Ins Netz geflogen 20.01.2016, 08:09 Uhr

Unbemannter Flieger landet bei vollem Tempo auf Auto

Solare Ultraleichtflieger düsen autonom in der Stratosphäre umher und liefern Live-Lagebilder von Katastrophen. Unterstützen so das Krisenmanagement. Noch ist das nur eine Vision. Denn dazu müssen die Fluggeräte auch autonom und sicher wieder landen können. Einen ersten Test haben DLR-Forscher jetzt erfolgreich absolviert.

DLR-Versuch: Der unbemannte elektrisch betriebene Flieger muss es schaffen, auf der mobilen Plattform des fahrenden Autos zu landen.

DLR-Versuch: Der unbemannte elektrisch betriebene Flieger muss es schaffen, auf der mobilen Plattform des fahrenden Autos zu landen.

Foto: DLR (CC-BY 3.0)

Solche Szenen kennt man sonst nur aus James-Bond-Filmen: Ein Flugzeug landet bei vollem Tempo auf dem Dach eines fahrenden Autos. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat jetzt gezeigt, dass es sich hinter Hollywood nicht verstecken muss. Auf das Dach eines Autos haben DLR-Wissenschaftler eine vier Meter lange und fünf Meter breite mobile Landeplattform montiert. Diese ist mit mehreren optischen Markern bestückt und ermöglicht so, dass ein unbemanntes Fluggerät völlig autonom dort landen kann. Wohlgemerkt bei einer Fahrtgeschwindigkeit des Autos von 75 km/h.

Es geht um Gewichtsreduktion

Schauplatz des Spektakels war ein Flugplatz im schwäbischen Mindelheim-Mattsies. Dort hat das DLR-Institut für Robotik und Mechatronik ein System erfolgreich getestet, welches das automatische Landen eines sogenannten Starrflügel-UAVs auf einem fahrenden Bodenfahrzeug möglich macht.

Der Versuchsflieger verfügt noch über Landevorrichtungen, die durch das entwickelte System überflüssig werden.

Der Versuchsflieger verfügt noch über Landevorrichtungen, die durch das entwickelte System überflüssig werden.

Foto: DLR (CC-BY 3.0)

Der unbemannte elektrisch betriebene Flieger mit den starren Flügeln ist gut 3 m groß und wiegt nur 20 kg. Und genau darum geht es: um Gewichtsreduktion.

Flugzeuge ohne Landefahrwerk

Die unbemannten Flugzeuge der Zukunft sollen deshalb auch kein Landefahrwerk mehr benötigen. Auch auf normalerweise notwendige Versteifungen in der Struktur soll verzichtet werden. Denn: Das eingesparte Gewicht erhöht die verfügbare Nutzlast der autonomen Flieger für wissenschaftliche Instrumente. Eingesetzt werden sollen diese Fluggeräte in der Stratosphäre. Solche ultraleichten Solarflugzeuge können dort in mehr als 20 km Höhe über mehrere Wochen in der Luft bleiben. Sie sollen klassische Satellitensysteme ersetzen und beispielsweise in Katastrophenfällen das Krisenmanagement durch Live-Lagebilder unterstützen oder ausgefallene Kommunikationsnetze ersetzen und Daten zum Klimaschutz liefern.

Fahrendes Auto als Landeplatz

Für ein solches autonomes Kommunikationsnetz hoch oben in der Stratosphäre ist es unerlässlich, dass auch eine Landung vollkommen autonom und sicher geschehen kann. Genau dieses Szenario haben die DLR-Forscher mit ihrem Spektakel in Mindelheim-Mattsies gleichsam durchgespielt.

Das mit hohem Tempo fahrende Auto diente als bodengebundenes Landefahrwerk, der Starrflügler simulierte das Solarflugzeug. Befindet sich der Starrflügler über dem mit optischen Markern ausgestatteten Bodenfahrzeug, bestimmt das Multi-Marker Tracking-System die relative Position zum Bodenfahrzeug. Die Landung kann dann mit einer Genauigkeit von einem halben Meter durchgeführt werden.

Computergestützte Landung gleicht einem sanften Absetzen 

Die Bewegungen des unbemannten Flugzeugs und des Bodenfahrzeugs werden mit Hilfe der am DLR entwickelten Computeralgorithmen einander angepasst. Das ist nicht ganz trivial, weil oberhalb des Bodenfahrzeugs durch die hohe Fahrtgeschwindigkeit erhebliche Luftverwirbelungen entstehen. Diese muss das Flugregelungssytem ausgleichen. Auto und Flugzeug bewegen sich nach der Anpassung gleich schnell. Denn so gleicht das computergestützte Landen auf der Plattform auf dem Autodach im vollen Tempo doch eher einem sanften Absetzen.

Aus Sicherheitsgründen saß ein Fahrer im Auto

Wirklich autonom waren die Flugversuche auf dem Flughafen in Mindelheim-Mattsies noch nicht. Aus flugbetrieblichen Sicherheitsanforderungen war bei diesen Versuchen noch ein Fahrer im Auto.

Der Fahrer erhielt beim DLR-Bodentest Steuerkommandos über eine graphische Anzeige (Fadenkreuz).

Der Fahrer erhielt beim DLR-Bodentest Steuerkommandos über eine graphische Anzeige (Fadenkreuz).

Foto: DLR (CC-BY 3.0)

Dieser erhielt die vom Fluggerät ermittelten Steuerkommandos zur Anpassung der Geschwindigkeit über eine graphische Anzeige, die ihm vorgab, ob er schneller oder langsamer fahren musste. Der nächste Schritt in Richtung Stratosphäre ist der Test mit einem robotischen Fahrzeug ohne Fahrer. 

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