1. Juli 2015

Ex­ak­tes Flie­gen der AR­TIS-Hub­schrau­ber - Aus­wer­tung der Klee­blatt­flü­ge

Ar­tis um­fliegt au­to­ma­tisch Hin­der­nis­se
Bild 1/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Artis umfliegt automatisch Hindernisse

Der Hub­schrau­ber AR­TIS be­reich­net sei­ne Flug­bahn selbst und passt sie den Um­feld­ein­flüs­sen an. Ob ein Hin­der­nis, ei­ne Än­de­rung in Wind­stär­ke oder der Wind­rich­tung, AR­TIS fliegt grund­sätz­lich völ­lig au­to­ma­tisch.
For­schungs­hub­schrau­ber AR­TIS
Bild 2/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Forschungshubschrauber ARTIS

AR­TIS fliegt grund­sätz­lich au­to­ma­tisch. Die DLR-For­scher am Bo­den ha­ben stets Sicht­kon­takt und kön­nen im Not­fall die Kon­trol­le über­neh­men.
AR­TIS auf Kurs
Bild 3/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

ARTIS auf Kurs

Die dy­na­mi­sche Op­ti­mie­rung lässt AR­TIS äu­ße­re Stö­run­gen kom­pen­sie­ren, so­dass er beim Klee­blatt­flug kaum von sei­nem Re­fe­renz­pfad (wei­ße Li­nie) ab­weicht.

Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) forschen Wissenschaftler mit dem Autonomous Rotorcraft Testbed for Intelligent Systems (ARTIS) an der Technologie für das automatische Fliegen. Bereits im September 2014 wurden Flugversuche unternommen, bei denen der unbemannte Hubschrauber selbständig und präzise eine im Voraus berechnete Bahn fliegen musste: ein Kleeblatt.

"Die Kleeblattform ist eine sehr komplexe geometrische Form", so Johann Dauer vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik. Und komplex bedeutet anspruchsvoll: Während des Fluges muss ARTIS permanent seine Richtung anpassen und erreicht nie einen stationären Zustand. Der Mensch greift während des Fluges nur im Notfall ein. Grundsätzlich fliegt der Hubschrauber völlig automatisch. Dauer erklärt: "ARTIS lernt während er fliegt dazu. Dadurch wird sein Flug von Versuch zu Versuch besser." Die jetzt ausgewerteten Flugdaten zeigen eine sehr hohe Genauigkeit: Weniger als zwei Meter wich ARTIS vom Kurs ab.

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Exaktes Fliegen der unbemannten Hubschrauber ARTIS – Auswertung der Kleeblattflüge
Im September 2014 wurden Flugversuche unternommen, bei denen der unbemannte Hubschrauber selbständig und präzise eine im Voraus berechnete Bahn fliegen musste: ein Kleeblatt. "Die Kleeblattform ist eine sehr komplexe geometrische Form", so Johann Dauer vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik. Und...
Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Dynamische Optimierung

Mittlerweile braucht die Vorausberechnung einer Flugbahn nur noch wenige Sekunden. Das ist nicht selbstverständlich, schließlich muss die komplexe Hubschrauberdynamik so genau wie möglich berücksichtigt werden. Durch die schnelle interne Berechnung können äußere Einflüsse wie die Änderung von Windstärke und Windrichtung unmittelbar berücksichtig werden.

Die von Johann Dauer entwickelten Algorithmen beziehen zudem die sogenannten Betriebsgrenzen des Hubschraubers mit ein. Bereits vor dem Flug kann festgestellt werden, ob der Hubschrauber unter den aktuellen Umständen seinen Flug überhaupt gefahrlos antreten kann. Vorgegeben werden bei diesem Verfahren nur noch die zu fliegende Geometrie und weitere Anforderungen an den Flug wie beispielsweise die Fluggenauigkeit. Wie ARTIS diese Anforderungen im Rahmen seiner Betriebsgrenzen anschließend umsetzt, berechnet er dann selbst in der dynamischen Optimierung.

Forschungsziel von ARTIS ist, dass Hubschrauber ihren Weg selbstständig finden - und das auch in hindernisreicher Umgebung wie etwa einer Stadt. Beeinträchtigungen durch Hindernisse oder Wind sollen autonom erkannt, ausgeglichen oder umflogen werden. Allgemein sind Hubschrauber hochkomplexe Maschinen mit starker Dynamik und vielen inneren Verkopplungen. Die genaue Vorhersage der Flugbewegung ist daher meist nicht einfach.

Mehr über die Kleeblattflüge lesen Sie im aktuellen DLR Magazin 146.

Kontakt
  • Dorothee Bürkle
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Me­dia Re­la­ti­ons
    Telefon: +49 2203 601-3492
    Fax: +49 2203 601-3249

    Kontaktieren
  • Dipl.-Ing. Johann C. Dauer
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Flug­sys­tem­tech­nik
    Lilienthalplatz 7
    38108 Braunschweig
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