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:
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.
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.
Die Hubschrauber UAV „AMPAIRE 1 & 2“ entstanden im BMBF Projekt SOGRO (Sofortrettung bei Großunfall). Die Helikopter haben einen Rotordurchmesser von 3 Metern 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 UAS am Institut für Flugzeugbau unbemannte Fluggeräte die ihren Einsatzzweck optimal erfüllen können. Das UAS-Team steht jeder Zeit neuen Herausforderungen bei der Erforschung und Entwicklung konventioneller aber auch innovativer unkonventioneller UAV-Typen offen gegenüber.
Aktuelle Projekte
AMI-PGS
Air Mobility Initiative - Positioning and Guidance System
VELAN
Flugphysikalische Analyse, Verifizierung und Übertragung aerodynamischer, aeroakustischer und flugmechanischer Aspekte verteilter elektrischer Antriebe zur Entwicklung energieeffizienter und leiser Konfigurationen
OptiDeV
Optimierte Datenerfassung zur Vermessung von Strömungsbedingungen im Freiflug
Projektbeschreibung
Das Projekt Optimierte Datenerfassung zur Vermessung von Strömungsbedingungen im Freiflug (OptiDeV) verbindet die Optimierung von Luftdatenmesssystemen mit der Bewertung des skalierten Flugdemonstrator e-Genius-Mod in der Rolle als „fliegenden Windkanal“. Hierfür werden Mehrlochsonden (MLS) des Projektpartners Vectoflow GmbH mit miniaturisierter, perfomanter- Inertial und Naviationssensorik gekoppelt und im Flug hinsichtlich der Flugzustandsüberwachung getestet.
Ziel ist die Durchdringung des Marktes für aerodynamische Validierungen in der Nische zwischen CFD-Simulationen und Windkanalmessungen einerseits und die Durchführung von Flugversuchen zur Erprobung neuer Technologien andererseits. Das Konzept des „fliegenden Windkanals“ ermöglicht es neue Technologien im skalierten Maßstab zu testen und so kostengünstig und risikoarm zu operieren. Vor allem im Gesamtkontext einer emissionsärmeren Luftfahrt können skalierte Flugdemonstratoren einen wichtigen Beitrag im Entwicklungsprozess von neuen Luftfahrtsystemen leisten.
Beitrag des IFB
Die Forschungsgruppe für unbemannte Fluggeräte am Institut für Flugzeugbau (IFB) ist im Projekt für die Systemintegration der Messtechnik, Durchführung der Flugkampagne und Auswertung der Versuchsdaten verantwortlich.
Die Integration der MLS erfolgt über einen Adapter am Flügel und ermöglicht so u.a. eine ungestörte und präzise Messung der Anströmung während des Fluges. Als Referenz für die Messung im Flug wird ein Ultraschall-Anemometer parallel zur MLS installiert. Zusätzlich wird eine bodengestützte Referenzmessung mit Hilfe eines LIDAR-Systems (Light Imaging Detection And Ranging) durchgeführt. Die Daten aller Messsysteme werden mit Hilfe eines eigens entwickelten Daten-Loggers aufgezeichnet und anschließend miteinander synchronisiert.
Abschließend werden die Daten hinsichtlich der Messgenauigkeit der MLS ausgewertet. Zusätzlich wird untersucht ob sich die MLS-Messdaten für eine Böenerkennung nutzen lassen.
Projektpartner
Vectoflow GmbH
Finanzierung
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (Luftfahrtforschungsprogramm LuFo VI-2)
Laufzeit
Mai 2022 – Dezember 2024
Kontakt
Dipl.-Ing. Dominique Bergmann
Eskil Nussbaumer, M.Sc.
Sara Hijazi, M.Sc.
Abgeschlossene Projekte
ELFLEAN
Electric wing tip propulsion system for the development of energy-efficient and noise-reduced airplanes
Projektbeschreibung
Antriebskonzepte mit verteilten Antrieben werden zunehmend realistischer aufgrund der Verfügbarkeit effizienter elektrischer Motoren und Energiespeicher. Ein zentrales Element verteilter Antriebe sind Flächenendantriebe, welche aufgrund positiver Wechselwirkungen mit den Randwirbeln gegenüber konventionellen Anordnungen eine merklich geringere Antriebsleistung benötigen und synergetisch zur differentiellen Steuerung genutzt werden können. Hierzu gibt es einige Vorarbeiten, die jedoch wesentliche Fragestellungen offen lassen. Hier setzt das LuFo-Projekt ELFLEAN an, um folgende Fragen zu klären: Welche Leistungsgewinne können realistisch erwartet werden? Wie können Flächenendantriebe zur Steuerung und Regelung genutzt werden? Wie können Flächenendantriebskonzepte auf Flugzeuge der kommerziellen Luftfahrt übertragen werden? Um diese grundsätzlichen Fragen zu beantworten sind Untersuchungen im Bereich der Aerodynamik, der Flugsystemdynamik und der Flugzeugauslegung im interdisziplinären Verbund notwendig. Um die grundlegenden Ergebnisse des Vorhabens abzusichern werden neben Analysen und Simulationen auch Messflüge durchgeführt. Hierzu dient ein Versuchsmodell des Elektroflugzeuges e-Genius im Maßstab 1:3 mit modularem Aufbau.
Projektpartner
- Institut für Flugzeugbau, Universität Stuttgart
- Institut für Flugmechanik und Flugregelung, Universität Stuttgart
- Institut für Aerodynamik und Gasdynamik, Universität Stuttgart
Finanzierung
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Luftfahrtforschungsprogramm V)
Laufzeit
2018 – 2022
Kontakt
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
Beitrag des IFB
-
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
SOGRO
Sofortrettung bei Großunfall mit Massenanfall von Verletzte
Projektinhalt
-
Verbesserung der Effektivität beim Vorgehen der Rettungskräft bei Großunfällen
-
Neues Triagierungssystem
-
Aufbau einer Durchgängigen Informationskette von Unfallstelle bis Krankenhaus mittels neuer Informationstechnologien
Beitrag des IFB
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 am Main
Finanzierung
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Laufzeit
2009 – 2013
Kontakt
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
Beitrag des IFB
-
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
Team
Gruppenleiter

Dominique Paul Bergmann
Dipl.-Ing.Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Gruppenleiter Unbemannte Fluggeräte