DLR-Demonstrator für unbemannte Flüge im kontrollierten Luftraum (Foto: DLR PK-S)
Damit unbemannte Luftfahrzeugsysteme (engl. Unmanned Aircraft System – UAS) ihre Einsatzzwecke erfüllen oder ihre Zielgebiete erreichen können, ist in den meisten Fällen ihre Teilnahme am allgemeinen Luftverkehr erforderlich. Dies gilt sowohl für hochfliegende unbemannte Luftfahrzeuge als auch für Systeme kleinerer Bauart. Zurzeit dürfen solche unbemannten Systeme in Deutschland jedoch nur in dafür vorgesehenen Sperrgebieten betrieben werden. Sie sind für den Einsatz im kontrollierten Luftraum nicht zugelassen. Es existieren derzeit auch keine europaweit harmonisierten Zulassungsvorschriften. Das Institut für Flugführung forscht seit mehreren Jahren an Konzepten und Technologien, die eine Integration von UAS in den kontrollierten und auch unkontrollierten Luftraum ermöglichen. Gebündelt werden dieses Arbeiten im Institut in der Fachgruppe „Unbemannte Luftfahrzeugsysteme (UAS)“.
Die Fachgruppe befasst sich insbesondere mit folgenden Forschungsfragen:
Luftraummanagement und Flugverkehrsmanagement in einem zukünftigen U-Space
In einem zukünftigen Luftraummanagementsystem für unbemannte und bemannte Luftraumteilnehmer müssen eine Vielzahl von Randbedingungen beachtet werden, um eine sichere und zugleich effiziente Integration von neuen Luftraumteilnehmern zu gewährleisten. Dies gilt insbesondere in urbanen Gebieten. Ein U-Space/ UTM für urbane Gebiete ist derzeit Gegenstand vieler Betrachtungen, da dies nicht nur in hohem Interesse vieler UAS-Betreiber (insbesondere Paketlieferung oder Verkehrsüberwachung) liegt, sondern ebenfalls die höchsten Anforderungen an ein zukünftiges ATM-System zusammen in einem spezifischen Anwendungsszenario bündelt. In einem derartigen Einsatzszenario sind komplexe Hinderniskulissen (i.S.v. hohe Anforderungen an Detect & Avoid bzw. Sensorik und Fliegbarkeit), viele Risikobereiche (i.S.v. Menschenansammlungen, kritische Infrastruktur, Signalabschottung, Fallwinde) sowie eine Kollisionsvermeidung mit weiteren möglichen Luftverkehrsteilnehmern mit anderen Priorisierungen, Luftfahrzeuggrößen, Leistungen und Fähigkeiten in einen Luftraum zu integrieren. Hier setzen die Forschungsarbeiten der Fachgruppe an. In mehreren Projekten zu dem Thema (u.a. SESAR CORUS, EDA TRAWA, SESAR AIRPASS, WW-ATM) werden Konzepte und Technologien entwickelt, die ein sicheres und effizientes Verkehrsmanagement und Luftraummanagement unter diesen komplexen Randbedingungen ermöglichen sollen. Insbesondere das Konzept von Performance Based Operations für UAS findet hier Anwendung für die Realisierung eines derartigen zukünftigen Systems. Das Institut für Flugführung hat ein Konzept für strategisches Luftraum- und Verkehrsmanagement entwickelt und erprobt.
Integration von UAS in den kontrollierten Luftraum
Die Fachgruppe entwickelt Verfahren zur schrittweisen Integration von unbemannten Luftfahrtsystemen in den kontrollierten Luftraum. Sie identifiziert offene Punkte für den Einsatz und entwickelt spezifische ATM-Prozeduren, um die unbemannten Systeme sicher zu betreiben. Dabei spielen beispielsweise das Design der Bodenkontrollstation und die Frage, wie der Operator optimal bei seinen Aufgaben unterstützt werden kann, eine wichtige Rolle.
Optimierte Missionsplanung und –durchführung
Ein wesentlicher Schwerpunkt der Forschungsarbeiten liegt in der optimierten Missionsplanung. Missionen für ein oder mehrere unbemannte Luftfahrzeuge mit unterschiedlichen Aufgaben (z.B. Überwachung, Hilfsgütertransport) und Randbedingungen (z.B. zeitkritische Einsätze) sollen optimal geplant und durchgeführt werden. Dabei steht die Sicherheit der Einsätze immer im Vordergrund.
Erprobung neuer Konzepte
Neue Verfahren und Technologien für unbemannte Luftfahrtsysteme, um beispielsweise Konflikt zu vermeiden oder kritischen Situationen zu begegnen werden in der Fachgruppe regelmäßig zusammen mit Anwendern aus der Praxis erprobt und bewertet. Dies geschieht zuerst in gesicherten Simulationsumgebungen des Validierungszentrums Luftverkehr. In einem zweiten Schritt werden Flugversuche durchgeführt, bei denen Forschungsflugzeuge und Bodenkontrollstationen des DLR zum Einsatz kommen.