Autonomes Landen bei voller Fahrt
Ein unbemanntes, elektrisches, autonomes Luftfahrzeug landet mit 75 Kilometer pro Stunde sanft auf dem Dach eines fahrenden Autos: Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) konnten erstmals die dafür entwickelte Technik erfolgreich vorführen. Das System ist für zivile Anwendungen in den Bereichen Fernerkundung und Kommunikation konzipiert: Es könnte auf ultraleichte Solarflugzeuge angewendet werden, welche klassische Satellitensysteme in der Stratosphäre ergänzen. Diese könnten beispielsweise in Katastrophenfällen das Krisenmanagement durch Live-Lagebilder unterstützen, ausgefallene Kommunikationsnetze ersetzen oder auch Daten zum Klimaschutz liefern. Durch das Weglassen der Landevorrichtung kann die verfügbare Nutzlast dieser Solarflugzeuge erheblich vergrößert werden. Das schafft wiederum mehr Platz für wissenschaftliche Instrumente. Gleichzeitig wird das Landen mit Seitenwind deutlich vereinfacht, wodurch auch Landungen bei schlechtem Wetter möglich werden.
Gewichtsreduzierung
Ultraleichte Solarflugzeuge können in mehr als 20 Kilometer Höhe fliegen und das über mehrere Wochen. Um länger in der Luft bleiben zu können, ist für die Fluggeräte der Faktor Gewicht von entscheidender Bedeutung. Durch das Weglassen des Landefahrwerks, kann das Eigengewicht dieser UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) erheblich reduziert werden. Das ermöglicht mehr Ladekapazität, eine höhere Reichweite und bessere Leistung. Normalerweise notwendige Versteifungen in der Struktur des Fluggeräts könnten so ebenfalls eingespart werden, was das Gewicht weiter verringert.
Wissenschaftler vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik haben durch die Kombination von Technologien aus den Bereichen Robotik und UAV ein System entwickelt, welches das automatische Landen eines sogenannten "Starrflüglers" (Fixed-wing Aircraft) auf einem fahrenden Bodenfahrzeug möglich macht. In Flugversuchen auf einem Flugplatz im schwäbischen Mindelheim-Mattsies wurde dieses System nun mit einem gut drei Meter großen, 20 Kilogramm schweren, elektrischen Starrflügel-UAV erfolgreich getestet. Dazu wurde ein Netz auf das Dach eines PKWs gespannt und mit mehreren optischen Markern versehen. Bis auf einen halben Meter genau, kann sich das Fluggerät über der vier Meter langen und fünf Meter breiten mobilen Landeplattform positionieren. Befindet es sich darüber, erkennt das optische Multi-Marker Tracking-System die Landevorrichtung und bestimmt die relative Position zum Bodenfahrzeug mit hoher Genauigkeit. Die Landung wird dann computergesteuert durchgeführt.
Der große Vorteil: Die Bewegung des UAVs und des Fahrzeugs werden mit Hilfe der entwickelten Algorithmen auf einander angepasst. Indem sich das Auto inklusive Landevorrichtung und der "Starrflügler" gleich schnell bewegen, gleicht das Landen eher einem Absetzen. Das macht die Landephase einfacher und sicherer. Bei den durchgeführten Versuchen war aus flugbetrieblichen Sicherheitsanforderungen noch ein Fahrer im Auto. Dieser erhielt die berechneten Steuerkommandos über eine graphische Anzeige, die ihm vorgab, ob er schneller oder langsamer fahren musste. Für eine spätere Anwendung in der Praxis, kann ein robotisches Fahrzeug ohne Fahrer verwendet werden.
Die Arbeiten wurden durch das EU-Projekt "EC-Safemobil" unterstützt und ergänzen die Aktivitäten der Flugrobotik-Gruppe im Bereich der Höhenplattformen. Im Rahmen des Projekts HABLEG ist es DLR-Wissenschaftlern bereits gelungen, einen unbemannten Gleiter von einem Höhenforschungsballon in 20 Kilometern Höhe zu starten.