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UAV

Die Forschungsgruppe: UAV (engl. unmanned aerial vehicle = Unbemannte Fluggeräte) am Institut für Flugzeugbau (IFB) beschäftigt sich mit der Entwicklung und der Flugerprobung von UAV-Versuchsträgern und Nutzlastsystemen.

Text?In den bisherigen Projekten beschäftigte sich die Forschungsgruppe vor allem mit Freiflugmessungen, Luftbilderfassung und Spektralanalyse von Agrarflächen. Bei den Freiflugmessungen wurden vor allem die flugdynamischen Eigenschaften der UAV untersucht. Mit Hilfe einer im Maßstab 1:4 skalierten DA40-V1 werden z.B Untersuchungen von Skalierungseffekten und deren Übertragbarkeit auf das Original untersucht. Mit diesen Zusammenhängen soll dann ein Weg gefunden werden, der es ermöglicht die Erkenntnisse, welche mit Hilfe eines verkleinerten Modells gefunden wurden, auf das Original zu übertragen.

In der Praxis gibt es für die verschiedenen UAV-Klassen  ein weitläufiges Anwendungsfeld, da sie durch ihre flexible und kostengünstige Einsatzfähigkeit oft manntragenden Fluggeräten in wirtschaftlicher Sicht überlegen sind. Mögliche Einsatzszenarien, wie sie teilweise schon am IFB untersucht wurden, sind die Sicherheit von Bauwerken, Sicherheit von Infrastruktur, Kontrolle von Verkehrswegen, Kartographierung, Lagebilderfassung etc.

Das Themenfeld der unbemannten Fluggeräte stellt ein fassettenreiches Forschungsgebiet dar, welche verschiedene Ingenieursdisziplinen bündelt. Das IFB bietet Kompetenzen in verschiedenen Bereichen:

  • Entwurf und Bau von Flächen-UAVs bzw. Helikoptern
  • Avionikentwicklung
  • Systemintegration
  • professionelle Flugtestplanung und Durchführung

Durch seine langjährige Erfahrung im Bereich Flugzeugentwurf und –Bau ist es dem Institut gelungen, auch unter universitären Randbedingungen anspruchsvolle und unkonventionelle UAV-Konzepte zu realisieren. Größte realisierte UAVs:

  • VELA2
  • NACRE
  • AMPAIR

Text?Das Airbus Demonstratormodell „VELA2“ war eines der ersten Projekte der Abteilung und ist die Realisierung eines Blended Wing Body (Nurflügler), der skalierte Freiflugmessungen zur Untersuchung der flug-dynamischen Ähnlichkeitsanalyse ermöglicht. Der Demonstrator besitzt eine Spannweite von 3.30m und verfügt über einen Turbinenantrieb. Am IFB wurde die Entwicklung der Struktur und der Avionik durchgeführt.

 

Text?NACRE (New Aircraft Concept Reaserch) war das bisher größte UAV Projekt am IFB. Das durch das europäische Forschungsprogramm FP6 finanziert Vorhaben, war die Entwicklung einer Forschungsdrohne, zur Untersuchung verschiedener Flugzeugkonfigurationen. Das entstandene UAV hat eine Spannweite von 4.16m, ein maximales Abfluggewicht von 145kg und wird von zwei JetCAT Turbinen mit insgesamt ca. 440N Schub angetrieben. Am IFB entstand hierfür ein modular aufgebautes Systemdesign, welches das komplette Avioniksystem, inklusive eines selbst entwickelten Auto-pilotensystems, und das integrierte Messsystem für die Freiflugmessungen enthält. Mit Hilfe dieses Versuchsträgers sollten verschiedenste Konfigurationen von Flügeln, Triebwerken, etc. untersucht und mit herkömmlichen Flugzeugbauweisen verglichen werden. Als Beispiel ist an dieser Stelle die Positionierung der Triebwerke auf der Rumpfoberseite zu nennen, um die Lärmemission, bei Start und Landung am Boden, zu verringern.

Text?Die Hubschrauber UAV „AMPAIRE 1 & 2“ entstanden im BMBF Projekt SOGRO (Sofortrettung bei Großunfall). Die Helikopter haben einen Rotordurchmesser von 3 m und eine offizielle Zulassung bis ca. 46 kg Abflugmasse. Mit ihrem rein elektrischen Antrieb, für einen Hubschrauber dieser Größe, stellen sie in der deutschen universitären Forschungslandschaft einen Innovationssprung dar. Neben ihrem innovativen Antriebskonzept zeichnen sich die Helikopter durch ihr Autopilotensystem aus, das einen autonomen Start- und Landevorgang, sowie automatische Wegpunktnavigation ermöglicht.


Getreu dem Motto „Wir verleihen ihrem Projekt Flügel“ entwickelt die Forschungsgruppe UAV am Institut für Flugzeugbau unbemannte Fluggeräte die ihren Einsatzzweck optimal erfüllen können. Das UAV Team steht jeder Zeit neuen Herausforderungen bei der Erforschung und Entwicklung konventioneller aber auch innovativer unkonventioneller UAV-Typen offen gegenüber.

Mitarbeiter:

Dominique Paul Bergmann
Jan Denzel

Projekte:

LIDAR Complex - Entwicklung von Lidar-Technologien zur Erfassung von Windfeldstrukturen hinsichtlich der Optimierung der Windenergienutzung im bergigen, komplexen Gelände

Projektinhalt:

  • Messverfahren im komplexen Gelände
  • Windfelduntersuchung und Modellierung
  • Übertragung der Ergebnisse auf Windenergieanlagen-Kenngrößen

IFB-Beitrag:

  • Entwicklung des Messsystems
  • Integration des Messsystems in UAV und Flugerprobung
  • Windmessungen an Windenergieanlagen mit UAV
  • Windmessungen im komplexen Gelände mit UAV
  • Messdatenauswertung

Projektpartner:

  • Stiftungslehrstuhl Windenergie, Universität Stuttgart
  • Institut für Aerodynamik und Gasdynamik, Universität Stuttgart
  • Zentrum für Angewandte Geowissenschaften, Eberhard Karls Universität Tübingen
  • Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung, Karlsruher Institut für Technology
  • Kenersys GmbH
  • Windreich AG
  • FGW e.V.

Finanzierung:

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

Laufzeit:

2012 - 2015

Kontakt:

Dipl.-Ing Dominique Bergmann

Dipl.-Ing Jan Denzel

 

SOGRO - Sofortrettung bei Großunfall mit Massenanfall von Verletzten

Projektinhalt:

  • Verbesserung der Effektivität beim Vorgehen der Rettungskräft bei Großunfällen
  • Neues Triagierungssystem
  • Aufbau einer Durchgängigen Informationskette von Unfallstelle bis Krankenhaus mittels neuer Informationstechnologien

IFB-Beitrag:

Grundlegende Untersuchungen zum Einsatz von UAV-Schwärmen zur Unterstützung von Einsatzkräften in Grossschadenslagen

  • Aufbau der UAV-Systeme und Integration der Nutzlast
  • Erstellung von Richtlinien zum Betrieb der UAV zu Testzwecken
  • Flugerprobung

Projektpartner:

  • ATOS
  • Universität Paderborn
  • Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau
  • Andres Industries AG
  • Deutsches Rotes Kreuz Frankfurt/Main

Finanzierung:

Bundesministerium für Bildung und Forschung

Laufzeit:

2009 – 2013

Kontakt:

Dipl.-Ing Dominique Bergmann

Dipl.-Ing Jan Denzel

 

NACRE - New Aircraft Configuration Research

Projektinhalt:

  • Integration und Validierung von Technologien zur Beurteilung und Entwicklung neuer Flugzeugkonzepte
  • Entwicklung einer Lösung die nicht auf ein bestimmtes Flugzeugkonzept festgelegt ist, sondern auf einer generischen Flugzeugkomponentenebene (Kabine, Flügel, Rumpf, Antrieb) angesiedelt ist und die Untersuchung verschiedenster neuer Flugzeugkonzepte zulässt

IFB-Beitrag:

  • Systemdesign (modular)
  • Entwicklung des Avioniksystem für IEP (Innovative Evaluation Platform)

Projektpartner:

  • Airbus France S.A.S. FR
  • Airbus Deutschland GmbH DE
  • Airbus España S.L. ES
  • Airbus UK Ltd. UK
  • Alenia Aeronautica S.p.A. IT
  • Aircraft Research Association Ltd. UK
  • Centro Italiano Ricerche Aerospaziali S.C.p.A. (CIRA) IT
  • Dassault Aviation S.A. FR
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) DE
  • EADS Deutschland GmbH DE
  • Swedish Defence Research Agency (FOI) SE
  • AIRCELLE SAS FR
  • IBK Ingenieurbüro Dr. Kretschmar DE
  • Integrated Aerospace Sciences Corporation O.E. (INASCO) GR
  • Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) ES
  • Messier-Dowty Ltd. UK
  • MTU Aero Engines GmbH DE
  • Stichting Nationaal Lucht- en Ruimtevaart Laboratorium (NLR) NL
  • Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA) FR
  • Projecto, Empreendimentos, Desenvolvimento e Equipamentos Cientificos de Engenharia (PEDECE) PT
  • Piaggio Aero Industries S.p.A. IT
  • Rolls-Royce Deutschland Ltd. & Co. KG DE
  • Rolls-Royce plc UK
  • SAFRAN S.A. FR
  • Central Aerohydrodynamic Institute (TsAGI) RU
  • Vyzkumny a Zkusebni Letecky Ustav, A.S. (VZLU) CZ
  • Trinity College Dublin IE
  • University of Greenwich UK
  • Technische Universität München (TUM) DE
  • Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) SE
  • Politechnika Warszawska (Warsaw University of Technology) PL
  • ARTTIC FR
  • University of Southampton UK

Finanzierung:

Europäische Kommission (FP6)

Laufzeit:

2005 - 2009

Kontakt:

Dipl.-Ing Dominique Bergmann

Dipl.-Ing Jan Denzel

 

Forschungsschwerpunkt UAV

Projektinhalt:

  • UAV Einsatzszenarien
  • UAV-Technologien
  • UAV-Systeme

IFB-Beitrag:

 Bauweisen und Fertigungstechniken

  • Ultraleichte Bauweisen
  • Schadenstolerante Bauweisen
  • Adaptive Bauweisen
  • Dimensionierung der Struktur
  • Herstellung von Faserverbund- Leichtbaustrukturen für Demonstratoren

Konfigurationsmethoden und Entwurfsmethoden für missionsbezogene UAVs

  • Missionsszenarien
  • Konfigurationsstudien
  • Vorhersage der Flugeigenschaften und der Flugleistungen
  • Abschätzung der Flugeigenschaften

Projektpartner:

  • Institut für Aerodynamik und Gasdynamik, Universität Stuttgart
  • Institut für Raumfahrtsysteme, Universität Stuttgart
  • Institut für Flugmechanik und Flugregelung, Universität Stuttgart
  • Institut für Luftfahrtsysteme, Universität Stuttgart
  • Institut für Navigation, Universität Stuttgart
  • Institut für Luftfahrtantriebe, Universität Stuttgart
  • Institut für Statik und Dynamik, Universität Stuttgart
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
  • EADS
  • Steinbeis Transferzentrum Aerodynamik, Flugzeug- und Leichtbau

Finanzierung:

Bundesministerium für Bildung und Forschung

Laufzeit:

2005 – 2007

Kontakt:

Dipl.-Ing Dominique Bergmann

Dipl.-Ing Jan Denzel

 

K2020 - Konfiguration 2020 Entwicklung und Bau eines Demonstratormodell für eine Blended Wing Body Konfiguration und Durchführung von Flugversuchen

Projektinhalt:

  • Untersuchung und Festlegung der Modellgesetze
  • Bau des Demonstrators
  • Flugerprobung
  • Flugdatenauswertung

IFB-Beitrag:

  • Entwurf
  • Flugerprobung
  • Identifizierung

Projektpartner:

  • Institut für Flugmechanik und Flugregelung, Universität Stuttgart
  • Steinbeis GmbH und Co. KG für Technologietransfer
  • Airbus Deutschland
  • Technische Universität Berlin
  • Rolls Royce Deutschland
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Finanzierung:

Luftfahrtforschung und -technologie des Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (LUFO III)

Laufzeit:

2003 – 2008

Kontakt:

Dipl.-Ing Dominique Bergmann

Dipl.-Ing Jan Denzel