Innovationspreis der Luftfahrt 19.08.2019, 10:11 Uhr

AlphaLink: Flugsystem der Zukunft

AlphaLink ist ein Mehrkörperflugzeug-System, welches vom gleichnamigen Berliner Start-Up entwickelt wurde. Die Technologie gewann dieses Jahr den Innovationspreis der Deutschen Luftfahrt (IDL). Anfällige Höhenplattformen, die für die Telekommunikation sowie für die Erdbeobachtung zuständig sind, könnten damit bald abgelöst werden.

AlphaLink Flugkörper in der Luft von Wolken umgeben

Das an der TU Berlin entwickelte Flugzeugkonzept.

Foto: TUB

Das Mehrkörperflugzeug, auch unter dem Namen AlphaLink X bekannt, gewann den mit 5.000 Euro dotierten Innovationspreis der Deutschen Luftfahrt (IDL) in der Kategorie “Fliegen neu Denken” und soll laut Unternehmen empfindliche Höhenplattformen bald ersetzen. Bestehend aus insgesamt 10 unbemannten Flugkörpern, soll der AlphaLink X sowohl die Telekommunikation als auch Luftbildaufnahmen der Erde erheblich verbessern und vereinfachen. Dabei werden die Luftfahrzeuge mittels mechanischer Gelenke an den Flügelspitzen miteinander verbunden und können dadurch als eine Einheit agieren. Schon jetzt übersteigt AlphaLink X die bisherigen Flugleistungen ähnlicher Drohnen und Fluggebilde um ein Vielfaches, da der Auftrieb durch die ergänzten Tragflächen erheblich gesteigert wird. Zudem ist die Verbindung deutlich stabiler, da gefährliche Turbulenzen nicht mehr auf die gesamte Tragfläche übertragen werden. Die bisher vorgestellte Erfindung soll laut eigenen Angaben ein ganzes Jahr ohne Pause in etwa 20 Kilometer Höhe, der Stratosphäre, fliegen und dabei eine Traglast von bis zu 450 Kilogramm transportieren können.

Mehrkörperflugzeuge: Visionen und Visionäre

Höhenplattformen (engl.: “High-Altitude Platform”, HAP) werden schon seit einigen Jahren als ökonomische Alternative zu Satelliten herangezogen. Hierbei sollen die meist unbemannten Flugzeuge autonom über den Wolken fliegen und Telekommunikations- und Überwachungsaufgaben übernehmen, wofür normalerweise zusätzliche Weltraumkörper zum Einsatz kommen würden. Hierzu gibt es schon einige Projekte, die bereits erfolgreiche Flugtests absolviert haben. Darunter befinden sich zum Beispiel “Helios” von AeroVironment und der Airbus “Zephyr”, der bereits ein Kontingent von mehr als 336 Stunden am Stück zurückgelegt hat.

Die Vorteile der Mehrkörperflugzeuge, die aktuell mit AlphaLink analysiert und diskutiert werden, sind im Vergleich zu HAP durchaus positiv. Die einzelnen Bestandteile des fertigen Links können gesondert und ohne vorherige Verbindung in die Stratosphäre, die sich in einer Höhe von 20 bis 30 Kilometern über den Wolken befindet, aufsteigen und sich dort mit anderen Flugkörpern verbinden. Der Energiebedarf der Flugzeuge wird durch integrierte Solarpanels vollständig gedeckt. Im Notfall kann ein primär Batterie-basierter Part zusätzlich angekoppelt werden, um eventuellen Energiefluktuationen entgegen zu wirken. Die Zahl der Verbindungen ist dabei nahezu unbegrenzt und auch die Größe der jeweiligen Flugzeuge spielt keine Rolle. Anders als bei Satelliten, treffen die unbemannten Flugkörper dementsprechend schneller beim Einsatzort ein und können ebenso einfach wiederverwertet werden. Außerdem stellen diese Systeme eine kostengünstigere Alternative zu Satelliten oder konventionellen Höhenplattformen dar. Noch sind die Ziele der Mehrkörperflugzeuge lediglich für die Telekommunikation und Erdbeobachtung angesetzt. Diese können jedoch jederzeit mit ebenso erdnahen Aufgaben ersetzt werden.

Mehrkörperflugzeuge als kostengünstige Alternative

Entwickelt wurde das System von Dr.-Ing. Alexander Köthe und Dr. Daniel Cracau an der Technischen Universität Berlin im Fachbereich Flugmechanik, Flugregelung und Aeroelastizität. Bereits im Jahr 2018 haben die beiden Wissenschaftler das gleichnamige Start-Up-Unternehmen gegründet, das von der TU Berlin betreut wird. Ziel der Innovation war es, eine Höhenplattform zu entwickeln, die über einen Zeitraum von 5 Jahren durchgehend Nutzlasten von bis zu 450 Kilogramm bis zum 40. nördlichen und südlichen Breitengrad transportieren kann. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde auf eine starre, einflügelige Plattform verzichtet, wie es bei konventionellen HAP der Fall ist, und stattdessen ein Gebilde aus mehreren miteinander interagierenden Parts konstruiert. Der Grund für dieses Umdenken war, dass durch die Gelenke an den Flügelspitzen der Biegemoment nicht übertragen wird und die Flugkörper so flexibel in der Luft schweben können. Es wird ein stark verkoppeltes Mehrgrößensystem bereitgestellt, das den unwirtlichen Bedingungen der Stratosphäre ohne Komplikationen widerstehen und größere Traglasten als vergleichbare Systeme halten kann.

Testphase mit ersten Erfolgen

An den aktuellen Tests nahmen drei Flugkörper der Staffel mit einer Einzelspannweite von rund 140 Zentimetern teil. Diese wurden durch eine WLAN-Verbindung von dem jeweiligen Piloten gesteuert. Das Flugsteuerungssystem umfasst alle relevanten Messgrößen, sowie die Eingabesteuerung des Piloten. Des Weiteren berechnet es die Flugregelungsgesetze und richtet die Stellglieder des Flugzeugs basierend auf diesen erfassten Werten aus. Beim nächsten logischen Schritt würde der praktische Einsatzzweck erprobt. Hierbei wird die Nutzlast so gestaltet, dass variables Kommunikations- und Kameraequipment transportiert werden soll. Anhand der Daten, die aus diesen Tests ausgelesen werden können, soll das Verfahren weiter optimiert und verfeinert werden, um die angestrebte Zukunftsvision eines Tages in die Realität umsetzen zu können.

Zukunfts(um-)denken

Während eines Interviews auf der Space-Tech-Expo in der Hansestadt Bremen äußerten sich Köthe und Cracau positiv und vorausschauend zu ihrem Projekt. “Wir haben die Erfahrung gemacht, dass jeder, dem wir das Projekt vorstellen, begeistert und motiviert ist. Sobald es allerdings um die Finanzierung geht, gestaltet es sich leider eher schwer”, gab Dr. Cracau zu Protokoll. Während die theoretische Ausarbeitung des Projekts also fast komplett ist, mangelt es für den weiteren, großen Erfolg an finanziellen Mitteln. Diese wollen die beiden Wissenschaftler mittels des Bewerbens von AlphaLink auf großen Messen und Conventions sowie Kunden- und Sponsorengesprächen erreichen.

Eher schwierig gestaltet sich auch die Zusammenarbeit der Regulierungen mit neuartigen Erfindungen in diesem Bereich. Es ist beispielsweise noch immer nicht eindeutig festgelegt, inwiefern unbemannte Flugobjekte ohne direkten Sichtkontakt des Piloten in zivilem Gebrauch gestattet sind. Während diese Prozedur in den Vereinigten Staaten von Amerika  schon Gang und Gäbe ist, ist die Rechtslage in Deutschland noch unklar.

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