkennis en gedetailleerde kennis van de “omgeving” vereist. In de ruimtevaart is de Nederlandse industrie betrokken in diverse CubeSat ontwikkelingen, opti- sche instrumenten en laser-applicaties. De afdeling biedt support voor kwalificatie van deze systemen op het gebied van trilling en schokken, thermisch-vacuüm en EMC. In de luchtvaart zijn de ontwikkelingen voor elektrisch vliegen een speerpunt voor de Nederlandse industrie. Ontwikkelingen in de ASEQ-faciliteiten lopen parallel met deze ontwik- kelingen in de lucht- en ruimtevaart industrie om de noodzakelijke test- en kwalificatiefaciliteiten te ontwikkelen.

In het VST lab wordt de schoktafel verder ontwikkeld en zullen experimentele testcampagnes worden uitgevoerd om de materiaalkennis op te bouwen omtrent het gedrag van diverse materialen bij het doorgeven van schokenergie spe- cifiek optredend bij separatie van rakettrappen. Een operationele schokfaciliteit wordt voorzien voor 2023.

In het NLR EMC lab wordt verder onderzoek uitgevoerd naar meetmethoden m.b.v. de “Reverberation Chamber” voor EMC testen. De experimentele test setup wordt verder uitgebouwd tot operationele testfaciliteit voor zowel hoge veldsterkte immuniteitstesten als voor emissiemetingen binnen twee of drie jaar.

In 2022 wordt i.s.m. TU Delft verder onderzoek uitgevoerd naar methoden voor het testen en kwalificeren van een moon rover.

Daarnaast wordt er gestart met onderzoek naar meetmethoden voor HVDC (High Voltage Direct Current) applicaties voor zowel de thermische als de elektromagnetische eigenschappen i.h.k.v. elektrisch vliegen.

In 2021 is de PD EQT gestart met een bijdrage aan de Eurocae WG-14-SG1 standaardisatie commissie op het gebied van “environmental qualification” van UAS Ground Support Equipment (GSE). Deze bijdrage zal worden gecontinueerd en naar verwachting binnen enkele jaren leiden tot een nieuwe norm voor de kwalificatie van dit type apparatuur.

Lopend onderzoek en onderzoek in voorbereiding:

De afdeling ASEQ is actief in diverse EU-programma’s, welke een directe link hebben met de programma’s zoals ge- noemd in hoofdstuk 2:

• GNSS

• GSA GEARS

• H2020 IMPACTA

• CS2 ELECTRA

• HTSM Small satellites

• ADACORSA

• H2020 EASIER

• H2020 ADENEAS

• GRATE

De afdeling ASEQ heeft daarnaast diverse onderzoeksvoorstellen ingediend op het gebied van elektrisch vliegen of het elektrificeren van vliegtuigsystemen welke bijdragen aan het tot stand komen van de doelen van de programma’s zo- als genoemd in hoofdstuk 2. De programma’s met de meest duidelijke koppeling van het basis onderzoek naar de pro- gramma’s zijn hierbij Klimaatneutrale Luchtvaart (KLV), Ontwikkeling van Lucht- en Ruimtevaartuigen (OLR) en Onbe- mand & Autonoom (OA).

De betreffende onderzoeksvoorstellen zijn:

Mobiliteitsfonds RVO:

• Hydrogen Aviation Power & Storage Systems (HAPSS)

• High Voltage High Performance Electrical Wiring Integration System (HVHP EWIS)

• Joint Electric SystemS Initiative for Cooling Applications (XXXXXXX) TSH Vliegtuigmaakindustrie :

• Reliable Hybrid Intra Aircraft Data network Architectures (RHIADA)

• Compressor voor Aandrijflijn-Technologie met H2 (waterstof), In aanloop Naar Clean Aviation (CATHINCA ) H2020:

• Superconductive Cryo-cooled Aircraft TecHnology Investigation (Skaði-SCATHI)

• advanced Thermal and power management InteGrated in (hybrid-) Electric aiRcraft (TIGER)

Op dit moment (september 2021) is nog niet duidelijk of en, zo ja, welke onderzoeksvoorstellen zullen worden geho-

noreerd. Dat is bij de projecten aangegeven met de vermelding “(onderzoeksvoorstel)”.

4.3.3 Resultaten 2022

A. Electromagnetic Technology and Antennas (ETA)

Op het gebied van antennetechnologie is kennis opgebouwd op het gebied van adaptieve en geïntegreerde antennes. Tevens is kennis opgebouwd op het gebied van antenne-meettechnieken. Op het gebied van geïntegreerde antennes is onderzoek gedaan naar de miniaturisatie van antennes voor ontvangst van localizer en glideslope signalen (onder- zoek van integratie van antennes in radomes voor Meggitt). Op het gebied van antenne-meettechnieken zijn voor de projecten GRATE en GEARS (beide adaptieve antenne voor GNSS ontvangst) meetmethodes aangepast, uitgevoerd en gedocumenteerd. Tevens is een ontwerp gemaakt voor een Compact Test Range waarmee in een kleine ruimte anten- nes in het “verre veld” gemeten kunnen worden.

De kennis op het gebied van de EMC eigenschappen van vliegtuigen met (hybride) elektrische voortstuwing en More Electric and Connected Aircraft (MECA) is vergroot door het onderzoek in de projecten EASIER en ADENEAS. In het project EASIER zijn EMC eigenschappen (radiated en conducted emissie, grounding) van een vliegtuig met elektrische voortstuwing gemodelleerd. Hiermee kunnen trade-offs worden gemaakt tussen het gewicht (van onder andere de bekabeling) en de EMC-eigenschappen. In het project AENEAS is onderzoek uitgevoerd op het gebied van bedrade en draadloze communicatie. Modellen zijn gemaakt voor transmissielijnen met Powerline Communication (PLC) modems. Op het gebied van draadloze communicatie zijn simulaties uitgevoerd van de propagatie van signalen binnen de romp van het vliegtuig. Ook is gekeken naar de emissie van deze signalen naar buiten het vliegtuig en eventuele verstoring van o.a. de radiohoogtemeter.

Verder is onderzoek gedaan naar de elektromagnetische eigenschappen van composietmaterialen (o.a. de demping van elektromagnetische golven), dit ter ondersteuning van de ontwikkeling van een systeem van contactloze data- overdracht in het STUNNING project. Hiervoor zijn metingen verricht aan de koppeling tussen twee microstrip trans- missielijnen met daartussen diverse media zoals thermoplast composiet en PCB substraat.

Op het gebied van de ontwikkeling van Low Observable (LO) materialen is kennis opgebouwd m.b.t. de toepassing van Frequency Selective Surfaces (FSS) op radomes (om het vliegtuig minder zichtbaar te maken voor de vijandelijke ra- dar).

Er is in 2022 geen onderzoek uitgevoerd op het gebied van Software Defined Radio (SDR).

B. Energy Management (ENM)

De NLR en NL positie als Europa’s key player in mechanisch gepompte koelsystemen en thermal control voor ruimte- vaart, is verder versterkt en een stap dichter bij implementatie in commerciele satellieten. Een robuuste EM demon- strator is opgeleverd in het IMPACTA project. Met testen is aangetoond dat het systeem in alle situaties 10 kW koeling levert, dat de parallelschakeling van payloads met hydraulisch passieve control werkt en dat de ontwikkelde twee- fasen gepompte loop in meerdere orientaties op de grond werkt zodat het systeem tijdens satelliettesten minder pro- blemen oplevert dan de huidige heat pipe systemen. De MPL Control Electronics zijn geïmplementeerd in prototype hardware om in een vervolgtraject eenvoudig te kunnen worden omgezet naar ruimtewaardige elektronica.

Dezelfde expertise is succesvol ingezet om innovatieve koelsystemen voor de luchtvaart te ontwikkelen. Zo is in het In het H2020 ADENEAS project in samenwerking met Xxxxxxx Aerospace (ECMS) een verdamper ontwikkeld voor High Vol- tage DC power electronics cooling. Deze wordt in een tweefasen MPL demonstrator getest en vergeleken met het hui- dige vloeistofkoelsysteem.

In het H2020 EASIER project is met dezelfde tecbnologie een 4 kW verdamper ontworpen en gefabriceerd voor koeling van vermogenselektronica met een warmtestroom van 19 W/cm2. Verder is onderzoek gedaan naar verschillende koeltechnieken om hoog vermogens kabels te kunnen koelen. Kennis die hard nodig voor succesvolle implementatie van kabelontwerpen van GKN Fokker Elmo in de aankomende elektrische vliegtuigen.

De uitgebreide testexpertise is verder ingezet om productontwikkeling van concept naar prototype voor de Neder- landse luchtvaartindustrie te versnellen en goed voorbereid te zijn op kwalificatie. Zo is in het het CS2 ELECTRA project een testsysteem opgeleverd waarin een Aeronamic prototype compressor getest is, en waar in 2023 de Engineering Model compressor kan worden getest.

De kennis van fuel cell technologie inclusief hands-on experience is flink uitgebreid, zo is er voor de waterstofconditio- nering voor brandstofcellen een heater concept ontworpen, gerealiseerd en getest waarmee de koude waterstof wordt opgewarmd zonder dat er condens- en ijsvorming optreedt. Het concept zal worden gebruikt voor het vliegen met een waterstofdrone maar is ook een voorstudie voor conditioneringssystemen voor grotere elektrische vliegtui- gen.

C. Environmental Qualification and Testing (EQT)

In het VST-lab is de schoktafel verder ontwikkeld en zijn experimentele testcampagnes uitgevoerd om de materiaal- kennis op te bouwen omtrent het gedrag van diverse materialen bij het doorgeven van schokenergie bij separatie van rakettrappen. De huidige tafel blijkt qua afmetingen relatief klein te zijn voor het soort van proeven waar de tafel voor wordt ingezet (op CubeSats). Een aanvang is gemaakt met ontwerp en aanschaf van een grotere baseplate.

In het NLR EMC-lab is een start gemaakt met de automatisering van de apparatuur van de “Reverberation Chamber” voor inzet bij EMC-testen. Deze setup moet binnen twee of drie jaar leiden tot een operationele testfaciliteit voor zowel hoge veldsterkte immuniteitstesten als voor emissiemetingen.

In 2022 is met TU Delft verder onderzoek uitgevoerd naar het testen en kwalificeren van een satelliet van de studie- vereniging Xxxxxxxx xx Xxxxx (voor het 75-jarige jubileum van de studievereniging), en het testen van de Lunar Zebro moon rover. De planning van het testwerk is verschoven naar begin 2023. In samenwerking met de Leidse Instrument- makers School is een onderdeel van het onderwijsprogramma, het testen van laseroptica componenten, uitgevoerd in het VST-lab.

Daarnaast is er gestart met onderzoek naar meetmethoden voor HVDC (High Voltage Direct Current) applicaties voor zowel de thermische als de elektromagnetische eigenschappen voor elektrisch vliegen, als ook de aanpassingen aan de benodigde testfaciliteiten om de meetmethoden mogelijk te maken.

In 2022 is de bijdrage gecontinueerd aan de Eurocae WG-14-SG1 standaardisatie commissie op het gebied van “envi- ronmental qualification” van UAS Ground Support Equipment (GSE). De verwachting is dat dit binnen enkele jaren zal leiden tot een nieuwe norm voor de kwalificatie van dit type apparatuur.

4.4 Information Supremacy (ASIS)

Figuur 4.4.1. De lancering van de MilSpace2 satellieten ‘Huygens’ en ‘Birkeland’. Deze Noors/Nederlandse missie is gerealiseerd onder de ‘Strategic Mutual Assistance in Research and Technology’ (SMART) overeenkomst tussen de Noorse en Nederlandee ministeries van Defensie. De instituten FFI, TNO en NLR hebben hun kennis ten bate van deze missie gebundeld

4.4.1 Xxxx en beoogde impact

Data is de olie van de 21e eeuw wordt wel gezegd3. Een waardevolle grondstof, waarvan net als bij olie het nut be- perkt is zonder doelgerichte verwerking. Superieure informatie maakt het verschil in snelle en goede besluitvorming waaruit acties volgen. Al ongeveer 500 BC onderkende de militair strateeg Sun Tzu4 het belang van het beschikken over de best mogelijke informatie. Dat belang is niet veranderd in 2500 jaar, wel de omvang van de beschikbare data de toegang daartoe en de uitdaging daaruit de juiste informatie te halen en bij de juiste mensen te krijgen, sneller en beter dan je tegenstander of concurrent. Kijk maar naar hoe de Big Tech opereert. Ook Defensie legt in haar visie5 veel prioriteit bij Informatie Gestuurd Opereren, waar ons IGO-programma zich ook sterk op zal richten.

ASIS draagt daaraan bij met haar kennisbasis op C5ISR (Command, Control, Communications, Computers, Cyber, Intel- ligence, Surveillance and Reconnaissance), Missieplanning & Debrief, PNT (Positie, Navigatie en Tijdsbepaling) en Space Systems.

4.4.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

De kennisbasis op het gebied van C5ISR, en dan met name op het gebied van het lucht en space domein is onontbeer- lijk in het huidige en toekomstige optreden van defensie die gericht is op informatie gestuurd opereren. Daarbij wordt

3 xxxxx://xxxx.x0xx.xxx/xxxx-xx-xxx-xxx-xx-xxx-00xx-xxxxxxx

4 Xxx Xxx, The Art of War, ~500 BC.

5 xxxxx://xxx.xxxxxxxx.xx/xxxxxxxxxxx/xxxxxxxxxxxxx-0000

een transitie naar een volwaardig multi domein defensieconcept ondersteunt met o.a. het volgen van ontwikkelingen bij coalitiepartners en tegenstanders. Kennis op het gebied van informatie vergaring (Intelligence Surveillance and Re- connaissance) wordt gecombineerd met de aansturing van de diverse processen voor zowel collectie als de verwer- king van data uit de diverse bronnen. Basis kennis betreft de (on-)mogelijkheden van de diverse sensoren en data- bronnen (bijv. open source informatie), de verificatie, kalibratie en geo-referencing om tot de afgeleide informatie en benodigde inlichtingen te (kunnen) komen. Kennis van standaardisatie van formaten (bijv. de STANAGs) en operatio- nele aansturings- en verwerkings- en disseminatieprocessen (bijv. rapportages) is hierbij onontbeerlijk voor een goede ondersteuning van onze klanten (zowel militair als civiel). Tevens omvat dit gebied de ontwikkeling van nieuwe sensor en dataverwerkingsmethodieken (zoals bijv. AI). Hierbij wordt AI niet alleen toegepast ter detectie van informatie ele- menten (bijv. objecten), maar ook om deze in samenhang (context) te kunnen beschouwen als onderdeel van de be- sluitvormingsprocessen. Het uitwerken en testen van nieuwe (MDO) concepten, mogelijk gemaakt door nieuwe tech- nologieën, in een operationeel scenario wordt mogelijk gemaakt door het realiseren van het NLR operational Air & space power battle lab. Daarin worden C2 & Decision support tools en technologieën bestudeerd en getoetst in de- monstrators.

De kennisbasis op PNT betreft de opbouw en behoud van kennis op gebied van robuuste positie, navigatie en tijdsbe- palingsinformatie en het monitoren van de prestaties van de belangrijkste bron van PNT informatie in de huidige tijd, de Global Navigation Satellite Systems (GNSS). De kennisbasis van ASIS richt zich primair op de Europese Galileo en EGNOS systemen en het Amerikaanse GPS en omvat kennis over interferentie, jamming, spoofing, tegenmaatregelen en ook fusie van GNSS data met andere PNT data. Deze PNT data is inmiddels in vele systemen onmisbaar geworden en de vitale infrastructuur is er van afhankelijk geworden. De kennisbasis op PNT is daarom ook van waarde voor

meerdere programma’s, waaronder: Onbemand en Autonoom, Future Air & Space Power, Informatie Gestuurd Opere- ren, en Veilige en Concurrerende Operatie.

Een snel in belang toenemende bron van informatie is op basis van data uit, maar ook over, de ruimte. De technolo- gieontwikkeling maakt de ruimte steeds toegankelijker en daarmee wordt de ruimte ook van steeds groter strategisch belang voor veel landen en bedrijven. Miniaturisering maakt satellieten krachtig én relatief goedkoop. De kosten van lanceren gaan door marktwerking ook snel omlaag. Dat maakt het mogelijk om grotere constellaties van satellieten op te bouwen en die ontwikkeling is al gaande. Tienduizenden nieuwe satellieten staan gepland, waarvan vele commerci- eel gedreven. Daarmee wordt ook een goed plekje in de ruimte letterlijk steeds schaarser. Ook groeit de kans op on- derlinge verstoringen en zelfs botsingen hard. De kennisbasis van ASIS richt zich op het bredere systeemperspectief van ontwikkeling en gebruik van kleine satelliettechnologie, Space Situational Awareness, Space Traffic Management en Clean Space. Hiermee draagt deze kennisbasis direct bij aan het Space Power deel van het programma Future Air & Space Power.

Voor het uitvoeren van militaire missies is een goede planning als vanzelfsprekend erg belangrijk en ook de debrief achteraf. Zowel de planning als debrief processen leunen op de best mogelijke informatie als uitgangspunt. Met het korter-cyclisch worden van militaire operaties, een voornaam doel van informatie gestuurd opereren, rijst ook de vraag hoe de missieondersteuning daarin moet ontwikkelen. De kennisbasis op missieplanning en debrief maakt het mogelijk om (vooral) Defensie, in het bijzonder de luchteenheden, te ondersteunen op dit vlak. Ook wordt deze ken- nisbasis ingezet in het programma Future Air & Space Power en Informatie Gestuurd Opereren.

4.4.3 Resultaten 2022

Space Situational Awareness

In het kader van SSA (Space Situational Awareness), gekoppeld aan Space Contour L2019, is er onderzoek en afstem- ming geweest voor mogelijke vervolgopdrachten. SSA krijgt nationaal en internationaal steeds meer tractie en wordt gezien als een belangrijke kennisbron voor een verscheidenheid aan toepassingen. Vanuit defensieplannen, die zich richten op het uitbreiden van eigen satellietcapaciteit, komt de wens naar voren om ook te denken aan bescherming van deze capaciteit. Hiervoor komt de NLR-ontwikkeling van SSA zeer van pas. Hiernaast is er op nationaal niveau ook sprake van een groeifondsvoorstel, samen met TNO en S&T, om het onderwerp SSA verder te ontwikkelen. Bij TNO ligt, net zoals internationaal het geval is, de nadruk op de ontwikkeling van sensoren. NLR heeft een unieke toege- voegde waarde door zich juist met de dataverwerking bezig te houden. Door de brede aanpak van NLR in project zou

het straks mogelijk moeten zijn om de resulterende kennis en bijbehorende software op verschillende vlakken effec- tief in kunnen zetten. Dit werkt op internationaal niveau, met name merkbaar tijdens NATO vergaderingen, waar NLR dan meer kan bijdragen aan de gemeenschappelijke kennisontwikkeling.

Space Traffic Management

Ontwikkelingen binnen Space Traffic Management hebben zich, na het opstellen van een intern onderzoeksrapport, gericht op het uitdragen van STM mogelijkheden en NLR kennis. STM is bewust zeer breed opgezet, met een verschei- denheid aan deelonderwerpen, zodat er een goed overzicht is van de toepassingsgebieden. Er is diverse malen overleg geweest met NSO en EZK, wat geleid heeft tot een tweetal workshops en het plan voor een derde die in 2023 gehou- den zal worden. Voor STM-ontwikkelingen wordt NLR gezien als kennispartner en gevraagd om (technische) uitleg te geven bij verschillende STM-gerelateerde vragen. Het doel van de vervolgworkshops is om als Nederland te bespreken welke partijen betrokken moeten worden en hoe de financering plaatsvindt. Op internationaal vlak is er kennis opge- daan over de lopende discussies en een inschatting gemaakt waarop de nadruk gelegd wordt. Middels conferenties en toekomstige presentaties zal het NLR zich presenteren als STM kennispartner, wat hopelijk zal leiden tot deelname aan internationale consortia.

Voor één van de deelonderwerpen, hoge luchtlaag operaties, is plek gevonden in het programma Veilige en Concurre- rende Operatie (VCO). Hierin komt de kennis van XXXX en ASIS samen, wat ook meegenomen zal worden in de pro- gramma showcase. Een tweede ontwikkeling is het schrijven van een opdracht voor de Design Synthesis Excercise (DSE) aan de TU Delft, waarbij onderzocht zal worden hoe een ruimtevliegtuig zich operationeel zal laten inpassen in het huidige luchtruim gebruik. Op deze manier wordt er op dit deelonderwerp verdere kennis opgebouwd die in de toekomst, potentieel in samenwerking met Eurocontrol, zal kunnen leiden tot meer opdrachten.

4.5 Flight Test & Certification (ASTC)

Figuur 4.5.1 - De maiden flight van de A320 Scaled Flight Demonstrator (SFD CS2 LPA-D03) op 30 maart 2022 vanaf de vliegbasis Deelen

De afdeling Flight Test en Certificatie (ASTC) onderhoudt, vernieuwt, ontwikkelt en implementeert nieuwe technolo- gieën die relevant zijn of kansen bieden binnen het domein van certificatie en flight testing. Met onze producten en diensten bedienen we vrijwel alle programma’s van NLR en zijn niet echt gebonden of te koppelen aan één pro-

gramma. De meest relevante programma’s zijn:

• Klimaatneutrale Luchtvaart (KLV)

• Veilige en Concurrerende Operaties (VCO)

• Ontwikkeling van Lucht- en Ruimtevaartuigen (OLR)

• Operationele Beschikbaarheid (OB)

• Future Air & Space Power (FASP)

• Onbemand & Autonoom (OA)

• Opkomende Technologien (OT)

4.5.1 Doel en beoogde impact

De wereld om ons verandert in een hoog tempo. De Clean Aviation SRIA vermeldt duidelijk dat nieuwe disruptieve technologieën de vliegveiligheid niet in gevaar mogen brengen, en rekening dient te houden met certificeerbaarheid. Tevens geeft de Luchtvaartnota 2020-2050 (Verantwoord vliegen naar 2050 ) van het MinIenW handvatten voor het inrichten van onderzoeksprogramma’s. Voor Defensie leveren bronnen als het visie document 2035, de SKIA en de CLSK Research &Technology Roadmap (CRTR) belangrijke aanknopingspunten voor het doel en focus van de afdeling.

Opkomende technologieën in combinatie met digital engineering en virtual certification and testing vinden steeds meer hun weg naar toepassingen die het mogelijk moeten maken om de certificatie van nieuw te ontwikkelen vlie- gende systemen te verkorten zonder in te leveren op veiligheid. Daarnaast zijn er ook nieuwe dreigingen als cyber

security die we het hoofd moeten bieden waarvoor een effectieve certificatie methodiek verder ontwikkeld moet wor- den. Civiele regelgeving is gepubliceerd, voor militaire gebruikers staat dat op de agenda.

Nieuwe ontwikkelingen als toepassing van multi core architecturen in avionica vragen om een specifieke aanpak als het om luchtwaardigheid en certificatie gaat. Hierin moeten de komende jaren stappen gezet gaan worden waarin b.v. ook tegelijkertijd uitdagingen als Agile werken en gebruik van AI, open source en off-the-shelf software worden inge- bed in combinatie met stringente luchtvaart richtlijnen als DO-178.

Elektrisch vliegen zal in toekomst terrein winnen. Tegelijk zijn er nog veel vragen over de technologie zelf, de certifi- ceerbaarheid ervan en hoe compliance moet worden aangetoond. NLR zet de eerste stappen om de Pipistrel gelijk aan de Citation uit te rusten als testvliegtuig om onderzoek uit te kunnen voeren en kennis te vergaren en zo de gespreks- partner te zijn voor overheid, industrie en operator.

In de toekomst is het niet meer vanzelfsprekend en geaccepteerd dat vliegtuigen een langere tijd aan de grond staan om te worden uitgerust met flight test instrumentatie (FTI) systeem ter voorbereiding op de uitvoering van testvluch- ten. Het implementeren van netwerk en draadloze technieken zal steeds meer zijn weg vinden om de impact op vlieg- tuigen en grondtijd te beperken. Hiervoor is kennis nodig om deze stappen te kunnen zetten op een wijze dat het functioneren van het vliegtuig niet wordt aangetast. Vergelijkbare stappen worden op het gebied van sensoren en sensorsystemen. Bovengenoemde programma’s gaan van deze ontwikkelingen profiteren.

Scaled flight testing zal een grotere rol gaan spelen bij het ontwikkelen van nieuwe vliegtuigtypes en de verificatie en validatie van radicale concepten als aanvulling op windtunnel testen en voordat het vliegen met prototypes van start gaat. NLR is vanaf 2016 actief op het gebied van scaled flight testing en heeft de ambitie om dit verder uit te bouwen tot een scaled flight testing capability samen met MKB en universiteiten en actief deel te nemen om Clean Aviation ambities te realiseren.

Toenemende digitalisering en web based werken leidt tot software producten van NLR voor lucht- en ruimtevaart ap- plicaties die bij onze klanten zonder enige problemen moeten werken. Dat vraagt om een blijvende investering om de kwaliteit van deze faciliteiten te garanderen tot en met TRL 9 niveau, het niveau wat klanten vragen. De web based ontwikkeling van de Certificatie Management Applicatie is hier een goed voorbeeld van. Uitdaging hierbij is het be- schermen van klanten informatie zodat ongeoorloofd toegang wordt voorkomen en verhinderd.

Alle genoemde technieken en methoden vragen ook om een aanpassing van de certificatie eisen, teneinde het ver- eiste veiligheidsniveau vast te houden zonder in te boeten op de voordelen van de innovaties.

4.5.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

De afdeling bevat twee productdienstcombinaties die samen de kennisbasis vormen van de afdeling:

a) Certification Support (CES)

Er is volop regelgeving in de maak of gaat ontwikkeld worden die vragen en uitdagingen met zich mee gaan brengen. Dit vraagt niet alleen oplossingen in de vorm van methodieken maar ook een oplossing voor het bijpassende proces. Voor de PD Certification Support (CES) zal het komende jaar de focus liggen op de volgende onderwerpen:

o Continueren van het onderzoek naar cyber security aspecten voor het civiel en militaire domein;

o Voortzetten van het onderzoek naar de implementatie van multi core technologie

o Voortzetten van het onderzoek naar certificeren van elektrisch vliegen, Zie ook scope uitbreiding;

o NL-DOA uitbreiding met de Militairy Aircraft Design Expositie, onder toezicht van de MLA en het uitbreiden van de scope met de CS-LSA;

o Uitbreiding van de RADO staf met Compliance Verification Engineer (CVE) en Design Engineer (DE);

o Het realiseren van een IFF Certifying body en het definiëren van de bijbehorende grondfaciliteit. De realisatie hiervan zal met de stakeholders worden besproken.

Om kennis breder binnen NLR te verspreiden is er een behoefte aan het organiseren van Master Classes certificatie.

b) Flight Test Support (FTS)

De snelle technologische ontwikkelingen maken het steeds meer mogelijk om tegemoet te komen aan de voornaamste wensen van klanten om vliegtuigen sneller beschikbaar te hebben voor testen en de impact op vliegtuigen te verminderen. Daarnaast zijn er steeds meer platformen waarbij het niet meer mogelijk/toegestaan is om op conventionele manieren te meten aan vliegtuigen. Voor de PD Flight Test Support zal voor 2022 de focus liggen op de volgende onderwerpen:

o Het uitrusten van de Pipistrel Velis Electro met een modulair FTI systeem;

o In het 2021 Defensie project Next Gen Flight Test Systems (NGFTS) is een draadloze architectuur geïmplementeerd in een FTI systeem. Dit systeem is gedemonstreerd en gevalideerd op de F-16. Dit project krijgt in 2022 een vervolg tot het uitwerken van een nieuw FTI systeem met draadloze architectuur die multi-platform inzetbaar moet zijn. Hiervoor is de ambitie om operationele ervaring op te doen met verschillende platformen in 2022;

o Er is vanuit PD-EOV de behoefte geuit om een EO sensor test faciliteit te realiseren die kan worden gebruikt op grote hoogte. Deze ontwikkeling is eind 2021 gestart en wordt voortgezet in 2022 met doel een operationele test uit te voeren. Deze faciliteit zal worden gecombineerd met NGFTS;

o In het verlengde van het 2021 Defensie project NGFTS, komt de behoefte om stand-alone sensoren inclusief datalogging te installeren in verschillende platformen steeds meer naar voren. Hiervoor worden pasklare sensor systemen ontwikkeld om samen met AVGS en ASAM verschillende klanten te kunnen voorzien in hun behoefte;

o Voor het oprichten van een IFF Certifying body en de integratie van de benodigde systemen is meer kennis nodig van dit type systeem. Om kennis op te bouwen wordt de NLR Citation uitgerust met IFF receiver en bijbehorende systemen;

o In 2021 zijn meerdere Position Error Correction (PEC) kalibratie vluchten uitgevoerd. Deze methode is door NLR ontwikkeld. Voor 2022 is er behoefte aan de optimalisatie van de PEC kalibratie methode;

o In 2021 is de mogelijkheid voor Drone Flight Inspection (DFI) onderzocht. De resultaten hebben er toe geleidt tot de behoefte van een DFI systeem. Hiervoor zal een faciliteit worden gerealiseerd.

Om kennis breder binnen de afdeling te verspreiden is er een behoefte aan het organiseren van Master Classes flight test technieken en systemen. Daarnaast is er behoefte aan basiskennis vliegen en flight test observer. Hiervoor is een opleidingsplan opgesteld.

Naast de PD’s CES en FTS omvat de afdeling ook het kennisgebied Vliegtuigsystemen en Embedded Training enginee- ring en ET. Voor Vliegtuigsystemen is de More Electric Aircraft (MEA) ontwikkeling waarbij meer elektrische compo- nenten hun weg vinden in het vliegtuigsystemen (draadloze communicatie, modulaire netwerken, optimalisatie van data en power netwerken) en het toepassen van High Voltage High Power Electrical Wiring Interconnection Systems (EWIS), vragen deze technologieën oplossingen om gecertificeerd en getest te worden. Daarnaast wordt in toene- mende mate het beheren van de energiehuishouding van nieuwe vliegtuigen een steeds grotere uitdaging en dit vraagt om de ontwikkeling van modellen om dit te kunnen voorspellen en maatregelen te nemen.

4.5.3 Resultaten 2022

A. Flight Test Support (FTS)

Een belangrijke mijlpaal is het bereiken en uitvoeren van de high speed taxi runs en kwalificatievluchten vanaf vliegba- sis Deelen en de missievluchten vanaf de Italiaanse luchthaven Aeroporti di Puglia uitgevoerd met de A320 SFD. De testen werden uitgevoerd in het kader van het CS2 LPA D03 SCALAiR/NOVAiR programma en zijn een fraai voorbeeld van grote interne NLR betrokkenheid en internationale samenwerking. Voorafgaand aan het vliegen zijn in de LFF twee windtunnelcampagnes uitgevoerd om een eerste slag te maken met de stabiliteitsafgeleiden en programmeren van de Auto Pilot (AP). In totaal zijn 25 succesvolle vluchten uitgevoerd. Op basis van de kwalificatievluchten in maart/april konden de parameters voor de AP verder worden ingevuld alvorens de campagne zich verplaatste naar

Italië. In oktober werden 19 missievluchten uitgevoerd. Deze data worden samen met Onera en Airbus gebruikt voor de Parameter Identificatie (PID) en vergelijking van de aerodynamische eigenschappen met het originele toestel.

Tegelijk werd het ontwerp voor de Distributed Electric Propulsion (DEP) SFD (CS2 LPA D08) bevroren en volop gewerkt aan de bouw van het tweede toestel. Eind 2022 was het tweede toestel zover gereed dat er windtunnel mee uitge- voerd konden worden.

In 2022 zijn correctietechnieken in de data-analyse voor het uitvoeren van Position Error Correction (PEC) kalibratie vluchten verder ontwikkeld. Er is begin 2022 een grote testvliegcampagne uitgevoerd in Duitsland. De technieken zijn op de data-analyse succesvol toegepast en hebben hun meerwaarde aangetoond. Eind 2022 ontvingen we van het patentbureau goed bericht dat er geen bezwaar is gevonden om NLR het patent (EP 31544 - VO) te gunnen. Het pa- tent zal Europees geregistreerd worden.

B. Certification Support (CES)

Op 19 september is na een intensief ontwikkeltraject de webbased versie van het Certification Management Applica- tion CMA live gegaan. Tijdens een feestelijke bijeenkomst is door het hoofd LVS het CMA gelanceerd. Tijdens deze live-gang hebben betrokken medewekers van LVS samen met NLR een presentatie gegeven over deze nieuwe versie van de applicatie en is het op ludieke wijze in gebruik genomen. CMA wordt gebruikt bij het certificeren van ontwerp- wijzigingen van vliegende systemen zoals modificaties.

Na een proces van ruim een jaar en een stevige audit vlak voor de zomer, is door XX&X xx 0 xxxxxxxxx 0000 xxx xx XXX DOA een uitbreiding van de scope gegund om modificaties te mogen ontwerpen en implementeren voor de Pi- pistrel Velis Electro. Een resultaat waar we trots op zijn en welke de weg vrijmaakt om een NLR show case, namelijk “Bemand vliegen op LH2”, realiteit te maken. De Pipistrel wordt uitgerust met een flight test instrumentation (FTI) sys- teem om zo onderzoek naar b.v. elektrische aandrijving te kunnen onderzoeken.

Elektrisch vliegen gaat een steeds grotere rol spelen in de luchtvaart waaraan de nodige complexe vraagstukken zijn verbonden. Samen met deelnemende afdelingen is een projectstructuur uitgewerkt die als blauwdruk kan dienen voor de organisatie van het NLR “Bemand vliegen op LH2” project.

Er is gewerkt aan het uitbreiden van de RADO staf met extra DE-er en CVE-er Avionica. Een extra QA auditor heeft in 2022 zijn opleiding afgerond.

C. Faciliteitontwikkeling

In 2022 zijn goede vorderingen gemaakt met de Drone Flight Inspection (DFI) faciliteit die onder andere gebruik maakt van een voor dit doel aangepaste Callisto 50 multicopter en de Rohde & Schwarz EVSF1000 ILS Analyzer. In de nabije toekomst kan DFI de ILS grondmetingen vervangen. In combinatie met de door NLR en LVNL ontwikkelde Reduced Flight Inspection (ReFI) methodiek vormt DFI een belangrijke efficiëntieslag voor periodieke ILS luchtmetingen. Bo- venal maakt DFI het voor NLR mogelijk Reduced Flight Inspection services zelfstandig aan te bieden. In 2022 lag de nadruk van de werkzaamheden op verkrijgen van de Callisto 50 en overige componenten zoals een RTK-station, ont- wikkeling van de benodigde software, en op integratie van de elektrische-, mechanische- en software-componenten tot een volwaardige pre-operationele faciliteit. Het door NLR geselecteerde toestel, de Callisto 50, is in 2022 geleverd. Eind 2022 zijn de eerste testvluchten succesvol uitgevoerd op het NLR Drone Centre in Marknesse. In 2023 wordt het systeem incrementeel getest en afgeregeld en voorbereid voor demonstratie van operationele inzetbaarheid aan LVNL. Significante voortuitgang wordt ook met LVNL gedeeld.

Er is een start gemaakt om de grote drone toestellen (>50kg) Mugin 4450 en OA-60 van de afdeling uit te rusten met een elektrische aandrijving en BVLOS vluchten te ondersteunen voor toekomstige projecten.

4.6 Air Traffic Management & Airports (AOAP)

Figuur 4.6.1 - Ondersteuningssysteem voor de verkeersleider getest in de NARSIM toren.

4.6.1 Xxxx en beoogde impact

De indeling van het Nederlandse luchtruim en het gehanteerde luchtverkeersleidingconcept zijn in de vorige eeuw ontstaan en hebben zich sindsdien organisch ontwikkeld. De afgelopen decennia hebben grote veranderingen in het gebruik van het luchtruim plaatsgevonden en deze zullen zich ook in de toekomst blijven voordoen. Tegelijk verande- ren de opvattingen in de samenleving over luchtvaart en is er meer aandacht gekomen voor de nadelige effecten van luchtvaart zoals uitstoot en geluidsoverlast. Ook de noodzaak om actief naar verduurzaming te kijken, raakt het lucht- vaartbeleid en vraagt om een nieuwe balans naar de toekomst. Dit noopt tot modernisering. Het luchtruim wordt op een fundamentele wijze herzien.

Voor deze herziening van het luchtruim is het belangrijk te komen tot een nieuw operationeel concept en een nieuwe luchtruimindeling. Met een nieuw operationeel concept en luchtruimindeling moet toegewerkt worden naar een sa- menhangend luchtverkeerssysteem, waarbij er op gebied van luchtverkeerleiding planmatiger geopereerd gaat wor- den waardoor voorspelbare stabiele, meer milieuvriendelijke en efficiënte, verkeersstromen gerealiseerd worden. De kennisbasis van de afdeling Air Traffic Management & Airports moet bijdragen aan deze herziening.

De urgentie om het luchtruim ingrijpend te vernieuwen, geldt ook Europees. Het Nederlandse luchtruim maakt im- mers integraal deel uit van het Europese luchtruim. Daarom wordt de herziening van het Nederlandse luchtruim be- schouwd in samenhang met ontwikkelingen in Europees verband (lees: SESAR), waaronder de Europese inspanningen om de fragmentatie in het Europese luchtruim aan te pakken om daardoor voorspelbaarder en efficiënter te kunnen opereren. Een deel van de kennisopbouw zal derhalve plaatsvinden in SESAR verband.

Door een herindeling kan het luchtruim efficiënter worden gebruikt voor commercieel en militair luchtverkeer, hulp- diensten en kleine luchtvaart. De nieuwe indeling houdt ook rekening met de komst van drones (Urban Air Mobility - UAM) voor personen- en goederenvervoer. De kennisopbouw zal zich - naast het reguliere verkeer - richten op deze nieuwkomers.

De kennisbasis van de afdeling AOAP sluit sterk aan bij de kennisopbouw binnen het Programma Veilige en Concurre- rende Operatie (VCO) het Programma Onbemand en Autonoom (OA).

4.6.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

De projecten onder de AOAP kennisbasis werken aan een efficiënter gebruik van het luchtruim en de luchthavens. Het onderzoek moet bijdragen aan een duurzame, optimale doorstroming van mensen en goederen in de gehele keten.

Hiertoe zal kennisopbouw plaatsvinden op onderwerpen zoals Airport Operation Centre, Remote/Digital Tower Ope- rations, Virtual Centre Concept, Trajectory-Based Operations (TBOs), ATM procedures, en Integration of Drones/UAM en U-space).

Komende 2 jaar zullen de hieronder benoemde SESAR2020 project (gemengde financiering) nog lopen. Ontwikkelin- gen richten zich in deze periode specifiek op U-space services, 4D trajectories/TBOs en de impact van weer op vlieg- operaties en -procedures.

In opvolging op deze projecten zullen ontwikkelingen worden opgepakt aansluitende bij de bouwstenen binnen het NL Programma Luchtruimherziening en de Digital European Sky. Zo zal er o.a. gewerkt worden aan U4 ontwikkelingen (AI- based separation management voor U-space).

Met behulp van onze Air Traffic System (ATS) simulatoren (NARSIM Radar/Tower/Remote Tower en AirTOp) onder- zoeken we korte- en lange termijn toepassingen en veranderingen in het Nederlandse en Europese luchtverkeerslei- dingssysteem op consequenties voor efficiëntie, veiligheid en milieu. De AOAP kennisbasis richt zich mede op het be- schikbaar houden en het verder ontwikkelen van onze ATS simulatoren met het oog op efficiëntie, veiligheid en mi- lieu, nieuwe concepten, procedures en tools voor verkeersleiding te ontwerpen, prototypen, evalueren, valideren, demonstreren en te visualiseren.

XXXX is actief in verschillende internationale kennisnetwerken en maakt deel uit van verscheidene werkgroepen. Dit doen we om aangesloten te blijven bij de meest recente ontwikkelingen en hier actief een bijdrage aan te kunnen le- veren. Zo zijn we vertegenwoordigd in EUROCAE werkgroepen over Remote Tower Operaties (WG100), Independent Non-Cooperative Surveillance Systems (WG103), UAS (WG105/SG30 UTM/U-space), Virtual Take Off and Landing (WG112), Virtual Centre (WG122) en zitten we in de EASA U-Space Steering Group en de Airport Council International (ACI) Europe Drone Task Force.

4.6.3 Resultaten 2022

In het CREATE project zijn modellen ontwikkeld om routes te scoren op duurzaamheid, zowel voor CO2 als niet-CO2 broeikaseffecten. De resultaten kunnen gebruikt worden in het vluchtplanningsproces. Het project heeft onder andere geleid tot een publicatie in de FABEC research workshop.

Om de vliegveiligheid te vergroten is een tool ontwikkeld die conflicten kan voorspellen tussen vliegtuigen en slecht weer (b.v. onweer). Deze tool is in een gesimuleerde omgeving getest. Volgende stap is om te kijken of deze in de ope- ratie ingevoerd kan worden.

Het Metropolis 2 project is afgerond met belangrijke conclusies voor U-space. In tegenstelling tot de huidige praktijk is het niet voldoende om conflicten alleen te detecteren op basis van vluchtplannen, het is ook nodig om de uitvoering van die vluchtplannen te monitoren en eventuele problemen op te lossen.

In het INVIRCAT project zijn belangrijke conclusies getrokken voor IFT RPAS operaties in de TMA van een luchthaven. Deze hebben geleid tot voorstellen voor implementatiestappen. Hierbij is ook aandacht geweest voor de impact van de voorgestelde veranderingen, er is een kosten-baten analyse gemaakt en een zogenaamde maturity assessment. Tenslotte is er een paper gepresenteerd voor de ICNS 2022 conferentie in Washington.

Voor de real-time simulatieomgeving NARSIM is een nieuwe versie uitgebracht waarin de ontwikkelingen uit recente projecten zijn geïntegreerd. Daarnaast is een koppeling gemaakt met het FANOMOS systeem om resultaten van expe- rimenten snel inzichtelijk te maken.

De fasttime simulatieomgeving AirTOP is ingezet in verschillende duurzaamheidsprojecten om het effect van speci- fieke routes op de omgeving inzichtelijk te maken. Hierbij is een koppeling met andere tools gebruikt.

4.7 Sustainability and Environment (AOSE)

Figuur 4.7.1 - Geoptimaliseerde vliegpaden voor Amsterdam-New-York met minimale klimaatimpact en minimaal brandstofverbruik ten opzichte van de kortste afstand

De afdeling Duurzaamheid en Milieu houdt zich bezig met de impact van de luchtvaart op het globale en lokale kli- maat. De onderzoeksprojecten van de afdeling AOSE vormen de kennisbasis voor met name Programma’s 1, 2 en 3.

Binnen de afdeling en haar kennisgebied ‘Duurzame Luchtvaartoperaties’ is er onderscheid gemaakt in 3 vensters waarin het onderzoek wordt georganiseerd. De doelstellingen en beoogde impact zijn ook ingedeeld in deze drie ven- sters.

Klimaat & Circulariteit

In het venster Klimaat & Circulariteit richten we ons op de bijdrage van de luchtvaart aan de opwarming van de Aarde. Het gaat hierbij om onderzoek naar het klimaateffect van luchtvaart, naar beleidsmaatregelen om het negatieve kli- maateffect van de luchtvaart te verkleinen en naar een circulair luchtvaartsysteem. Voor dit onderzoek ontwikkelen en benutten we reken- en meetmethoden, reken- en meethulpmiddelen en rapportagehulpmiddelen. Aan de hand ervan kunnen we organisaties en instanties onafhankelijk ondersteunen en (gevraagd en ongevraagd) adviseren.

Milieu

In het venster Milieu richten we ons op het inzichtelijk maken van vliegtuigemissies die tot lokale hinder- en gezond- heidseffecten kunnen leiden. De belangrijkste emissies hierbij zijn geluid, fijnstof, stikstof en vluchtige organische stof- fen. Voor het inzichtelijk maken van vliegtuigemissies en hun dispersie ontwikkelen en benutten we reken- en meet- methoden, reken- en meethulpmiddelen en rapportagehulpmiddelen. Aan de hand ervan kunnen we organisaties en instanties onafhankelijk ondersteunen en (gevraagd en ongevraagd) adviseren. Denk bijvoorbeeld aan ondersteuning bij en advisering over een nieuw of gewijzigd luchthavenbesluit, een nieuwe of gewijzigde aanvlieg- of vertrekroute, de introductie van nieuwe vormen van luchtverkeer en opties in ruimtelijke ordening om vliegtuigemissies te vermin- deren.

Maatschappelijke Impact

In algemene zin zijn maatschappelijke effecten een combinatie van economische, sociale en ecologische effecten. Bin- nen dit venster bekijken we maatschappelijke effecten vanuit het perspectief van Kwaliteit van Leven binnen een duurzame luchtvaart. Dit perspectief kan worden beschreven (zie WHO) als de perceptie van individuen op hun

levenspositie in de context van de cultuur en het waardesysteem waarin zij leven en de relatie tot hun doelen, ver- wachtingen, standaarden en belangen.

Dit venster heeft sterke raakvlakken met de vensters Milieu en Klimaat & Circulariteit. Uitkomsten en inzichten uit deze laatstgenoemde vensters worden in een breder perspectief geplaatst. Hierbij kijken we niet alleen naar hinder- en gezondheidseffecten van luchtvaart, maar ook naar publieke acceptatie van luchtvaart; perceptie en beleving van luchtvaart; publieke participatie in luchtvaart-ontwikkelingen; communicatie met/tussen alle belanghebbenden en betrokkenen (met ieder een eigen perspectief en belang) in luchtvaart; sociaaleconomische aspecten van luchtvaart; en het creëren van publiek vertrouwen in luchtvaart. Vanuit dit bredere perspectief en met behulp van ondersteu- nende hulpmiddelen kunnen we organisaties en instanties onafhankelijk ondersteunen in en (gevraagd en onge- vraagd) adviseren bij luchtvaartontwikkelingen voor een hogere kwaliteit van leven.

4.7.1 Xxxx en beoogde impact

Klimaat & Circulariteit

• NLR/AOSE is in staat om in 2025 klimaat en impact van CO2/non-CO2 te beschrijven;

• NLR/AOSE kan in 2025 nog beter de impact van de luchtvaartoperatie onder verschillende scenario’s op kli-

maat beschrijven, modelleren en berekenen, waarin zowel CO2- als non-CO2 effecten worden meegenomen;

• NLR/AOSE is kundig in ‘waarheidsvinding’ als het gaat om (non)-CO2-effecten, beleid en regelgeving rondom brandstoffen en technologie;

• In 2025 is NLR/AOSE toonaangevend in vraagstukken voor circulaire economie toegepast op de luchtvaart. Wij focussen op de operatie, maar nemen daarin wel keuzes mee, zoals modaliteitskeuzes en de impact daar- van, inclusief lifecycle analyses.

Milieu

• NLR/AOSE is leidend en toonaangevend in kennis en onderzoek naar de milieu-impact van de luchtvaart en ontwikkelt methodes om deze impact te meten en/of te berekenen, om deze in kaart te brengen en om deze impact te reduceren;

• NLR/AOSE doet pionierswerk op het gebied van onderzoek naar de milieu-impact van nieuwe, duurzame luchtvaartactiviteiten zoals elektrisch vliegen of vliegen op waterstof en naar nieuwe ontwikkelingen zoals (Urban) Air Mobility en drones;

• NLR/AOSE kan voor specifieke categorieën luchtvaart (Civiele luchtvaart, Militair, UAM) in kaart brengen wat de voor- en nadelen zijn van duurzame luchtvaartactiviteiten voor de maatschappij en advies uitbrengen om de voordelen te vergroten en/of de nadelen te beperken, daarbij rekening houdend met (inter)nationale ontwikkelingen en regelgeving.

Maatschappelijke Impact

• NLR/AOSE zet haar kennis en methoden op het gebied van (brede) maatschappelijke impact in voor zowel publieke en private organisaties als individuele bewoners(groepen) die gezamenlijk vorm willen geven aan de ontwikkeling van luchtvaart in hun omgeving;

• NLR/AOSE is leidend en toonaangevend in kennis en onderzoek naar brede maatschappelijk impact van de luchtvaart en ontwikkelt methodes en maatregelen om de kwaliteit van leven te meten en te verbeteren. Hierbij werken we samen met andere experts op het gebied van social sciences, economie, gezondheid en veiligheid;

• NLR/AOSE doet pionierswerk op het gebied van brede maatschappelijke impact van nieuwe, duurzame luchtvaartactiviteiten, zoals Elektrisch vliegen en (Urban) Air Mobility;

• NLR/AOSE helpt Defensie om de maatschappelijke impact van haar Nederlandse luchtvaartoperaties in kaart te brengen om zo te ondersteunen in haar taken, en assisteert om negatieve maatschappelijk impact te verkleinen.

4.7.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

Klimaat en Circulariteit

• Kennis van klimaatimpact van luchtvaartoperatie, zowel CO2 als non-CO2 effecten

• Community engagement op het gebied van klimaat en circulariteit

• Dashboard/visualiatietechnieken klimaat en circulariteit

• Modellen en rekentools voor klimaatimpact

• Emissieplanner ten behoeve van investeringskeuzes

• Interventies en maatregelen om klimaatimpact te reduceren

• Kennis van operationele verbeteringen op luchthavens

• Beleidskennis op gebied van klimaat en circulariteit met toespitsing op duurzame luchtvaart operatie, zoals inzet van

o Sustainable Aviation Fuels (SAF)

o Waterstof, inclusief impact van waterdampuitstoot op klimaat

o Elektrisch vliegen

• Life Cycle Analysis rekentool en framework

• Kennis van (nieuwe) business modellen voor regional air mobility

• Planningtool voor elektrisch en waterstof vliegen incl energiemanagement

• Kennis van multimodaliteit

• Flight data micro service

Milieu

• Kennis van en beschikking over de juiste apparatuur voor het uitvoeren van metingen aan de milieu-impact van luchtvaart

• Kennis met betrekking tot nieuwe ontwikkelingen zoals drones, eVTOL toestellen, elektrisch vliegen en vliegen op waterstof. Bouw kennis op over de wijze van opereren, vliegprestaties, geluidproductie en emissies

• Xxxxxx van gerelateerde zaken zoals hinder ten gevolge van nieuwe concepten, regelgeving en duurzaamheid

• Kennis van (inter)nationale wet- en regelgeving mbt milieu en luchtvaart

• Kennis op van de impact van het milieu op de luchtvaart (denk bijvoorbeeld aan klimaatadaptatie, effecten van virussen op de luchtvaart, bosbranden)

• Kennis van modellering en mitigatie van vliegtuiggeluid in de bebouwde omgeving

Maatschappelijke Impact

• Kennis opbouwen op het gebied van verbetering van de relatie tussen bijvoorbeeld luchthaven en omwonenden, ook in relatie tot maatschappelijk debat over duurzaamheid. Een belangrijke vraag hierbij is hoe we alle omwonenden kunnen betrekken: niet alleen (extreme) voor-of tegenstanders, maar ook de “silent majority”

• Kennis en technologie ontwikkelen voor onderzoek op het gebied van Urban Air Mobility en drones in relatie tot acceptatie. Denk hierbij aan mogelijke geluidoverlast, visuele overlast, gevoel van (on)veiligheid en ook positieve factoren die acceptatie vergroten

• Kennis en technologie ontwikkelen voor onderzoek op het gebied van elektrisch vliegen. Hierbij moet gekeken

worden naar geluidproductie, impact van ander type geluidproductie, en ook naar alternatieve operaties, bijv. kleinere vliegvelden dichterbij bewoonde omgevingen

• Verdieping van kennis op het gebied van Kwaliteit van leven (Quality of Life) rondom luchthavens. Hiermee

kunnen zowel positief als negatieve aspecten van de luchthaven op omwonenden in kaart worden gebracht, kunnen belangen worden afgewogen en kunnen maatregelen genomen worden om de leefomgeving rondom de luchthaven te verbeteren

4.7.3 Resultaten 2022

Klimaat en Circulariteit

Het opladen van de accu’s van elektrisch aangedreven vliegtuigen, en het tanken van waterstof aangedreven vliegtui- gen zorgen voor nieuwe logistieke uitdagingen op luchthavens; naast kerosine (al of niet in de duurzame variant) zal er vraag zijn naar elektriciteit en waterstof. Het opladen van de accu’s en het bijtanken met waterstof zal anders verlo- pen op het platform. Hiervoor is een logistiek model opgezet dat dit proces optimaliseert en een schatting maakt voor de benodigde luchthaveninfrastructuur voor waterstof en elektriciteit.

NLR beschikt over een infrastructuur voor het berekenen van de klimaatimpact van de luchtvaart. Met behulp hiervan is onderzoek verricht naar vliegklimaat-optimale trajecten en hoe die anders zijn dan vluchten langs de grootcirkel of vluchten met minimaal brandstofgebruik. Onderdeel van de infrastructuur is een contrailvoorspellingsmodel; onder- zocht is hoe dit model aan te passen aan de (van standaard kerosine afwijkende) water-kristalvorming van duurzame alternatieve brandstoffen en waterstof in de uitlaatpluim.

In het kader van multimodaliteit wordt een rekenmodel ontwikkeld met als doel de klimaatimpact van een reis per vliegtuig, trein of auto te kunnen vergelijken op basis van een Life-Cycle Assessment impact. Hierbij wordt per modali- teit nagegaan waar in de life-cycle het zwaartepunt van de emissies ligt en hoe deze afhangen van het type reis en de gemaakte aannames. Data, aanpak en evaluatie criteria zijn afgestemd met zusterorganisatie DLR. Aandacht is be- steed aan de impact van toekomstige, schonere vliegtuigen en brandstoffen. De modaliteiten zijn berekend en verge- leken op een vijftal voorbeeldreizen binnen Europa (400-1300 km).

Milieu

In het kader van XXXXXX zijn twee plenaire vergaderingen geweest en heeft NLR deelgenomen aan tientallen werk- groepbijeenkomsten. De belangrijkste voortgang is die op het gebied van het ontwikkelen van het vliegprestatiedeel van het model. Voor de starts is het model voor startende vliegtuigen zo goed als gereed en zijn de verschillende Euro- pese implementaties geharmoniseerd. Daarnaast is een start gemaakt met het naderingsdeel. Over enkele jaren zullen deze ontwikkelingen worden opgenomen in de volgende editie van Doc.29.

Omdat nog geen geschikte PhD kandidaat is gevonden met betrekking tot geluidmodellering van toekomstige vliegtui- gen is het budget aangewend om zelf voortgang te boeken op dit onderwerp. Zo is onder andere tonaal geluid geaura- liseerd voor een draaiende propeller. In de auralisatie wordt hierbij nog wel gewerkt met breedband geluid welke van windtunnel data is afgeleid. Hierdoor is het mogelijk om verschillen in propellergeometrie te laten horen, waardoor er een stap is gemaakt richting het auraliseren van elektrische vliegtuigen. De geluidssample die hieruit komt sluit goed aan bij echte fly-over data.

Tot slot is een geluidsplatform gereedgemaakt voor geavanceerde geluidmetingen. Dit platform kan nu worden inge- zet. Daarnaast is gewerkt aan het operationeel maken van een ADS-B ontvanger die tijdens gebruik van het meetsys- teem zal meedraaien en zijn eerste testen gedaan met geluidsrichtingspeilingen, dit wordt in het vervolgonderzoek verder opgepakt. Tot slot is een beweegbare camera aangeschaft en getest waarmee in 2023 zal worden getracht de output van de geluidsrichtingspeiling aan de camera te voeden, zodat deze beelden kan registreren van geluidsbron- nen in de omgeving.

Maatschappelijke Impact

Naar aanleiding van een eerder onderzoek uitgevoerd in het kader van het EU ANIMA-project naar optimalisatie van een vertrekroute van Rotterdam The Hague Airport, een proces waarbij omwonenden zijn betrokken, is een artikel

geschreven voor het Nederlandse vaktijdschrift “Geluid”. Tevens is het open-access boek “Aviation Noise Impact Ma- nagement” van hetzelfde ANIMA project begin 2022 verschenen, waar NLR medewerkers bijdragen hebben geleverd aan vier hoofdstukken.

In 2022 is in samenwerking met de Universiteit Utrecht een onderzoek gedaan naar subjectieve hinderbeleving van drones: hoe worden drones ervaren als personen vooraf wel of geen uitleg hebben gekregen van nuttige dronetoe- passingen? En welk effect heeft een stedelijke danwel landelijke omgeving of de grootte van de drone op de geluid- perceptie? Dit onderzoek is in 2022 afgerond en resultaten zullen in 2023 worden gepubliceerd. Daarnaast is er in in- ternationale expertgroepen samengewerkt naar het effect van Urban en Advanced Air Mobility (UAM en AAM)

concepten op de omgeving. Verder is er een “position paper” over publieke acceptatie rondom drones gepresenteerd op de INTER-NOISE 2022 conferentie in Glasgow.

Voor het onderwerp “Kwaliteit van Leven” is verder gewerkt aan een wetenschappelijk artikel op basis van een onder- zoek van de nabijheid van een luchthaven op de kwaliteit van leven. Het artikel is aangeboden ter publicatie en de verwachting is dat dit begin 2023 gepubliceerd wordt.

Onderzoek naar hinderbeleving en respijtfactoren heeft vanwege beperkte beschikbaarheid niet plaatsgevonden en wordt verschoven naar 2023.

Publicaties:

• Xxxxxxx, R., Xxxxxx, X.;Alternatieve startroute voor luchthaven Rotterdam, Geluid, Wolters Kluwer, pp. 5-7, ISSN 0925-9406, Xxxxxx 00 (2022), no 4.

• Xxxxxxxxx, X., Xxxxxx, X., Xxxxxxxx, X., Aviation Noise Impact Management, Springer, ISBN 978-3-030-91196- 6 , Accessible via xxxxx://xxxx.xxxxxxxx.xxx/xxxxxxx/xxx/00.0000/000-0-000-00000-0.xxx, 2022.

• Xxxxxxx, R., Xxxxx Xxxxxx, X., Xxxxxx, X., Xxxxxxx, X., Drone noise in my backyard: the challenges for public acceptability, 51st International Congress and Exposition on Noise Control Engineering (INTER-NOISE), 21-24 August, Glasgow, UK, 2022.

4.8 Safety & Human Performance (AOSH)

Figuur 4.8.1 - Vermoeidheid bij luchtverkeersleiders

4.8.1 Xxxx en beoogde impact

Activiteiten zijn gericht op het versterken van de kennis van menselijk presteren en van veiligheid, met als doel om voorbij de state-of-the-art te komen en faciliteiten voor meten aan de mens en voor veiligheidsdata verder uit te bou- wen.

4.8.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

Datainfrastructuur voor veiligheid en menselijk presteren. Er wordt gewerkt aan de ontwikkeling van de FLORIS data- base. Hierin wordt data van de operatie verzameld die uiteindelijk gebruikt kan worden in veiligheidsanalyses. Verder zal onderzocht worden welke relevante data verzameld moet worden voor vraagstukken op het gebied van menselijk presteren. Tevens wordt in deze werkstroom geëxperimenteerd met uiteenlopende technieken voor analyse en visua- lisatie van de data. Met name het verwerken van tekst en spraak, radardata, toepassing van machine learning tech- nieken, hebben de aandacht.

Werkgroepen. Op het brede vakgebied van de afdeling is het van belang om in internationale fora te participeren. Het brengt veel inzichten in de prioriteiten en activiteiten van onze stakeholders en bijdragen vergroten ook de zichtbaar- heid van NLR in de buitenwereld. Werkgroepen worden gehost door ICAO, EASA, EU fora, NATO enz.

Effectiviteit van operators en teams. Onderwerpen die hier aan bod komen betreffen de oudere operator, vraagstuk- ken rondom vermoeidheid, team effectiviteit, modelleren/kwantificeren van menselijk presteren. Ook de humanfac- tors problemen die het gebruik van X-reality met zich mee brengt, worden onderzocht.

Meten aan de mens. Focus ligt op de verdere ontwikkeling van methoden om aan de mens te meten. Bijvoorbeeld innovatieve manieren om vermoeidheid te monitoren, of om te meten aan de operator in de Cerebro faciliteit.

Veiligheidsmethodieken. Ontwikkeling en onderhoud van methoden en tooling om in complexe situaties veiligheids- effecten te kunnen inschatten. Of de ontwikkeling van kennis gericht op het herkenbaar maken van de eigenschappen van de organisatie die een positieve of negatieve impact op de veiligheid kunnen hebben.

4.8.3 Resultaten 2022

Datainfrastructuur voor veiligheid en menselijk presteren

Inventarisatie en opschonen van de verschillende datasets in de FLORIS-database. Aanvullen van de FLORIS-database met additionele datasets zoals NOTAMS, METAR en Mode-S adressen datasets. Ontwikkeling van tooling waarmee automatisch data ververst kan worden.

Er zijn ML algoritmes toegepast op vluchtdata, om daarmee automatisch outliers te detecteren. De resultaten van dit onderzoek zijn op de EASA SAFE 2022 conferentie in Brussel gepresenteerd.

Er is een overleg gehouden met ILT en MARIN over data science, en lopende projecten en ervaringen zijn uitgewisseld tussen de drie partijen.

Werkgroepen

Er is deelgenomen en bijgedragen aan de volgende werkgroepen:

• Network of Analysts (UAS WG), EASA CAG-ATM en IFAR UAM.

• EDA CapTech Aerial Systems (TBB5; Human Factors in future cockpits).

• NATO HFM-AVT-340 CDT studiegroep “Neuroscience-based Technologies for Combat-oriented Crew Cockpit

Operations and Design”.

Effectiviteit van operators en teams

Doel voor 2022 was het ontwikkelen van een multidimensionale tool waarin de aspecten zijn opgenomen waarmee rekening gehouden dient te worden om operators gezond, effectief en veilig aan het werk te houden . Met name gaat het hier om de inzet van oudere operators. Deze tool kan in theorie in de toekomst per type organisatie worden aan- gepast aan de doelgroep en de bijbehorende werkzaamheden. De praktische toepasbaarheid van de ontwikkelde tool wordt aan het einde van het project getoetst aan de hand van een workshop met beoogde eindgebruikers van ver- schillende organisaties (bijv. HR medewerkers en/of leidinggevenden). D.m.v literatuuronderzoek is vastgesteld welke taken van de verkeersleider beïnvloed worden door ouder worden. Tevens zijn de wettelijke kaders vastgesteld waar- binnen monitoring en mitigerende maatregelen zich moeten bevinden. Er is gestart met de ontwikkeling van een con- cept model.

Meten aan de mens

Er is geëxperimenteerd met nieuwe methoden (o.a. fNIRS) om werklast bij vliegers te monitoren. Tools om de data te processen en een HMI om terug te koppelen aan een trainer zijn ontwikkeld. Er is gemeten aan proefpersonen in een simulatie opstelling. Er is een poster voorbereid voor de SfNIRS conferentie, waarbij de fNIRS (in combinatie met ECG) methode om werklast te meten werd gepresenteerd.

Veiligheidsmethodieken

Geen activiteiten in 2022

4.9 Training en Simulatie (AOTS)

Figuur 4.9.1 - Simulatie set-up in gebruik bij onderzoek naar de effectiviteit van Mixed Reality voor het mitigeren van bewegingsziekte

4.9.1 Doel en beoogde impact

Dit onderzoeksgebied staat al een aantal jaren sterk in de belangstelling vanuit de maatschappij, vooral militair maar ook civiel, en de verwachting is dat dit zo zal blijven. NLR is op dit onderzoeksgebied de strategische kennispartner van het CLSK en werkt ook nauw samen met andere onderdelen van Defensie. Met het CLSK wordt gewerkt aan moderni- sering van Opleiding en Training (O&T) en aan de inzet daarbij van innovatieve onderwijs-, leer- en simulatie-middelen

c.q. trainingsmedia. Met het MKB en (internationale) industrie wordt samengewerkt aan innovatieve simulatietoepas- singen ten behoeve van O&T en Concept Development & Experimentation (CD&E). In de wereld van de civiele lucht- vaart wordt ondersteuning geleverd op het gebied van onder andere data-gedreven training, ook wel evidence based training genoemd en op het gebied van innovatieve trainingsapplicaties. Met KLM bestaat een strategisch partner- schap op het gebied van training. Luchtvaartautoriteiten - militair en civiel - worden blijvend ondersteund bij het op- zetten van regelgeving voor nieuwe manieren van O&T, het gebruik van moderne trainingsmedia en bij het kwalifice- ren en certificeren van die media en trainingsorganisaties.

De werkzaamheden in dit onderzoeksgebied dragen bij aan:

1. Een efficiënte en effectieve inrichting en gebruik van Modelling & Simulation (M&S) ofwel simulatietoepassingen binnen het CLSK en binnen andere onderdelen van Defensie. M&S speelt een steeds grotere rol in O&T van militair personeel (in dat geval spreken we over trainingsmedia), in militaire besluitvorming tijdens operaties en bij het uitvoeren van CD&E.

2. O&T die aansluit op de uitdagingen van de militaire en civiele luchtvaart. O&T in de 21e eeuw is data-gedreven en

biedt precies dat - niet meer en niet minder - wat nodig is om de vereiste mate van ‘getraindheid’ te bereiken.

O&T met de bijbehorende trainingsmedia is georganiseerd en ingericht als een ecosysteem.

4.9.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

Het onderzoek in de strategieperiode 2022-2025 is gestructureerd langs de volgende vijf thema’s:

I. Immersieve simulatie. De juiste mate van immersie in een gesimuleerde wereld draagt bij aan effectieve O&T. Naast de bekende spatiele en sensomotorische immersie, waar al aan gewerkt wordt sinds het ontstaan van vluchtsimulatoren en nog steeds grote ontwikkelingen gaande zijn - denk aan toepassingen van virtual reality -, krijgt cognitieve immersie meer aandacht in het onderzoek. Dat laatste is zeker van belang voor simulatie van air warfare aspecten op tactisch en operationeel niveau. Binnen dat terrein wordt de komende jaren gewerkt aan paradigma’s en concepten voor simulatie van de militaire operatie van de toekomst, deels gebaseerd op het idee van wargaming. Het onderzoek richt zich daarnaast op toekomstige technologische concepten voor deze vormen van simulatietoepassingen zoals die komen vanuit data sciences, kunstmatige intelligentie en het X-Reality domein. Daarbij bestaat continu aandacht voor de gebruikerskant van deze nieuwe technologieën, vooral daar waar het X-Reality technologie betreft.

II. Toekomstige training. Training zal in de toekomst data-gedreven zijn en meer afgestemd op de trainingsbehoefte van het individu. Daartoe wordt een visie ontwikkeld, evenals een raamwerk (methoden en technieken). Dat raamwerk voor Learning Analytics moet onderdeel uit kunnen maken van een leerecosysteem. Hiernaast wordt kennis opgebouwd over hoe te komen tot een gefundeerde en toekomstbestendige keus voor trainingsmedia nadat een O&T-behoefte is bepaald. Daarvoor worden methoden en technieken voor o.a. technology focecasting verder ontwikkeld. Dit alles wordt gebruikt om keuzes rondom vaak kostbare trainingsmiddelen beter te kunnen onderbouwen. Naast deze onderwerpen, krijgen bestaande en nieuwe standaarden met betrekking tot O&T, trainingsmedia en trainingsorganisaties aandacht. Dit alles wordt geplaatst in een beeld van training en simulatie zoals dat over 10 jaar zou kunnen bestaan.

III. Slimme operator ondersteuning. Door een veranderende manier van militair optreden is in toenemende mate behoefte aan effectieve ondersteuning van de (militaire) menselijke operator bij de taakuitvoering. Dat kan bijvoorbeeld bereikt worden door een geoptimaliseerde mens-machine interface of door inzet van AI als besluitvormingsondersteuning of zelfs als echt teamlid. De juiste keuze van nieuwe technologie voor de operatie vereist effectieve ontwerppatronen en richtlijnen en een nieuwe, gestructureerde aanpak van human-in-the-loop CD&E.

IV. Wetenschappelijke samenwerking. In het onderzoek voor de kennisbasis wordt samengewerkt met universiteiten, instituten, bedrijven en overheden. Dit zorgt niet alleen voor de noodzakelijke spin-in van nieuwe technisch-wetenschappelijke inzichten, maar ook voor een beter begrip van de behoeften met betrekking tot training en simulatie in de praktijk. In de strategieperiode 2022-2025 zal nauw met universiteiten worden samengewerkt door onder andere twee PhD-posities in te vullen (binnen NLR).

V. Faciliteitenontwikkeling. Vanuit dit kennisgebied wordt een groot scala aan human-in-the-loop simulatiefaciliteiten beheerd en ingezet bij allerlei projecten van NLR. De faciliteitenontwikkeling is gericht op het relevant en inzetbaar blijven van deze faciliteiten voor deze projecten. Daartoe wordt een toekomstbestendige architectuur bepaald en worden recent technologische ontwikkelingen bestudeerd op hun toegevoegde waarde voor de faciliteiten. Daarbij valt te denken aan tooling voor dreigingsomgevingen en sensorsimulatie. Ook wordt ervoor gezorgd dat het opzetten van een simulatieomgeving voor een CD&E- experiment, waarin één of meerdere faciliteiten worden gebruikt, snel en flexibel gedaan kan worden.

Om de uitstekende positie van NLR op dit gebied te behouden en militaire en civiele klanten blijvend effectief te kun- nen ondersteunen bij vraagstukken op het gebied van training en simulatie, is het noodzakelijk beloftevolle ontwikke- lingen te identificeren, te onderzoeken en beproeven en te vertalen naar toepassing in de praktijk. In het onderzoek wordt daarom continu nadrukkelijk vooruitgekeken.

In het onderzoek zijn samenwerkingsverbanden te duiden met de afdelingen AOSH, AOAP, ASDO, ASIS, ASTC, AVCE en AVVA. Een deel van het onderzoek zal in gezamenlijkheid worden opgepakt, waarbij iedere afdeling bijdraagt vanuit de eigen expertise.

4.9.3 Resultaten 2022

Immersieve simulatie

• Voor de toekomstige ondersteuning op het (militair) operationeel vlak is in kaart gebracht wat de uitdagingen in de processen op het operationeel niveau zijn, en welke simulatietechnologie een rol kan spelen in het onderzoeken daarvan. Hiervoor wordt nog input verzameld bij diverse defensie-experts alvorens daadwerkelijk begonnen wordt met conceptontwikkeling.

• Literatuuronderzoek en de ontwikkeling van een visie en van een raamwerk voor het gebruik van kunstmatige intelligentie binnen simulatie-gebaseerde trainingssystemen ter ondersteuning van instructeurs.

• Opzetten van een samenwerkingsproject met het Noorse FFI op het gebied van machine learning-gebaseerde methoden voor Computer Generated Forces. Dit samenwerkingsproject gaat medio 2023 van start.

• Deelname aan het één-jarige NATO specialist- team MSG-198: Composable Human Behavior Representation in Simulation.

• Een human-in-the-loop experiment waarin verschillende mitigatiemaatregelen voor cybersickness en de effecten op vliegprestaties van helicoptervliegers is geevalueerd. Het onderzoek wordt gepresenteerd op de Applied Human Factors and Ergonomics conferentie en zal tevens worden opgenomen in de bijbehorende proceedings.

Toekomstige training

• Performance Based Training actieplan in de vorm van een interactieve PowerPointmet daarin een algemeen overzicht van thema’s die de komende jaren relevant zijn in het vakgebied.

• Inventarisatie van beschikbare tooling die gebruikt kan worden voor de toepassing en ondersteuning van

Performance Based Training..

• White paper ‘Learning Analytics voor de luchtvaart’ met een visie op het gebied van Learning Analytics en een roadmap om dit te implementeren.

• Kennisdeling in de vorm van een afdelingsbrede workshop (inclusief betrokkenheid van de afdeling AOSH) en een Learning Analytics voor Dummies, voor het trainingsteam van AOTS.

• NLR-TR-2022-338 Training Media Analyse rapport met de lessons learned van verschillende TMA-projecten waarbij de Comprehensive Analyse Process Aicraft Blended Learning Environments (CAPABLBE) methode als uitgangspunt is genomen. De lessons learned vormen de basis voor de TMA-aanpak en supporttools. Deze aanpak zal gedurende 2023 verder gevalideerd worden. Gedurende 2023 volgt een samenvattend paper voor extern gebruik.

• Intern NLR-TR-2022-068 Training & Simulation outlook rapport waarin de toekomstige mogelijkheden van trainingmedia worden beschreven met de bijhorende potentie en eventuele implicaties. Dit rapport wordt gebruikt als input voor toekomstige TMA’s.

Slimme operator ondersteuning

• Richtlijnen voor het ontwerpen van Decision-Support Systems op basis van beproefde ontwerpmethodes zijn bepaald. Deze richtlijnen zorgen voor consistentie en een gestructureerde aanpak voor het ontwerpen van nieuwe mens-techologie interactie-concepten.

• Het mens-technologie interactie ontwerpproces, richtlijnen en ontwerppatronen (design patterns) zijn

vastgelegd. Hierin worden interactievraagstukken (bijv. informatie verbaal of tekstueel communiceren) door middel van gestructureerde ontwerpkeuzes opgelost.

• Presentatie van het mens-technologie ontwerpproces en (voorgesteld) plan om te komen tot inbedding

hiervan binnen de direct betrokken afdelingen.

• Een bibliotheek aan front-end componenten met HMI-Design content voor verschillende target platformen en tools om in de toekomst innovatieve interactie-concepten te ontwikkelen ten behoeve van experimenten.

• Een rapport met daarin guidelines over de nut en de noodzaak van Simulation Based CD&E binnen het vakgebied training en simulatie, inclusief een stappenplan over inzet van mensen, middelen, en (meet)methodes.

Wetenschappelijk samenwerking

• Deelname aan internationale werkgroepen om op de hoogte te blijven van ontwikkelingen binnen de FAA, EASA, CANSO en de NATO-onderzoeksorganisatie en daarbij actief bij te dragen aan de onderzoeksvraagstukkken van de toekomst.

• Samenwerking met de Radboud Universiteit (RU) om samen een promovendus aan te nemen op het gebied van trainingswaarde.

Kennis ten behoeve van faciliteiten

• Een overzicht van verschillende scenariotools die gebruikt kunnen worden in simulaties en simulatieoefeningen. Van de verschillende tools zijn de sterke en zwakke punten in kaart gebracht en een keuzehulp ontwikkeld om de beste tool voor een bepaald experiment of oefening te selecteren. Uiteindelijk moet dit leiden tot convergentie naar een beperkt aantal tools dat gebruikt wordt en de wensen van de verschillende project afdekt.

• Borging van de kennis over het koppelen van simulatoren in oefeningen op een centrale plek, zodat bij toekomstige oefeningen zulke koppelingen sneller gemaakt kunnen worden.

• Bijdrage aan het opzetten van een framework waarmee bestaande modellen op het NLR, bijvoorbeeld modellen van ASDO, eenvoudiger toegepast kunnen worden in een simulatie-omgeving. Met deze kennis kunnen in de toekomst gevalideerde NLR-modellen eenvoudiger in verschillende simulatoren gebruikt worden.

• Kennis opgebouwd over de specifieke aspecten van een 5e generatie platform in simulatieomgevingen aan de hand van de CDEF F-35 simulatie, met name op het gebied van EW en datalink.

4.10 Flight Operations (AOFO)

Figuur 4.10.1 - Op Aruba vonden van 7 tot 11 november 2022 demonstratievluchten plaats met de Pipistrel Velis Electro

4.10.1 Xxxx en beoogde impact

Doelstelling is de faciliteiten verder geschikt te maken voor onderzoek naar nieuwe operaties en ook de ondersteu- ning van onderzoek op het gebied van duurzaamheid.

4.10.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

Een belangrijk onderdeel van de ontwikkeling betreft de inzet van de Pipistrel. Werk aan instrumentatie van dit vlieg- tuig zal zeker de komende jaren aandacht vragen. Daarnaast moet onderzoek gestart worden naar de mogelijkheid om de Pipistrel geschikt te maken voor vliegen met alternatieve energievoorziening.

De Cessna Citation zal ook de komende jaren ingezet moeten kunnen worden voor een zo breed mogelijk onderzoeks- gebied. Aan ATM gerelateerde onderzoeken, atmosferische metingen, etc., vragen mogelijk om aanpassingen van het vliegtuig.

4.10.3 Resultaten 2022

De Pipistrel heeft in 2022 succesvol deelgenomen aan het project elektrisch vliegen op Aruba; met het NLR-toestel zijn de allereerste elektrische vluchten in de Caribbean uitgevoerd. Getest werd o.a. hoe het vliegtuig als geheel en de bat- terij in het bijzonder zich houdt onder tropische condities; de resultaten hiervan zijn positief In een week tijd werden zonder problemen 24 vluchten uitgevoerd.

In 2022 hebben we met de Citation het record aantal vlieguren gemaakt van 387 uur; voor zowel meetvluchten als voor onderzoek van TU Delft als het NLR, waaronder DREAMS, ITARO en Ace2Space. Bij het project DREAMS was de inzet te onderzoeken of innovatieve naderingsprocedures door vliegers op acceptabele wijze kunnen worden uitge- voerd kijkend naar safety en human factors. Het eindresultaat van de testen is dat deze innovatieve

naderingsprocedures op acceptabele wijze kunnen worden uitgevoerd. De vluchten voor project ITARO (Integrated TMA and Airport Runway Operations) zijn samen met de collega’s van DLR uitgevoerd op vliegveld Groningen. Deze opdracht vereiste een aanpassing van de cockpit (inbouw van Honeywell-systeem, dat benodigd was voor de vlieg- proeven). In samenwerking met de RADO is deze aanpassing tijdig en succesvol gerealiseerd door XXXX.

In oktober heeft XXXX samen met TU Delft de Citation ingezet voor paraboolvluchten ten behoeve van onderzoek van

o.a. de Universiteit van Zurich. Het was de eerste keer dat we een (meerdaagse) paraboolcampagne in het buitenland uitvoerden. Blijkens de lovende woorden in de pers was de opdrachtgever blij met het resultaat: de Citation heeft in 5 dagen 77 parabolen uitgevoerd, vooral de flexibiliteit en het zelf – tijdens de vlucht - kunnen bepalen van het aantal en tijdstip van de parabolen werd zeer gewaardeerd.

Tenslotte hebben we met de Citation gezorgd voor het instandhouden van de naderingsapparatuur op alle civiele luchthavens in Nederland en alle militaire luchthavens in Nederland en België.

4.11 Collaborative Engineering Systems (AVCE)

Figuur 4.11.1 - Oververhitting tijdens additive manufacturing: eigenschappen, voorspelling en preventie.

4.11.1 Xxxx en beoogde impact

De wereld automatiseert en digitaliseert. Dat merken we in ons persoonlijk leven, maar ook voor Defensie en de Ne- derlandse industrie is automatisering en digitalisering noodzakelijk om competitief en slagvaardig te kunnen blijven.

De afdeling Collaborative Engineering Systems houdt zich bezig met digital engineering en analyses, inclusief AI. Het doel is in de komende periode die digitale kennis op te bouwen waar Defensie en industrie over een paar jaar be- hoefte aan hebben. Voor laag TRL onderzoek wordt nadrukkelijk de samenwerking met Universiteiten en Hogescholen nagestreefd, via PhD-kandidaten, deelname in NWO projecten, afstudeerders en stagiaires.

Het onderzoek moet leiden tot kortere productietijden bij de industrie, met hogere en gegarandeerde kwaliteit van producten. Door realtime data analyses moeten defecten tijdens de productie worden gesignaleerd zodat het produc- tieproces meteen kan worden bijgesteld. Tijdens reparatie en onderhoud moeten eerdere schades en gedane repara- ties van eenzelfde of soortgelijk product beschikbaar zijn en zal een slim AI algoritme suggesties voor een reparatie geven.

Specifiek voor Defensie richt het onderzoek zich op autonome platformen zoals drones, waar beeldherkenning van objecten automatisch en 100% correct is, realtime via data science technieken. De data hoeveelheden nemen toe en zijn vaak ook afkomstig uit meerdere bronnen. Hier moet de juiste informatie uit worden gehaald en gepresenteerd om de goede beslissingen te kunnen (laten) nemen, autonoom of met hulp van de mens. Om de introductie te bevor- deren, wordt de impact van nieuwe technieken op het opleidingsniveau van de mens meegenomen.

Toenemende digitalisering leidt onvermijdelijk tot software producten van NLR voor lucht- en ruimtevaart applicaties die bij onze klanten zonder enige problemen moeten werken. Dat vraagt om een blijvende investering om de kwaliteit van digitale producten te garanderen tot en met TRL 9 niveau, het niveau wat klanten vragen.

4.11.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

De afdeling beheert twee kennisgebieden:

• Structures Modelling and Multidisciplinary Analysis, gericht op het modelleren en simuleren van structurele componenten, op optimalisatie van ontwerpen, op de invloed van fabricage processen op de resulterende structurele componenten en het gebruik in de echte wereld. Onderzoek naar (hybride)elektrische vliegtuigen

intensiveert. Door middel van multidisciplinaire analyses worden alle aspecten meegenomen die nodig zijn om uiteindelijk tot een operationeel en gecertificeerd product te komen.

• Collaborative Engineering and Data Science, gericht zich op de digitale samenwerkingsomgevingen, inclusief

cyber security aspecten. Het kennisgebied omarmt slimme nieuwe technieken en zorgt ervoor dat de businessvraagstukken worden vertaald naar toepasbare oplossingen. Om de grote hoeveelheden data te kunnen analyseren worden technieken zoals Big Data, AI en Machine Learning gebruikt.

Elk van de kenniscomponenten in deze kennisgebieden heeft als monodiscipline zijn eigen bijdrage, zoals voor een structures model van een innovatieve composieten rompdeel (bijvoorbeeld in STUNNING), de analyse van helikopter data met AI (bijvoorbeeld in ADMITTED), multidisciplinaire analyse voor de optimalisatie van nieuwe vliegtuigconfigu- raties voor hybride-elektrische vliegen (bijvoorbeeld in AGILE), automatisch beeldherkenning van objecten via ca-

mera’s in drones (een kennisbasis project) en natuurlijk in directe projecten voor Defensie en industrie.

Het toenemende multidisciplinaire karakter en de digitalisering trend laat zich, al binnen dit onderzoek, goed illustre- ren in de realisatie van realtime digital twins van een factory of the future, bedoeld om hogere productietempo’s te kunnen realiseren met een steeds hogere leverbetrouwbaarheid. Hierbij wordt nieuwe kennis eerst getoetst in de Fieldlab for Automated Composites, Metal Manufacturing and Maintenance (ACM3) voordat het in projecten met de industrie wordt gedissemineerd en/of naar een nog hoger TRL niveau wordt gebracht. Veel van de ontwikkelde tech- nologieën laten zich ook gebruiken in Defensie toepassingen.

Het digital twin onderzoek omvat het stap voor stap opzetten van een realtime digitale representatie van een com- plete productie-unit, het opstellen van simulatiemodellen van verschillende fabricagetechnieken (proces modellen) en van het te maken product (vaak structuur modellen) en van de interactie tussen product en productie proces (virtual manufacturing). Door de stapsgewijze aanpak kunnen ook tussentijdse resultaten worden ingezet bij de industrie (zie ook het Luxovius project). Hierbij wordt juist ook gekeken naar de haalbaarheid van het invoeren van de technolo- gieën bij de industrie zonder dat de recurring kosten worden verhoogd. Door simulatiemodellen te koppelen en het beschikken over criteria voor kritieke procesparameters kan in combinatie met data science technieken en realtime ICT oplossingen een digitale kopie (de digital twin) van de werkelijkheid gemaakt worden. Hiermee wordt het moge- lijk, vanwege het voorspellende vermogen van de digital twin, productiefouten gedurende het fabricageproces vroeg- tijdig op te sporen en in identieke productie-units mogelijk te voorkomen. Door inzet van de digital twin wordt het dan mogelijk om locatie-onafhankelijk de output van productie-units te monitoren, uitval van apparatuur te minimalise- ren, afkeurpercentages te verminderen en leverbetrouwbaarheid te vergroten. Vanwege deze digitalisering van pro- ductie-units zal er efficiënter en met minder belasting voor het milieu worden geproduceerd. Het gemaakte product kan door middel van getrainde AI, fouten opsporen en een advies over certificatie of reparatie afgegeven. Het trainen van zo een AI is een uitdaging bij lage productie of reparatie volumes. Het realtime mee laten draaien van een vol- doende nauwkeurig virtual manufacturing FEM model evenzeer. Samenwerkende digitale twins en interactie van een digital twin met de echte wereld vraagt om cyberweerbaarheid en herkennen en mitigeren van cyber aanvallen. Dit wordt mede door AI toepassingen gerealiseerd.

Bij de inzet van deze automatiseringsmiddelen neemt de hoeveelheid geregistreerde en opgeslagen data om machi- nes en processen te monitoren enorm toe. Automatiseren betekent ook dat er minder operators nodig zijn. Echter, vanwege de grote hoeveelheid data is het voor operators bijna onmogelijk geworden om tijdens of tussen de verschil- lende productiestappen het overzicht te houden over het verloop van processen of dwarsverbanden te identificeren in geval van storingen in het systeem of verloop van kritieke procesparameters. Slimme presentatie van relevante data is noodzakelijk.

4.11.3 Resultaten 2022

In het kader van inhoudelijke afstemming met grootbedrijven en MKB’s, in met name Luchtvaart in Transitie, Mobili- teitsfonds en NextGen HighTech, is tevens het beoogde kennisbasis-onderzoek nadrukkelijk getoetst tegen de korte en lange termijn Nederlandse behoeften van Defensie en de industrie. Op dit moment bleek er voor de kennisbasis alleen bijstellingen op details nodig te zijn.

2022 heeft in het teken gestaan voor nieuwe vliegtuigconfiguraties van de toekomst, verdere digitalisering door mid- del van real-time digital twin van ACM3 en informatiesystemen. Dit is gerealiseerd door methode-ontwikkeling op het gebied van machine learning, door verkenning van AI deep-learning algoritmen en resultaten op het gebied van be- trouwbare AI. Opnieuw opgepakt zijn datareductie technieken voor Big Data, zodat analyses kunnen plaatsvinden zon- der extensieve rekentijden of dure hardware, met name voor optimalisatie van 3-D printen.

Er is belangrijke voortgang geboekt op virtual manufacturing gebied. De eerste predictive simulaties voor 3-D printen laten resultaten zien die veelbelovend zijn om de kwaliteit van producten a priori te kunnen garanderen, door het maakproces mee te simuleren en te optimaliseren. Het doel blijft om de ontwikkelde modellen mee te laten draaien in een real-time digital twin. De kennisoverdracht van NLR naar Boikon en GKN Fokker op het gebied van digital twin was succesvol via het Luxovius project.

Vooruitlopend op het LiT project zijn nieuwe simulatietools gemaakt om diverse aspecten van nieuwe vliegtuigconfi- guraties door te kunnen rekenen en optimaliseren. Dit geldt zowel voor de configuraties zelf, als batterij prestatiemo- dellen voor de Pipistrel, energieverbruik, en het effect van voorstuwing, zowel hybride-elektrisch als met waterstof.

De samenwerking met universiteiten is verder geïntensiveerd. Met de UvA zijn vraagstukken geformuleerd voor zoge- heten AI Master Challenges. Met TUDelft werkt een PhD kandidaat op het gebied van Topology Optimisation. Daar- naast begeleiden we stagiaires en afdstudeerders van UTwente en TUDelft.

Open Data Publicaties

1. Hybrid-electric propulsion concept design for a radical short-medium range aircraft . W.J. Xxxxxx and W.F. Lammen. Invited presentation at the 2022 Workshop on Innovative Scientific/Technical Approaches for a Climate Neutral Air Transport, 22 – 24 November, 2022, Barcelona, Spanje. Ook NLR-TP-2022-383.

2. Novel aircraft propulsion and availability of alternative, sustainable aviation fuels. Xxx, X.; Xxxxxx Duque, J.A.; Xxxxxxxxx, X.; Xxx Xxxxx, X.; Xxx, M.N.A.; Xxxxxx, X.X.; Xxxxxxxx, X.; Xxxx, X.X. xxx xxx; Xxxxxxxx-Xxxxxx,

M.D.M. 33rd Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS), Stockholm, 4-9 September 2022. Ook NLR-TP-2022-321.

3. Composite process simulation comparative studies and integration in the design workflow. Xxxxx, X.X. xxx xxx; Sterk, S.; Xxxxxx, T.P.A.; Xxxxx, T.M. 20th European Conference on Composite Materials (ECCM), Lausanne, Switzerland, June 26-30, 2022. Ook NLR-TP-2022-282.

4. Conceptual design study for a radical short-medium range hybrid aircraft. Xxxxxx, X.X.; Xxxxxx, X.X.; Xxxxxxx, X. 9th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (EUCASS), June 27 to July 1st 2022. Ook NLR-TP-2022-269.

5. Thermal and Structural Modelling of Thermoset Composite Repairs Towards Optimization of the Cure Cycle for Minimum Distortion. Xxxxxx, T.P.A.; Xxxxx, X. xxx; Xxxxxxxxx, S.M. 8th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS). Oslo, June 5-9, 2022. Ook NLR- TP- 2022-244.

6. Advancing Cross-Organizational Collaboration in Aircraft Development. Xxxxxxxxxx, E.H.; Xxxxxx, X.X.; Xxxxxxx, X.; Bussemaker, J.H.; Xxxxxxxx, X.; Xxxxxx, X.; Xxxxxxxxx, A.M.R.M.; Xxxxxxxxx, X. 2022 AIAA Aviation Forum, Chicago, IL, USA & Online, 27 June – 1 July 2022. Ook NLR-TP-2022-235.

7. Xxx, X.X. xx; Hoorn, N. van; Xxxxxxxxx, L.S.; Xxxxxx, X.X. Eddy current simulation and experiments for assessments of inductive heating in uni-directional thermoplastic composites. International Congress on Welding, Additive Manufacturing (ICWAM), 8 and 9 June 2022. Ook NLR-TP-2022-176.

8. Hydrogen-powered propulsion aircraft: conceptual sizing and fleet level impact analysis. Xxxxxx, X.X.; Xxxxxxxxx, X.; Xxxx, X.X. xxx xxx; Xxx, J. 9th European Conference for Aerospace Sciences (EUCASS), June 27 to July 1st 2022. Ook NLR- TP-2022-233.

9. Numerical simulation of eddy current generation in uni-directional thermoplastic composites. X.X. xx Xxx, X. xxx Xxxxx, B.R. Xxxxxx and W.J. Vankan. 20th European Conference on Composite Materials (ECCM20). 00- 00 Xxxx, 0000, Xxxxxxxx, Xxxxxxxxxxx. Ook NLR-TP-2022-111.

10. Experimental damage tolerance evaluation of thick fabric carbon/epoxy laminates under low-velocity and high-velocity impact and compression-after-impact. Hoorn, N. van; Kassapoglou, C.; Xxxxxxxxxx, S.R.; Xxxxx,

X.X. xxx xxx. Journal of Composite Materials, SAGE Journals. Ook NLR-TP-2022-071.

11. Development of a multifunctional fuselage demonstrator. S.L. Xxxxxxx, P.J. Xxxxxxxx, P.C. Xxxxxxx, X. Xxxxxxxx, X. Kos and X. Xxxxxxxxx Xxxxxxxx. Aerospace Europe Conference, Bordeaux, France, 25-28 February 2020. Ook NLR-TP-2022-054.

4.12 Engineering &Technical Services (AVET)

Figuur 4.12.1 - Close-up van een elektromechanische trim/excitatie-module. De diameter van het ronde onderdeel is 50 mm. Met deze module kan een stuurvlak worden getrimd en tegelijkertijd tot 25 Hz worden geëxciteerd. Deze functionaliteit wordt ingezet bij aero-elastische experi- menten.

4.12.1 Doel en beoogde impact

De maatschappij vraagt om een schonere, stillere en veilige luchtvaart met minder impact op klimaat en omgeving. Het onderzoek leidt er toe technologische bouwstenen te ontwikkelen die nodig zijn om nieuwe, efficiënte lucht- en ruimtevaartuigen te ontwerpen, bouwen en te gebruiken en zodoende bij te dragen aan het halen van de klimaatdoel- stellingen in 2035 en 2050.

NLR Engineering & Technical Services wil de lucht- en ruimtevaartindustrie in staat stellen om in de periode 2025-2050 een concurrerend aandeel te hebben in de ontwikkeling en productie van de volgende generatie, emissiearme lucht- vaartuigen, in nieuwe kleine satellieten, lanceerders en ruimtevaarttoepassingen, en in nieuwe vliegende concepten, aansluitend bij de regionale, nationale en Europese doelstellingen en de doelstellingen van wereldwijde klanten.

4.12.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

Vanwege de ontwikkelingen richting steeds zuinigere, stillere en veilige luchtvaartuigen wordt een verdere verfijning van het ontwerp en de aanmaak van windtunnelmodellen gevraagd. De trend naar lichtere constructies vertaalt zich in meer dynamisch gedrag van deze constructies. Dit vraagt voor windtunnelmodellen een domein-overschrijdende aanpak van het ontwerpproces, waarbij gekozen materiaaleigenschappen, door de stroming geïnduceerde krachten en dynamica samen gaan. Aeroelasticiteit en load alleviation technologieën gaan bijdragen aan efficiëntere luchtvaar- tuigen.

Een andere zichtbare trend is de verhoogde onderzoeksinspanning op het gebied van high efficiency voortstuwing, zoals UHBR-motoren, propellerconcepten en gedistribueerde (elektrische) voorstuwing, al dan niet in combinatie met alternatieve energiedragers zoals waterstof.

Voor beide bovengenoemde ontwikkelingen geldt dat de vraag naar de hoeveelheid en het type te acquireren data wordt verhoogd.

Het onderzoek in het kennisgebied “Experimentele mechanica en windtunnelmodelontwerp” spitst zich dan ook toe op hybride construeren, sensortechnologie en data handling, alsmede op simulatie van voortstuwingsprincipes. De bij het ontwerpen van windtunnelmodellen genoemde ontwikkelingen vertalen zich rechtstreeks in de ontwikkelingen op het gebied van windtunnelmodelfabricage; kennisgebied “Materiaaltechnologie en windtunnelmodelfabricage”.

4.12.3 Resultaten 2022

In het kader van hybride construeren, waarbij de luchtweerstandsreductie van vleugels ten koste van structuurstijf- heid wordt nagestreefd, neemt het soort windtunneltesten toe waarbij aeroelasticiteit het onderwerp van onderzoek is. Concreet betekent dit dat er meer onderzoek wordt gedaan naar de dynamische stabiliteit van geschaalde toestel- len (of componenten daarvan). Bij deze testen hebben actuatoren de functie om een windtunnelmodel te exciteren en/of te stabiliseren. Op het gebied van actuatorontwikkeling is er in 2022 gewerkt aan een gecombineerde trim-exci- tatie module, waarmee traploos een bladhoek van 0 tot 60 graden kan worden ingesteld. Daarop gesuperponeerd kan, opnieuw traploos, excitatie tot 25 Hz en van -1 tot +1 graad worden uitgevoerd. Het unieke aan deze actuator is dat de aandrijving elektromechanisch is. Mede daardoor is de actuator zeer licht (650 g) in vergelijking met bestaande systemen. Drie van deze actuatoren zullen bij een whirl-flutter test worden ingezet om een rotor te exciteren, maar kunnen ook voor toekomstige aero-elastische tests worden ingezet.

Een andere belangrijke mijlpaal in het kader van hybride construeren is de realisatie van een tafelbalans met geopti- maliseerde stijfheid. In de regel worden balansen ‘zo stijf mogelijk’ uitgevoerd om deflectie tijdens windtunneltesten te vermijden. Voor een aeroleastisch model moest de meetfunctie van een balans gecombineerd worden met een structurele functie, i.e. het leveren van stijfheden dusdanig dat trilvormen konden worden nagebootst. Dit heeft gere- sulteerd in een balans met specifieke stijfheden in zes richtingen, én een acceptabele meetnauwkeurigheid. Ook hier- voor geldt dat de technologie in toekomstige aero-elastische tests kan worden ingezet.

Op het gebied van voorstuwingsprincipes is er een koelsysteem ontwikkeld dat voor energiedissipatie uit de aandrijf- lijn gebruik maakt van de afgekoelde uitlaatstroom van luchtmotoren. Xxxxx bij het ontwerp van dit koelsysteem is er voor gekozen om voor de aanmaak gebruik te maken van additive manufacturing (3D-printen) in metaal. De ontwerp- vrijheid die hierdoor ontstond is gebruikt om een geometrie te ontwerpen die het koelvermogen maximaliseert bin- nen de geboden koelcapaciteit (debiet en temperatuur van koellucht), inbouwruimte en fysische eigenschappen van het koelmiddel (bijvoorbeeld viscositeit). Met betrekking tot windtunnelmodelfabricage is hiermee een verdere stap gezet naar het implementeren van 3D-geprinte metalen halffabrikaten, die op relevante interfaces nauwkeurig wor- den nabewerkt. Deze werkwijze biedt, naast de voor de hand liggende voordelen ten opzichte van volledige frees- en draaiverspaning, het voordeel dat er aanzienlijk minder grondstoffen en energie worden gebruikt.

4.13 Flight Physics & Loads (AVFP)

Figuur 4.13.1 - De DIANA-2 tijdens een standtrilproef en een voorbeeld van opgeleverde meetresultaten

4.13.1 Xxxx en beoogde impact

AVFP draagt als de expert met ‘beyond state-of-the-art’ applicaties en oplossingen structureel bij aan een duurzame luchtvaart (verlagen uitstoot & noise), vergroten van de efficiency bij klanten, vergroten van inzetbaarheid voor klan- ten en verhogen van de veiligheid.

De kracht van AVFP ligt hierbij in het kunnen modelleren, analyseren en oplossen van zeer complexe aerospace vraag- stukken vanuit enerzijds een theoretische en praktische kennisbasis en anderzijds met behulp van Computational Phy- sics (beiden op basis van natuurwetten, 1st principles, multiphysics) :

• Computational Fluid Dynamics, Computational Aero-Acoustics, Computational Electro Magnetics,

Computational Aero-elastics, Aero-thermo Dynamics, Computational Flight Dynamics ....

AVFP doet dit samen met andere NLR-afdelingen en partners in een hele keten. Hiertoe wordt kennis opgebouwd in, en benut vanuit, twee kennisgebieden:

• AV1E: Theoretical aerodynamica en Flight Physics

• AV1F: Vliegtuigbelastingen en Aero-elasticiteit

4.13.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

Als roadmap ziet AVFP enerzijds de noodzaak om in te zetten op steeds complexere berekeningen: vergroten van de nauwkeurigheid en samenvoegen van disciplines tot een multidisciplinair geheel, anderzijds om meer integratie van haar kennisbasis met andere stappen in de gehele ontwerpketen te realiseren.

Binnen de kennisgebieden gaat het dan om o.a. de volgende onderwerpen:

Design for Noise, Aero-servo-elastics & Flight dynamics, Power & Thermal Management, Laminar Wing technology, windtunnel to real-flight modelling, fatigue loads.

4.13.3 Resultaten 2022

Binnen de kennisgebieden heeft het volgende onderzoek plaatsgevonden in 2022.

In 2022 is het promotietraject afgerond voor de ontwikkeling van een voorspellingsmethode voor de transitie van la- minaire naar turbulente stroming. Binnen dit promotieonderzoek zijn deze voorspellingen gevalideerd met experi- mentele resultaten. In 2022 is het proefschrift “Laminar wing design: a framework for transition delay using linear sta- bility theory and adjoint optimization” afgerond en uitgegeven en op 17 juni 2022 is de promotie succesvol afgerond.

De behaalde resultaten zijn uniek en bieden een gefundeerd perspectief voor industriële toepassingen. Binnen UHURA is onderzoek gedaan naar instationaire aerodynamische belastingen van een bewegende Krueger klep op de voorrand van een laminaire vleugel. Deze vleugel is getest in meerdere windtunnels en heeft een gevalideerde rekenmethode opgeleverd. De simulatieresultaten zijn op diverse conferenties gepresenteerd. Dit project is in september 2022 afge- rond.

Op gebied van thermal management is binnen IMOTHEP (Investigation and Maturation of Technologies for Hybrid Electric Propulsion) onderzoek gedaan naar technologieën gerelateerd aan hybride-elektrisch vliegen. In 2022 richtte dit zich vooral op analyses van de warmteproductie in verschillende componenten van een turboelektrisch vliegtuig, en het ontwikkelen van een methodiek om de aerodynamische prestaties van een boundray layer ingesting motor te voorspellen. Dit is een motor die deels in de grenslaag van het vliegtuig zelf geplaatst is, waardoor de prestaties po- tentieel verbeteren ten opzicht van een klassieke configuratie waarbij de motor in de vrije stroom onder de vleugel hangt. Dit onderzoek heeft onder andere geresulteerd in een tweetal presentaties op de EUCASS 2022 conferentie en een publicatie.

Voor het voorspellen van de aerodynamische verhitting van lucht- en ruimtevaartuigen bij zeer hoge Mach getallen wordt een multidisciplinaire aanpak gevolgd voor de integratie van aerodynamica en chemie. Door de sterke verhit- ting van de lucht als gevolg van schokgolven ontstaan er chemische reacties die leiden tot dissociatie en ionisatie (plasma). Tevens kan er als gevolg van wand-katalysiteit een additionele verhitting optreden als gevolg van recombi- natie reacties. In 2022 zijn er thermo-chemische modellen uit de literatuur bestudeerd en zijn er test implementaties gerealiseerd voor verificatie doeleinden. Verder is er een strategische samenwerking opgezet voor de verdere ontwik- keling en validatie van de beoogde aero-thermodynamische simulatie methode.

Er loopt een tweede promotieonderzoek, gericht op het ontwikkelen van een methodiek om aero-elastische systeemi- dentificatie aan een vastvleugelig platform uit te voeren. Binnen dit onderzoek zijn in 2022 de eerste vluchten met de Xxxxx (een zweefvlieg drone) uitgevoerd, na een jaar zonder vluchten. Dit zweefvliegtuig is geïnstrumenteerd met di- verse sensoren die de ontwikkelde methode voeden. Dit onderzoek heeft geleid tot een presentatie op AIAA SciTech en diverse publicaties.

Tot slot zijn er verbeteringen doorgevoerd in diverse simulatiemethoden. Zo is de Chimera methode verder ontwik- keld zodat voor complexere geometrieën eenvoudiger een rekenrooster gemaakt kan worden. De aeroelastische ke- ten is geüpdatet om deze uitbreidbaar en toekomstbestendiger te maken. Deze zal onder andere ingezet en verder ontwikkeld worden binnen diverse Europese onderzoekstrajecten.

4.14 Platform Integrity & Life Cycle Support (AVIL)

Figuur 4.14.1 - Het ‘effect of defects’ op het vermoeiingsleven van een 3D-geprinte titaniumlegering

4.14.1 Xxxx en beoogde impact

Het onderhoud van complexe systemen wordt vaak nog uitgevoerd op basis van gebruiksuren of kalendertijd. Mo- menteel vindt echter een verschuiving plaats naar conditiebepaald onderhoud en/of voorspellend onderhoud (predic- tive maintenance). Dergelijke onderhoudsconcepten leiden in principe tot lagere kosten en verbeterde platforminzet- baarheid.

Beoogde impact:

• Duurzaamheid: de beschikbaarheid van betere degradatiemodellen, automatische realtime schadedetectie en geavanceerde reparatietechnologieën zoals LSP en Coldspray leiden tot lichtere (dus brandstofzuiniger) ontwerpen waarmee langer (dus met minder afvalstromen) kan worden doorgevlogen.

• Verdienvermogen: digitalisering van het onderhoud en de toepassing van SMx-technologieën maken het

onderhoud effectiever en efficiënter en leiden uiteindelijk tot lagere kosten voor MRO-bedrijven en operators.

• Onafhankelijkheid: grondige kennis van faal- en degradatiegedrag van materialen en componenten maakt

het mogelijk om onafhankelijk schade- en ongevallenonderzoek uit te voeren.

4.14.2 Roadmap of hoofdlijn van het onderzoek

De hoofdlijn van het onderzoek wordt gevormd door voorspellend onderhoud, met de kringloop van ontwerp → ge- bruik → degradatie → remedies → ontwerp → etc. Deze hoofdlijn beslaat beide kennisgebieden van de afdeling AVIL, namelijk “Levensduurbewaking en onderhoud van vliegtuigen” en “Platformintegriteit”.

Om dit mogelijk te maken wordt gebruik gemaakt van een veelheid aan geavanceerde technologieën zoals smart sen- sors, Structural Health Monitoring (SHM), Internet of Things (IoT), machine learning / artificial intelligence, data driven

/ physics based prognostics, digital twinning, etc. Er is echter meer mogelijk om het onderhoud te optimaliseren. Op- komende technologieën zoals Augmented Reality / Virtual Reality (AR/VR) kunnen de onderhoudslast op de werkvloer flink verminderen. Dit geldt ook voor het gebruik van apps voor de registratie van onderhoudsgegevens, de robotise- ring van inspecties, het gebruik van slimmere reparatietechnieken op basis van 3D-printen, etc. Dit geheel aan onder- houdsconcepten, activiteiten en technologieën laat zich samenvatten met de term Maintenance 4.0, of ook wel Smart Maintenance (SMx).

In het onderzoek wordt kennis opgedaan van voorspellend onderhoud en de onderliggende SMx-technologieën. Daar- naast wordt kennis ontwikkeld van het faal- en degradatiegedrag van geavanceerde materialen, vliegtuigconstructies, motorcomponenten en mechanische systemen zoals aandrijflijnen en hydraulische pompen.

Opgemerkt wordt dat een aantal van de genoemde onderwerpen wordt meegenomen in het vraaggestuurde defen- sieprogramma IML (Instandhouding van Militaire Luchtvaartuigen), dat een integraal onderdeel is van NLR-pro- gramma 5 (Operationele Beschikbaarheid) – zie hoofdstuk 2 van dit onderzoeksplan. Verder heeft dit project een inhe- rente relatie met NLR-programma 1 (Klimaatneutrale Luchtvaart), omdat effectief en efficiënt onderhoud bijdraagt aan een langere levensduur - en dus minder afvalstromen - van vliegtuigcomponenten en -systemen.

4.14.3 Resultaten 2022

Voor wat betreft het kennisgebied “Levensduurbewaking en onderhoud van vliegtuigen” zijn in 2022 op hoofdlijnen de volgende resultaten behaald:

• Het SMx demonstratieplatform is voorzien van een luchtwaardige Heim datarecorder, een externe dataverwerkingsmodule en nieuwe sensoren. Ook is een dashboard ontwikkeld voor de visualisatie van de gegevens en zijn eerste experimenten uitgevoerd met draadloze gegevenstransmissie van voertuig naar grondstation op basis van licht (LiFi); een dergelijke dataverbinding is moeilijker af te luisteren.

• Kennis is opgebouwd over de (on)mogelijkheden van het simuleren van niet-destructive inspecties (NDI) met het commerciële softwarepakket CIVA.

• Samen met een groep studenten van de TU Delft is een inspectieconcept ontwikkeld waarin met een zwerm van kleinere drones een vliegtuig zeer snel geïnspecteerd kan worden op schades ten gevolge van hagel of andere impactschades. De door NLR begeleide studentengroep heeft één van de Nederlandse Lucht- en Ruimtevaartprijzen 2022 gewonnen: de WO Award Techniek. Deze prijs is op 18 november uitgereikt.

• Experimenten zijn uitgevoerd om de invloed van extreme temperaturen na te gaan op de prestaties van fiber- optische reksensoren (FBG’s – fibre bragg gratings) die gebruikt worden in SHM-toepassingen. De resultaten zijn vastgelegd in: Grooteman FP. Nitrogen strain and temperature testing: Strain gauges and optical fibre Bragg grating sensors, NLR-TR-2021-305.

• De in 2022 gestarte studie naar motion magnification is voortgezet. Algoritmes zijn ontwikkeld waarmee subtiele trillingen/bewegingen die vastgelegd zijn in videobeelden vergroot kunnen worden. Hiermee kunnen bijvoorbeeld lagers of andere machineonderdelen gemonitord worden op schade, als alternatief voor klassieke trillingsopnemers.

• De functionaliteit van het door NLR ontwikkelde simulatieprogramma GSP voor de gaspadanalyse van gassturbines is uitgebreid met drie alternatieve brandstoffen: waterstof, ethanol en ammonia. Analyses zijn gemaakt van het effect van waterstofverbranding op de thermische belasting van de turbine van een UHBR turbofan. De resultaten zijn vastgelegd in: Xxxxxxxx X. Thermodynamic implications on turbines of hydrogen fired turbofan engines, NLR-TR-2022-339.

• Als voorbereiding op een toekomstige uitbreiding van GSP is begonnen met de modellering van een waterstof aandrijflijn. Elementen die in 2022 zijn gemodelleerd: tank, brandstofleiding, warmtewisselaar, pomp.

• Er is kennis opgebouwd over hoe nieuwe niet-destructive inspectiemethodes te kwalificeren voor gebruik binnen de luchtmacht. Twee routes zijn bestudeerd, nl. die via Part-21 en die via Part-145 van de militaire luchtwaardigheidseisen. De route via Part-145 is de makkelijkst en vereist het aantonen van equivalentie met een reeds gekwalificeerde NDI-methode.

Voor wat betreft het kennisgebied “Platformintegriteit” zijn in 2022 op hoofdlijnen de volgende resultaten behaald:

• Een model is ontwikkeld waarmee het vermoeiingsleven van 3D geprinte metalen onderdelen voorspeld kan worden op basis van de grootte van de aanwezige imperfecties, de aangezette belasting en de statische treksterkte van het materiaal. Het model is gevalideerd aan de hand van een groot aantal experimenten op Inconel 718 en Ti-6Al-4V. De resultaten zijn opgenomen in: Wits WW, Xxxxxxx E, Amsterdam E, Xxxxx AT. The role of scan strategies in fatigue performance for laser powder bed fusion. CIRP Annals 2022;71:185–8. xxxxx://xxx.xxx/00.0000/x.xxxx.0000.00.000 .