Frachtflugzeuge ohne Piloten in Luftraum integrierbar

Die Bedeutung und auch der Einsatz unbemannter Luftfahrzeuge nehmen stetig zu. In Zukunft könnten Frachtflugzeuge dabei zunehmend vom Boden aus gesteuert werden. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat sich im Projekt Unmanned Freight Operations (UFO) mit der Integration dieser Flugzeuge in den bestehenden Luftverkehr beschäftigt.

Vom Boden aus gesteuerte Frachtflugzeuge bieten mehrere Vorteile, die die Abteilung für Flugführung beim DLR. Ihre Crews am Boden sind beispielsweise flexibler einsetzbar, sie müssen nicht an Bord von Langstreckenflügen mitreisen, sondern können das Fluggerät immer vom selben Ort aus bedienen. So werden längere Flugzeiten und eine ausgewogene Verteilung der Arbeitsbelastung möglich.

Wie können Flugzeuge ohne Piloten funktionieren?

Die DLR-Institute für Flugführung, Flugsystemtechnik, Kommunikation und Navigation, Luft- und Raumfahrtmedizin sowie die DLR-Einrichtung Lufttransportsysteme haben sich im Projekt UFO einer der wichtigsten Herausforderungen für den Betrieb der unbemannten Frachtflugzeuge angenommen: diese in den bestehenden, konventionellen Luftverkehr zu integrieren.

Dafür erarbeiteten sie konkrete Lösungsansätze für den von der Flugsicherung kontrollierten Luftraum. So entstanden drei verschiedene Szenarien für die die Wissenschaftler neue Unterstützungssysteme, Verfahren und Technologien für Lotsen und Piloten entwickelten und validierten.

Szenarien bildeten Flüge ab

Die drei erarbeiteten Anwendungsszenarien umfassen den Transport von Werksgütern zwischen zwei Fabrikstandorten, den Langstreckenfrachttransport und den Hilfsgütertransport. Diese drei Beispiele unterscheiden sich vor allem in der Größe der eingesetzten Maschinen und der Länge der zurückzulegenden Strecken. Drei ausgewählte Szenarien decken dabei ein breites Spektrum der verschiedenen Fragestellungen zu Integration in den Luftraum ab.

Neben den technischen Herausforderungen an Kommunikation, Navigation und Überwachung sowie der Zustandsüberwachung des unbemannten Luftfahrzeugs flossen auch Human-Factors-Aspekte in die Untersuchung ein. Hier entwickelten die Wissenschaftler Ideen zur Unterstützung der Bediener und Lotsen. Zusätzlich fand man bei der Deutschen Flugsicherung heraus, dass die Überwachungsaufgaben eines Piloten am Boden generell Ähnlichkeit zum heutigen Aufgabenspektrum eines Fluglotsen haben.

Integration in den Luftraum

Die drei Szenarien ziehen bei der Integration in den Luftraum unterschiedliche Anforderungen nach sich. Für das Szenario des Hilfsgütertransports bietet sich als Überwachung ähnlich wie für bemannte Hilfsmissionen eine Separierung des Luftraums durch spezielle Korridore an. Hierbei werden die Luftfahrzeuge auf festgelegten Routen getrennt vom umgebenden Luftverkehr geführt. Beim Transport von Werksgütern kommt sowohl eine Zertifizierung und Zulassung für eine spezielle Transportaufgabe (EASA SORA SPECIFIC) als auch eine Integration in den konventionellen Luftverkehr in Betracht.

Langstreckenfrachttransporte dagegen können nur in den konventionellen Luftverkehr integriert werden. Hier wäre eine sektorlose Führung denkbar, bei der ein Lotse unbemannte Flugzeuge über einen längeren Streckenabschnitt überwacht. Hierbei könnten speziell geschulte Lotsen die Betreuung der unbemannten Flugzeuge übernehmen, die mit einem Piloten am Boden in Kontakt stehen. Dieser führt die entsprechenden Anweisungen der Lotsen aus.

Integration am Flughafen

Im Flughafennahbereich werden die unbemannten Luftfahrzeuge unter Berücksichtigung ihrer spezifischen Anforderungen in die An- und Abflugsequenz eingegliedert. Insbesondere an hochfrequentierten Flughäfen sollen dem konventionellen Flugverkehr keine Nachteile durch die unbemannten Frachtflugzeuge entstehen. Hierzu erweiterten die Wissenschaftler die Lotsenunterstützungssysteme so, dass der Lotse Besonderheiten des unbemannten Luftfahrzeugs erkennen kann und testeten diese.

In einem Beispiel wurde dabei auf etablierte Schleppvorgänge zurückgegriffen. Wie beim normalen Verkehrsflugzeug wird das unbemannte Frachtflugzeug durch die Bodenkontrollstation an den Schlepperfahrer übergeben, von der Landebahn geschleppt, ent- und beladen, zur Startbahn geschleppt und dort an den Piloten übergeben.

Bis aber auch einmal Passagierflugzeuge ohne Piloten unterwegs sind, dürfte es noch lange dauern – wenn überhaupt. Die Pilotenvereinigung Cockpit sprach sich vehement für weiterhin durchgehend pilotierte Passagierflugzeuge aus, auch wenn Computer die Flugzeuge heute weitgehend automatisch steuern und dies zur Unterstützung der Piloten auch tun. Frachtflugzeuge stellen aber ein spannendes Feld für die Technik dar, wie weit man Potenziale noch ausschöpfen kann.

Das Projekt hat gezeigt, dass der unbemannte Langstreckenfrachttransport technisch und organisatorisch allgemein möglich ist. Bis zur tatsächlichen Durchführung unbemannter Frachtflüge sind noch viele offene Fragen, wie beispielsweise die Festlegung der Verantwortlichkeiten für Aktivitäten, die bisher ein Pilot vor Ort durchgeführt hat, oder die Sicherheit des Kommunikationsdatenlinks, zu klären. Dann aber wäre ihr Einsatz in absehbarer Zeit umsetzbar.

Auf den Bildern

Prjektfotos zum unbemannten Frachtflugzeug; Bodenkontrollstation: Testumgebung der Bodenkontrollstation; Detailansicht aus der Bodenkontrollstation; Lotsenunterstützung: Versuche zur Lotsenunterstützung im Rahmen des Projekts UFO im Validierungszentrum Luftverkehr. Im Vordergrund einer der Lotsen, im Hintergrund das U-Vision-Display zur Lotsenunterstützung; Verkehrsszenario: Verkehrsszenario Streckenflug mit unbemannten Luftfahrzeugen.

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