Flugsysteme

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Um in den diversen Projekten des FSD’s jede Aufgabe erfolgreich zu bewältigen, werden unterschiedliche Flugsysteme für unterschiedliche Aufgaben verwendet. Das FSD hat sich zusammen mit Partnern insbesondere auf sogenannte Kippflügel Flugzeuge spezialisiert, welche sich durch eine flexible Einsatzmöglichkeit besonders auszeichnen. Die Kippflügel Konfiguration ermöglicht das vertikale Starten und Landen sowie Schwebeflüge, die im Einsatz taktisch wichtig sein können.

 

Flugsystem TW-NEO

Neo Flugsystem Urheberrecht: © FSD

Das Flugsystem TW-Neo wurde in enger Zusammenarbeit mit dem Partner flyXdrive GmbH entwickelt. Es ist die neuste Generation von Kippflüglern, welche am FSD verwendet wird. Der TW-Neo fliegt mit einem extra für dieses Flugzeug entwickelten Autopilotensystem, und ist in der Lage hochautomatisierte Missionen zu fliegen. Es besteht größtenteils aus leichten Faserverbundwerkstoffen, um die Flugleistung zu optimieren. Die besondere Fähigkeit nur den Heckmotor im schnellen Vorwärtsflug zu verwenden ermöglicht dem TW-Neo einen effizienten Flächenflug. Dabei klappen sich die am Flügel befindlichen Propeller ein und verringern den Luftwiderstand. Der TW-Neo ist für den Transporten über große Distanzen sowie Sucheinsätzen über längere Zeiten ohne Zwischenstopp konzipiert.

Der TW-Neo hat eine Spannweite von knapp zwei Metern sowie eine Länge von 1,4 Metern. Mit dem maximalen Abfluggewicht von etwa 8kg können sowohl in der Nase als auch am Bauch des Flugzeuges Nutzlasten für unterschiedliche Einsatzgebiete angebracht werden. So findenbeispielsweise unterschiedliche Kameras in der austauschbaren Nase des TW-Neos Platz. Bei dem Projekt Vision kann mithilfe einer kombinierten IR- und optischen Kamera, welche auf der rechts gezeigten Grafik zu sehen ist, automatisiert ein Lagebild von Einsatzorten erstellt werden. Dies hilft den Einsatzkräften vor Ort, um Gefahrenlagen im Einsatzgebiet einzuschätzen zu können.

In Projekten wie zum Beispiel FlutNetz werden in einer holen Nase der Transport von dringenden Gütern ermöglicht, wie zum Beispiel Medikamenten. Das Flugsystem findet Anwendungen in vielen laufenden als auch zukünftigen Projekten des FSD.

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Flugsystem Maverix

Maverix Flugsystem Urheberrecht: © FSD

Das Flugsystem Maverix wurde ursprünglich am FSD im Zuge eines Wettbewerbes namens IMAV entwickelt. Es zeichnet sich besonders durch seine flexiblen Einsatzmöglichkeiten aus, weshalb es in den vergangenen Jahren hauptsächlich für Entwicklungszwecke von Flugsystemen eingesetzt wurde. So kann beispielsweise neu entwickelte Software schnell an Maverix getestet werden bevor diese bei Neo implementiert wird. Zusätzlich werden an Maverix diverse andere Erprobungen am Fluggerät oder Modulen für die Flugsysteme durchgeführt. Das Flugsystem fliegt mit eigens Entwickelter Flugregelungstechnik und kann ebenfalls vollständig automatisierte Missionen fliegen.

Maverix besitzt mit 1,5m Spannweite und 1m Länge kleinere Abmessungen als NEO, kann jedoch trotzdem große Nutzlasten mit sich führen und bei Missionen wie Grenzflug zuverlässig fliegen. Maverix ist bisher aus leichtem Holz gebaut und nutzt bespannte Tragflächen um ein möglichst geringes Abfluggewicht zu haben. Genau wie beim Flugsystem Neo besitzt Maverix drei Propeller um vertikal starten und landen zu können, jedoch im Flächenflug die zwei am Flügel montierten Propeller.

Maverix zeichnet sich durch seine sehr leichte Anwendung aus und nutzt diese Fähigkeit in allen Projekten in welchem es verwendet wird. Nach jedem Flug landet Maverix in der Regel spektakulär auf dem Dach der mobilen Bodenstation.

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Flugsystem Energlider

Energlider Flugsystem Urheberrecht: © FSD

Im Projekt Energlider wird an sogenannten Flugwindkraftanlagen geforscht. Dabei sollen Fluggeräte über Seile am Boden gebunden im Wind fliegen und so die Energie aus Höhenwinden ernten. Um möglichst viel Energie zu gewinnen müssen diese Flugsysteme hohe Auftriebskräft bei verhältnismäßig geringem aerodynamischen Widerstand realisieren. Im Projekt EnerGlider wird aus diesem Grund mit einer Nurflüglerkonfiguration auf ein Flugsystem mit hoher aerodynamischer Güte gesetzt. Eine solche Nurflüglerkonfiguration unterscheidet sich zu den anderen vorgestellten Flugsystemen im Wesentlichen dadurch, dass auf einen Rumpf, sowie auf ein Höhen- und Seitenleitwerk verzichtet wird. Das Flugsystem besteht also im wesentlichen aus einem gepfeilten Flügel. Um dennoch eine ausreichende Steuerbarkeit um alle raumachsen sicherzustellen, besitzt das Flugsystem zwei Klappen auf jeder Flügelseite.

Eine Weitere Besonderheit im Projekt EnerGlider ist, dass das Flugsystem eigenständig vertikal starten und landen soll. Um dies zu ermöglichen sind zudem zwei Antriebe auf jeder Flügelseite vorgesehen. Wenn das Flugsystem nach dem starten in einen seilgebunden Flug übergegangen ist, können diese Antriebe abgeschaltet und die Propeller eingeklappt werden, um den aerodynamischen Widerstand so gering wie möglich zu halten. Für eine Landung klappen die Propeller aus und die Antriebe werden wider entsprechend eingeschaltet. Um einen sicheren Betrieb eines solchen Flugsystems in einer Flugwindkraftanlage zu garantieren, ist ein hoher Grad an Automatisierung erforderlich.

Um den sicheren Betrieb eines solchen Flugsystems in einer Flugwindkraftanlage zu garantieren, ist ein hoher Grad an Automatisierung erforderlich. Die Entwicklung entsprechender Regler und die Inbetriebnahme des Flugsystems als solches sowie integriert als Flugwindkraftanlage ist wesentlicher Bestandteil der Arbeiten am Insitutut für Flugsystemdynamik.

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Tobias Islam

Oberingenieur, Airborne Wind Energy

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