UAS

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 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 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.

Weitere Projekte:

ELFLEAN - Elektrische Flächenendantriebe zur Entwicklung energieeffizienter und leiser Flugzeuge

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 Institut für Flugmechanik und Flugregelung Institut für Aerodynamik und Gasdynamik
Finanzierung	Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Luftfahrtforschungsprogramm V)
Laufzeit	2018 - 2020
Kontakt	Dipl.-Ing. Dominique Bergmann

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