Erstmals gelingt der Flug von drei gekoppelten Modellhubschraubern, die vollständig rechnergesteuert sind
TU-Wissenschaftler sehen Anwendungen bei der Installation von Sensornetzwerken in Katastrophenregionen und halten die Übertragung der Erkenntnisse auf große Transporthubschrauber für möglich.
Wissenschaftlern der TU Berlin ist es gelungen, eine Last mit drei autonom gesteuerten Hubschraubern zu transportieren. "Nach unserem Wissen wurde ein Flug mit drei gekoppelten Hubschraubern noch nie zuvor demonstriert", sagt Dr. Konstantin Kondak, der das Projekt an der TU Berlin leitet. Weder ist ein solcher gekoppelter Flug mit einem Lastentransport bisher mit mehreren bemannten noch mit ferngesteuerten Hubschraubern gelungen. Autonom bedeutet, dass die Hubschrauber ausschließlich über einen Rechner gesteuert werden.
Konstantin Kondak und Markus Bernard sowie deren Team, die am TU-Institut für Technische Informatik und Mikroelektronik auf dem Gebiet der Robotik forschen, haben das Flugexperiment auf einem Flugfeld in Schönerlinde bei Berlin jüngst erfolgreich durchgeführt. Zuvor war bereits der Lastentransport mit nur einem autonom gesteuerten Hubschrauber erfolgreich getestet worden.
Für das Experiment wurden drei Modellhubschrauber jeweils mit einem Rotordurchmesser von zwei Metern in einem gleichseitigen Dreieck aufgestellt. Die drei Hubschrauber sollten eine Bleikugel transportieren, die durch jeweils ein Seil mit den drei Hubschraubern verbunden war. Dafür war es notwendig, die drei Helikopter unter sich stark ändernden Bedingungen - beim Anheben der Last, beim Transport sowie beim Absetzen - synchron zueinander fliegen zu lassen. "Die wissenschaftliche Herausforderung lag darin, es zu verstehen, wie ein derart kompliziertes System wie die mit einer Last gekoppelten Hubschrauber sich unter realen Bedingungen genau verhalten und dieses Wissen in ein real funktionierendes Steuerungssystem umzusetzen", sagt Konstantin Kondak.
Die Forschungen begannen vor vier Jahren. "In der bemannten Luftfahrt werden Hubschrauber zwar seit langer Zeit schon zum Lastentransport eingesetzt, aber da die Traglast eines solchen Hubschraubers begrenzt ist - die größten Hubschrauber können bis zu 20 Tonnen transportieren - verhindert das viele mögliche Anwendungen wie zum Beispiel den Transport von großen sperrigen Gegenständen in schwer zugänglichen Regionen", erzählt Konstantin Kondak. "Das hat uns bewogen zu untersuchen, ob es nicht möglich ist, mehrere Hubschrauber zu koppeln, um somit größere Gegenstände transportieren zu können."
Konstantin Kondaks und Markus Bernards Recherchen hatten ergeben, dass der Lastentransport mit zwei gekoppelten, manuell gesteuerten und bemannten Hubschraubern wenigstens in zwei Studien in England und den USA durch das Militär bereits untersucht worden war. Das Ergebnis war jedoch ernüchternd: Aufgrund der enormen Belastung der Piloten war der Transport von Lasten mit zwei gekoppelten Hubschraubern für den praktischen Einsatz nicht geeignet. "So haben wir begonnen, ein System für die automatische Steuerung von mehreren gekoppelten Hubschraubern zu erarbeiten." Von 2004 bis 2006 wurde das Projekt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert, ab dem Jahr 2006 von der EU innerhalb des Projektes "AWARE".
Die Experimente an der TU Berlin haben erst einmal gezeigt, dass die automatische Steuerung eines und mehrerer gekoppelter Hubschrauber für den Lastentransport grundsätzlich möglich ist. Die Übertragung der gewonnenen Ergebnisse und Erkenntnisse auf große Transporthubschrauber sieht Konstantin Kondak als einen möglichen nächsten Schritt.
"Doch auch wenn die im Experiment eingesetzten Modellhubschrauber mit einem Rotordurchmesser von zwei Metern relativ klein sind und die Kugel auch nur vier Kilogramm wog, gibt es auch für diese kleineren Helikopter viele praktische Anwendungen", sagt Konstantin Kondak. So arbeiten er und sein Team zusammen mit internationalen Partnern in dem EU-Projekt "AWARE" an der automatischen Installation und Reparatur von drahtlosen Sensornetzwerken in schwer zugänglichen Regionen oder in Katastrophengebieten. Das entwickelte Hochleistungssteuerungssystem kann auch für koordinierte autonome Flüge von einem oder mehreren ungekoppelten Hubschraubern eingesetzt werden, um zum Beispiel Foto- und Filmaufnahmen zu machen oder Messungen aus der Luft durchzuführen.
Dr. Kristina R. Zerges, Presse- und Informationsreferat
Technische Universität Berlin
