Einfache und quantitative Risikobewertung des Betriebs kleiner unbemannter Fluggeräte im untersten Luftraum

• Simple and quantitative risk assessment of the operation of small unmanned aerial vehicles in very low-level airspace

Phiesel, Daniel; Moormann, Dieter (Thesis advisor); Eckstein, Lutz (Thesis advisor)

Aachen (2019)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2019

Kurzfassung

Aus der stark angestiegenen Zahl unbemannter Fluggeräte in den vergangenen Jahren resultiert ein großes Interesse an effektiven Risikobewertungsmethoden für den Betrieb dieser neuen Luftfahrtsysteme. Dies gilt angesichts des heute üblichen Nutzungsspektrums insbesondere für kleinere Geräte, die in einer geringen Höhe eingesetzt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine einfache und quantitative Vorgehensweise für die Bewertung von Risiken durch den Betrieb von kleinen unbemannten Fluggeräten (< 25 kg) im untersten Luftraum (< 150 m) vorgestellt, basierend auf den Risiken für Personen am Boden (Bodenrisiko) und für andere Luftverkehrsteilnehmer (Luftrisiko). Ein besonderes Augenmerk wird dabei auf die Risiken gelegt, die speziell beim Betrieb außerhalb der Sichtweite entstehen (BVLOS-Risiko). Im Gegensatz zu den etablierten qualitativen Methoden innerhalb von SORA und SORA GER können die Betriebsrisiken von unbemannten Fluggeräten mithilfe eines quantitativen Bewertungsschemas transparenter ermittelt werden. Dabei werden Bodenrisiko, Luftrisiko und BVLOS-Risiko jeweils als Addition von Sicherheitszahlen abgebildet, welche die Faktoren, die das Risiko beeinflussen, unmittelbar und nachvollziehbar widerspiegeln. Das intrinsische Bodenrisiko kann dabei mit lediglich der Startmasse des unbemannten Fluggeräts und der Personendichte am Betriebsort modelliert werden. Dabei wird die heutzutage gängige, aber nicht mit tatsächlichen Opferzahlen in Einklang zu bringende 80-Joule-Regel als Schwellenwert für die Letalität eines Personentreffers in Frage gestellt. Gleichzeitig wird ein zum allgemeinen Bodenrisiko kompatibles Modell zur Bestimmung der Risiken beim Betrieb über vielbefahrene Straßen vorgeschlagen. Es wird gezeigt, dass das Luftrisiko beim Betrieb von kleinen unbemannten Fluggeräten im untersten Luftraum eine untergeordnete Rolle spielt. Dies steht zur traditionellen Betrachtungsmethode von SORA in einem Widerspruch, der lediglich durch eine liberale Auslegung des Atypical Airspace innerhalb der SORA-Systematik aufgelöst werden kann. Zur Reduzierung des BVLOS-Risikos wird ein Maßnahmenpaket vorgeschlagen, in dem die Qualität des Sicherheitsumfelds, das Situationsbewusstsein des Steuerers und anderer Luftverkehrsteilnehmer sowie die Ausweichfähigkeit im Fokus stehen. Als Anwendungsbeispiel wird schließlich eine auf den Grundsätzen der vorliegenden Arbeit basierende Allgemeinverfügung für den Betrieb von kleinen unbemannten Fluggeräten im untersten Luftraum vorgeschlagen.