Drohne

Unbemannte Tragschrauber-Drohne hebt zum ersten Flugversuch ab

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Die Paketzustellung aus der Luft ist ein Zukunftsthema mit breitem Anwendungspotenzial – die unbemannte Fracht-Drohne wäre eine Lösung.
Die Paketzustellung aus der Luft ist ein Zukunftsthema mit breitem Anwendungspotenzial – die unbemannte Fracht-Drohne wäre eine Lösung. (Bild: DLR)

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Werden Pakete in Zukunft automatisiert aus der Luft zugestellt? Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat nun erfolgreiche erste Flugversuche mit einem unbemannten Fracht-Tragschrauber durchgeführt.

Die DLR-Forscher haben im Projekt Alaady-Demonstrator (Automated Low Altitude Air Delivery) einen 450 kg schweren Tragschrauber umfangreich modifiziert. Das Ergebnis: eine experimentelle „Transportdrohne“ mit Ladefläche. Das Fluggerät wurde hierfür umfangreich mit Sensoren, Aktuatoren, einem Flugsteuerungsrechner sowie weiterer Soft- und Hardware für den automatisierten Flug nachgerüstet.

„Wir entwickeln und erproben im Programm Luftfahrtforschung des DLR einen Demonstrator für den unbemannten Frachttransport und eröffnen damit die Perspektive, Lasten von bis zu 200 Kilogramm auf Distanzen bis zu 500 Kilometern im bodennahen Luftraum zu befördern“, sagt DLR-Luftfahrtvorstand Prof. Rolf Henke. „Unterhalb des regulären Luftverkehrs ermöglicht das Konzept einen flexiblen Betrieb auf regionalen Strecken abseits besiedelter Gebiete.“

Seine ersten Flugversuche hatte der unbemannte Tragschrauber am Nationalen Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme in Cochstedt. Dabei steuerte das Entwicklerteam den unbemannten Tragschrauber zunächst manuell per Funkverbindung, wie es auch bei Modellflugzeugen üblich ist. So konnten alle Sicherheitsmaßnahmen im praktischen Flug erprobt, alle Systemkomponenten getestet und die Flugtüchtigkeit der neu entwickelten Transportdrohne nachgewiesen werden. „Tragschrauber haben den besonderen Vorteil einer inhärenten Sicherheit“, betont Dr. Sven Lorenz, der am DLR-Institut für Flugsystemtechnik Aufbau und Probebetrieb des Technologie-Demonstrators leitet, die Vorzüge der Konfiguration. „Das bedeutet, dass der frei drehende Rotor im Falle eines Fehlers eine sanfte Landung wie an einem Fallschirm ermöglicht.“

Frachtdrohne fliegt 150 m hoch und 100 km/h schnell

Die Frachtdrohne hat mittlerweile in Flugversuchen mehrere Platzrunden in bis zu 150 m Höhe und mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 km/h absolviert. „Mit den Versuchsflügen konnten wir bereits zeigen, dass Tragschrauber eine geeignete Konfiguration für den unbemannten Lufttransport sind“, erklärt Lorenz. Die manuellen Flüge schaffen die Grundlage dafür, das Fluggerät nun Schritt für Schritt zu automatisieren. Die Rechner übernehmen dann nach und nach alle Aufgaben, die sonst ein Mensch im Luftfahrzeug oder vom Boden aus erledigen müsste. „Im nächsten Schritt soll der unbemannte Tragschrauber seinen ersten automatischen Flug absolvieren“, sagt Lorenz. „Wir entwickeln nun neue automatische Flugsteuerungsfunktionen für alle Flugphasen: das heißt für Rollen, Start, Reiseflug und Landung.“

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Die Erkenntnisse aus dem Projekt und den Flugversuchen sollen dabei helfen, zukünftig unbemannte Luftfahrzeuge dieser Größe kostengünstig und sicher außerhalb bisher einzurichtender Sperrgebiete zu betreiben. „Dabei sind die Einbindung in eine Logistikkette, die betriebsbezogene Risikobewertung, das automatische Überwachen des Systemzustands mit einem Sicherheitsmonitor sowie die Entwicklung von Strategien zur Risikoreduzierung weitere Ziele der DLR-Forschung im Bereich unbemannter tieffliegender Lufttransport“, erklärt Dauer.

Schrittweise Automatisierung der Flugabläufe in Flugversuchen erprobt

Im DLR-Projekt Alaady-Demonstrator stehen der Aufbau und die Erprobung eines unbemannten und automatischen Flugversuchsträgers basierend auf einem Tragschrauber im Vordergrund. Eine besondere Herausforderung in der Modifikation der Soft- und Hardware für den automatisierten Flug lag in der Auslegung der Aktuatoren etwa für die Steuerung des Gashebels oder des Roll- und Nickwinkels des Rotorkopfes. Da marktübliche Aktuatoren die speziellen Anforderungen an die Steuerung des unbemannten Frachttransporters nicht erfüllten, haben die DLR-Wissenschaftler für den Alaady-Demonstrator eigens angepasste Aktuatoren entwickelt. Erste Flugversuche fanden bereits seit 2018 statt. In den Flugversuchen wird schrittweise die Automatisierung der Flugabläufe erprobt. Die rechtlichen Randbedingungen für den Betrieb unbemannter Flugversuchsträger dieser Klasse sowie die Einbindung in klassische Luftfrachtketten werden ebenfalls erarbeitet.

Darüber hinaus untersuchen Wissenschaftler des DLR bereits seit 2016 Wirtschaftlichkeit, Herausforderungen und potentielle Anwendungsfelder des unbemannten Frachttransports im Projekt Alaady, welches für die Demonstration die Grundlagen erarbeitet. Ziel dieses Projektteils ist die konzeptionelle Untersuchung, wie sich mittels Einschränkungen im Flugbetrieb Risiken und Kosten minimieren lassen, beispielsweise durch Nutzung geringer Flughöhen und dem gezielten Umfliegen dicht besiedelter Gebiete. Hierbei werden in den theoretischen Konzepten sogar Nutzlasten bis zu einer Tonne untersucht. Basierend auf einer Marktanalyse wurden geeignete Szenarien definiert, für die ein solcher Ansatz wirtschaftlich sinnvoll sein kann, sowie Luftfahrzeugkonfigurationen und Wege zur Integration in das bestehende Luftverkehrssystem entwickelt.

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