Mit dem Projekt ALAADy (Automated Low Altitude Air Delivery) forscht das DLR am automatischen und unbemannten Lufttransport. Besonders innovativ bei diesem Projekt ist das Fliegen in sehr niedrigen Flughöhen unterhalb 150 Metern mit einem verhältnismäßig großen Fluggerät (größer 1 Tonne Nutzlast). In dem Projekt wird besonderes Augenmerk auf die Sicherheit eines solchen Systems, die technische Realisierbarkeit und der wirtschaftliche Nutzen gelegt. Für besondere Anwendungen, wie beispielsweise zeitkritische Lieferung von Ersatzteilen oder humanitäre Hilfe, werden Luftfahrzeugkonfigurationen und Konzepte der Luftraumintegration entwickelt, untersucht und bewertet. Kürzlich veröffentlichte Ansätze der EASA zur Nachweisführung und Bewertung der Sicherheit solcher Systeme werden berücksichtigt. Ob ein automatischer Transport mit diesen neuartigen Konzepten des Sicherheitsnachweises realisiert werden kann, ist eine der wesentlichen Frage, der sich die Forschenden widmen. Dafür wird das gesamte System einschließlich des Betriebs des Transporters in einer realitätsnahen Simulationsumgebung untersucht.
Besondere Herausforderungen
Eine besondere Herausforderung ist die gesamtheitliche Betrachtungsweise dieses Projektes, bei dem die Wechselwirkung zwischen technischer Umsetzung und deren Zuverlässigkeit, der damit einhergehenden Betriebssicherheit und den -kosten untersucht werden. Ein vergleichbares automatisches Fluggerät in dieser Größenordnung existiert im zivilen Bereich nicht, so dass hier sehr viele unbeantwortete Fragen aufgeworfen und beantwortet werden müssen.
Ein weiterer, spannender Bereich ist die Frage der Betriebserlaubnis. Es existieren Ansätze für sehr große und zertifizierbare Flugzeuge. Darüber hinaus werden im Augenblick neuartige Ansätze für kleine Drohnen von einigen Kilogramm von der EASA erarbeitet. Die in diesem Projekt angestrebten Fluggeräte bringen allerdings Eigenschaften beider Klassen mit sich: Eine vollständige Zertifizierung wird die Kosten der vorgeschlagenen Konfigurationen so sehr in die Höhe treiben, dass sie nicht mehr wirtschaftlich wären. Allerdings ist ein möglicher Schaden, der durch eine Drohne mit einer Tonne Nutzlast entstehen kann, größer als bei kleinen Drohnen. Also wird in diesem Projekt untersucht, inwieweit diese neuartigen risikobasierten Ansätze sicher auf größere Drohnen übertragen werden können und wo die Grenzen dieser Ansätze liegen.
Forschungsthemen
Unbemannte Luftfahrzeuge weisen heute nicht die technische Zuverlässigkeit auf, die für eine Zulassung nach den Maßstäben der bemannten Luftfahrt notwendig wäre. Es wurden zwei Strategien identifiziert, mit dieser reduzierten Zuverlässigkeit umzugehen. Zum einen kann ein nicht unerheblicher Aufwand in eine Verbesserung der Zuverlässigkeit investiert werden. ALAADy beschäftigt sich dagegen mit der zweiten Möglichkeit: durch Einschränkungen im Betrieb eine ausreichende Sicherheit zu gewährleisten, ähnlich wie aktuelle Veröffentlichungen der EASA. Es sollen speziell die Risiken untersucht werden, die für den vorgesehenen Betrieb relevant sind. Durch eine automatische Überwachung der Betriebsgrenzen soll eine zuverlässige Einhaltung der zugelassenen Betriebsbedingungen sichergestellt werden. Um zu bewerten, ob dieser Ansatz sowohl wirtschaftlich sinnvoll als auch technisch realisierbar ist, wurde das Projekt ALAADy zunächst als Konzept- und Simulationsstudie realisiert.
Arbeitsbereiche des Projektes sind:
Es wird eine Validierungskampagne durchgeführt, in der die Flugzeugkonfigurationen in den Anwendungsszenarien simuliert werden. Um die Aspekte der Luftraumintegration zu berücksichtigen, wird die Gesamtsystemsimulation mit einer bestehenden Luftverkehrssimulation gekoppelt. Mit Hilfe dieser Simulationskampagnen werden die Ergebnisse der Arbeitspakete diskutiert und validiert. Aus der Konfigurationsuntersuchung zu Beginn des Projektes wurde ein weiteres Projekt gestartet mit dem Ziel, einen Prototyp zu realisieren. Auch die humanitäre Hilfe ist eine mögliche Anwendung dieser Konzepte.
Automated Low-Altitude Air Delivery - Towards Autonomous Cargo Transportation with Drones , J. C. Dauer, Springer Nature Swizerland AG, 2022 (www.springer.com)
Dauer, Lorenz, Dittrich (2016): Automated Low Altitude Air Delivery. Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2016, 13.-15. Sep. 2016, Braunschweig, Germany. (www.dglr.de)
Steckbrief