Der Einsatz von Drohnen in vielfältigen Anwendungsfeldern wie in der Landwirtschaft, der Schädlingsbekämpfung, der Logistik zum Warentransport oder der Überwachung ganzer Industriegroßanlagen ist mittlerweile keine Randerscheinung mehr. Zukünftig wird ein flächendeckender Betrieb von Drohnen auch in ländlichen sowie urbanen Gebieten prognostiziert. Neben den technischen Herausforderungen sowie der Frage der sicheren und effizienten Integration dieser neuen Luftraumteilnehmer, ist die gesellschaftliche Akzeptanz dieser neuartigen Technologie ausschlaggebend für ihren Erfolg.
Die Geräuschbelastung bzw. Geräuschcharakteristik von Drohnen und die damit verbundene wahrgenommene Lärmbelästigung ist ein wichtiger Faktor für deren Akzeptanz. Darum untersucht das Institut für Flugführung in verschiedenen Projekten und Vorhaben die tatsächlich auftretende Geräuschentwicklung einer Vielzahl unterschiedlicher Drohnen in verschiedenen Umgebungen in realen Flugversuchskampagnen sowie in Simulationen mittels entwickelter Modellierungsmethoden.
Chancen und Risiken des unbemannten Lufttransports
Die Institute für Flugführung und Verkehrsforschung des DLR analysieren zusammen mit dem Institut für Stadtbauwesen und Stadtverkehr der RWTH Aachen die zukünftigen Chancen und Risiken der unbemannten Luftfahrt für Mensch und Umwelt. Der Fokus dieses Projekts im Auftrag des Umweltbundesamtes liegt auf der Verlagerung bestimmter Lieferketten und des Zustellbetriebs vom Boden in die Luft mittels Paketdrohnen. Hierbei werden verschiedene Ausgangsszenarien und Distributionskonzepte verglichen, um zu beurteilen, wie sich diese auf die gesellschaftliche Akzeptanz, die Gesundheit sowie die Umwelt auswirken.
Mittels institutseigener Simulationstools wird die Verkehrsverlagerung vom Boden in die Luft am Computer modelliert, um anschließend eine qualitative Analyse der zu erwartenden Auswirkungen zu treffen. Im Fokus der Untersuchung stehen hierbei Faktoren wie Lärmimmission, visuelle Belästigung, Energieverbrauch und Ressourceneinsatz.
Umfangreiche Flugversuchskampagnen zur Lärmmessung
In den letzten Jahren hat das Institut für Flugführung federführend verschiedene Flugversuchs-kampagnen am Nationalen Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme des DLR in Cochstedt durchgeführt, um die Geräuschentwicklungen verschiedener Drohnen zu messen und zu analysieren. Hierzu wurden Forschungsinitiativen zusammen mit dem Umweltbundesamt und Regulierungsbehörden angeregt, bei der die Geräuschcharakteristika unterschiedlichster Drohnen in realen Freifeldversuchen aufgezeichnet wurden.
Im Rahmen einer ersten Flugversuchskampagne im Dezember 2020 wurden drei verschiedene Drohnen-Typen akustisch erprobt. Die Typen entsprachen einer sehr kleinen Freizeit-Drohne, einer kleinen Paketzustelldrohne sowie einer großen Schwerlastdrohne mit einer theoretischen maximalen Nutzlast von 10 kg. Die Drohnen führten mehrere Überflugmanöver über am Boden installierte Mikrofone in verschiedenen Höhen und mit unterschiedlichen Fluggeschwindigkeiten durch.
Bei einer zweiten Versuchskampagne im Juli 2021 verlagerte sich der Schwerpunkt der Geräuschmessungen auf realitätsnahe Flugmanöver und -routen. So wurden zum Beispiel mehrere Start- und Landemanöver in unmittelbarer Nähe zu einem statischen Mikrofon durchgeführt. Außerdem wurden sehr präzise Schwebeflugmanöver im Zentrum einer Halbkugel aus Mikrofonen durchgeführt, wobei die Drohnen nur wenige Zentimeter über dem Boden schwebten. Abrupte Kursänderungen und Notbremsmanöver wurden ebenfalls absolviert, um den Lärm der eingesetzten Drohnen auch bei grenzwertigen Flugmanövern aufzeichnen zu können.
Im Frühjahr 2022 starteten die Institute für Flugführung, Aerodynamik und Strömungstechnik, Flugsystemtechnik und Luft- und Raumfahrtmedizin des DLR eine weitere Forschungsinitiative, bei der die Lärmemission von zehn unterschiedlichen Drohnen untersucht wird. Bei dieser Initiative im Auftrag einer Regulierungsbehörde wurden in Freifeldversuchen normierte Überflugmanöver sowie langandauernde Schwebeflugmanöver von unterschiedlichen Multikoptern, einer Fixed-Wing-Drohne sowie eines Tragschraubers absolviert. Die Ergebnisse dieser akustischen Messungen werden zur Zeit noch ausgewertet.