Das Fliegen in einer Formation stellt für die Piloten beider Luftfahrzeuge immer eine besondere Herausforderung dar. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) arbeitet an Lösungen, die einen Formationsflug von bemannten und unbemannten Hubschraubern erleichtern.

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Das Fliegen in einer Formation stellt für die Piloten beider Luftfahrzeuge immer eine besondere Herausforderung dar. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) arbeitet an Lösungen, die einen Formationsflug von bemannten und unbemannten Hubschraubern erleichtern.

„Während unserer Forschungsarbeiten haben wir drei mögliche Arten des Formationsfluges untersucht“, erklärt Andreas Voigt vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik. „Dazu gehören der Wegpunktmodus, die Relative Navigation und der Korridormodus.“ Diese lassen sich auf Verbunde von mindestens zwei be- oder unbemannten Flugobjekten einsetzen.

Drei Modi für verschiedene Situationen

Den Anfang jedes gemeinsamen Teamflugs bildet der Pairing Modus. In diesem wird der Ausgangszustand für den Verbandsflug geschaffen: Die Luftfahrzeuge nähern sich einander an und bilden eine stabile Formation. Ist dies geschehen, kann der Pilot zwischen den verschiedenen Modi auswählen.

Wegpunktmodus: Bei diesem fliegt das UAS (Unmanned Aircraft System) einen Pfad anhand von vorgegebenen Wegpunkten exakt ab. Der bemannte Hubschrauber folgt ihm manuell durch den Piloten gesteuert analog zu einem Formationsflug von zwei bemannten Hubschraubern.

Relative Navigation: Hier wird der unbemannte Hubschrauber relativ zum bemannten positioniert. Das UAS fliegt automatisch vorweg, passt aber sein Flugverhalten dem des bemannten Hubschraubers an und muss die Position selbstständig halten. Dies geschieht durch einen Algorithmus, der die Position hält und zusätzlich durch ein Antikollisionsdisplay dargestellt.

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Korridormodus: Dabei fliegt das unbemannte Flugobjekt einen zuvor berechneten Pfad innerhalb eines Korridors ab, der bemannte Hubschrauber folgt ihm in sicherem Abstand. Der Pfad ist nicht so streng festgelegt wie der im Wegpunktmodus. Kommen sich in diesem Szenario bemannter und unbemannter Hubschrauber zu nahe, darf das unbemannte Luftfahrzeug innerhalb des vorgegebenen Korridors frei ausweichen. So können die Flugbewegungen auch voneinander abweichen.

Alle Modi verfolgen das Ziel die Arbeitslast für die Piloten zu minimieren und die präzision und effizienz von Formationsflügen zu erhöhen. Dabei ist das System intelligent: Sollten die nötigen Bedingungen für den Korrodormodus nicht erfüllbar sein, so schaltet das System auf relativen Navigation um. Außerdem wird der Formationsflug in kritischen Situationen automatisch beendet.

Erfolgreich in Simulation und Praxis

Durch die Erfolge in der Simulation stand den realen Flugversuchen auf dem Flughafen Magdeburg-Cochstedt nichts mehr im Wege. Der unbemannte superARTIS und der DLR-Forschungshubschrauber FHS flogen in mehreren Versuchen zwei der drei im Simulator erprobten Modi: den Wepunkt- und den Korridormodus.

„Die Erprobung der Modi lief praktisch reibungslos und wir konnten vor allem den vielversprechenden Korridormodus ausgiebig testen. Die offensichtliche Entlastung und die zunehmende Akzeptanz der Piloten hat uns besonders gefreut“, sagt Voigt über die erfolgreichen Flugversuche. „Als nächstes hoffen wir auf eine breiter angelegte Erprobungskampagne in der wir die Modi in weiteren Testmanövern durch externe Piloten bewerten lassen können.“ (dlr/iovolution)