Forschung 06.01.2012, 12:02 Uhr

Multikopter: Mit 16 Propellern in die Luft

Als Orville Wright sich 1903 erstmals mit einem motorbetriebenen Fluggerät in die Luft schwang, dauerte sein Flug gerade einmal 12 s. Ein aus Berlin stammender Physiker blieb kürzlich ganze 90 s lang dem Boden fern. Allerdings schwebte er dabei nur auf der Stelle.

Auf einer Wiese bei Karlsruhe stieg Thomas Senkel erstmals mit einem manntragenden, elektrisch betriebenen Multikopter in die Luft. „Er geht hoch wie ein Fahrstuhl“, jubelte er nach der geglückten Landung.

Multikopter sind eine besondere Form von Helikoptern. Bei ihnen sorgen anstelle eines großen mehrere kleine Rotoren für Auftrieb und Steuerung. Die meisten Modelle verwenden vier Propeller, weshalb sie dann Quadrokopter genannt werden.

Multikopter gab es bislang nur im Spielzeugformat

Bisher gab es Multikopter nur im Spielzeugformat. Doch schon länger ist Senkel überzeugt, dass die Technik auch für die bemannte Fliegerei taugen würde. Gemeinsam mit Stephan Wolf und Alexander Zosel, zwei Modellbau-Enthusiasten aus Karlsruhe, machte er sich daran, einen Multikopter im Großformat zu bauen.

Der erste Prototyp ist ein seltsam anmutendes Fluggerät. Es besteht aus zwei dürren, jeweils 5 m langen Aluminiumträgern, die über Kreuz miteinander verschraubt sind. In der Mitte befindet sich ein kleiner Plastiksitz, darauf wird der Pilot festgeschnallt. Darunter ist ein orthopädischer Sitzball als Stoßdämpfer bei der Landung montiert. Die 16 waagerecht stehenden Propeller, an jedem Ausleger vier, sorgen für den Auftrieb. Das Leergewicht beträgt nur 80 kg.

„E-Volo“ haben die drei Entwickler ihre Schöpfung genannt: Volo von „volare“, also Fliegen, und das E davor steht für elektrisch. Den Strom liefern Lithium-Ionen-Akkus. Jeder der 16 Rotoren wird von einem eigenen Elektromotor angetrieben.

„Wir haben lange gerätselt, wie viele Propeller wohl günstig wären. Vier wie beim Quadrokopter sind halt ein bisschen wenig. Wenn nur einer ausfällt, dann würde das Ding vom Himmel fallen“, sagt Wolf, der die Steuerungssoftware entwickelt hat. Nach vielen Berechnungen stand fest: 16 ist der beste Kompromiss zwischen Komplexität und Tragfähigkeit.

Alle Propeller werden unabhängig voneinander angesteuert. Eine Elektronik mit Lage- und Beschleunigungssensoren hält den Multikopter über ständige Anpassung der Drehzahlen stabil und steuert ihn. Drehen die Propeller auf einer Seite ein bisschen schneller, stellt sich der Multikopter leicht schräg und driftet dann in diese Richtung. Das geht vorwärts wie rückwärts und zur Seite.

„Unser vorrangiges Ziel ist es, ein Fluggerät zu bekommen, das perfekt auf der Stelle schweben kann“, erklärt Wolf. Wenn es nach dem Willen der Entwickler geht, soll E-Volo bald einen Teil der klassischen Aufgaben von Helikoptern übernehmen. Geplant ist der Einsatz in der Hobbyfliegerei von Privatpiloten, die gerne ein Ultraleichtfluggerät steuern.

„Wir sehen aber auch im gewerblichen Sektor einen Riesenmarkt“, sagt Zosel, der fürs Marketing zuständig ist. Gerade durch das gut kontrollierbare Schweben auf der Stelle wäre E-Volo ideal für Wartungsarbeiten an Stromleitungen oder als fliegende Kamera bei Sportveranstaltungen.

Chinese will Multikopter an Reisbauern verkaufen

Schaut man sich die spartanisch anmutende Struktur des ersten E-Volos an, ist freilich noch einige Entwicklungsarbeit nötig, um das Gerät alltagstauglich zu machen. Die Rotoren haben noch keine Schutzkäfige. Es fehlen Instrumente für den Piloten. Zudem ist die Energieversorgung für den Dauerbetrieb zu schwach – derzeit reicht eine Akkuladung gerade mal für 20 min Flugzeit. „Es handelt sich ja auch nur um eine Designstudie, um zu zeigen, dass das Prinzip überhaupt funktioniert“, so Zosel.

Dennoch meldeten sich bereits Interessenten aus aller Welt, manche mit kuriosen Vorstellungen. Ein dänischer Fischfarmer will damit seine Aquakulturen aus der Luft kontrollieren. Und ein chinesischer Autohersteller schrieb per E-Mail, in China gebe es Millionen reicher Reisbauern, die keine Straßen hätten. Denen könne er keine Autos verkaufen. Nun wolle er 10 000 Multikopter.

Eine Massenproduktion liegt aber in weiter Ferne. Noch seien grundsätzliche Fragen zu lösen, sagt Heinrich Bülthoff vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen. Er leitet das EU-Projekt My-Copter, das die Möglichkeiten eines Personentransportsystems auf Basis von Kleinstfluggeräten prüft.

Das Luftfahrtbundesamt beschäftigt sich bereits mit dem Multikopter

„Die größten Schwierigkeiten für E-Volo sehe ich derzeit auf der rechtlichen Seite“, sagt Bülthoff. Es sei noch völlig unklar, in welcher Luftfahrzeugklasse Multikopter zugelassen werden könnten und welche Ausbildung ein Pilot dafür benötigt.

Nach Angaben von Zosel laufen bereits Gespräche mit dem Luftfahrtbundesamt. Im Frühjahr 2012 wollen die Konstrukteure den Prototyp eines Zweisitzers präsentieren. Der soll dann mehr Leistung und eine längere erreichbare Flugzeit haben. Angedacht ist der Einsatz einer Brennstoffzelle als Energiequelle.

Einen Markterfolg des E-Volos versprechen sich die Macher vor allem aufgrund der Tatsache, dass Multikopter sehr einfach zu fliegen sind. Per Joystick gibt der Pilot die Richtung vor, den Rest regelt die Steuerelektronik. Und das Fliegen soll besonders sicher sein, dank redundant ausgelegter Motoren und Steuerungseinheiten.

www.e-volo.de

Von Lucian Haas

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