Der urbane Luftverkehr

Luftfahrzeuge für Fracht und Passagiere werden ohne Piloten mit sicherer bordseitiger Autonomie kosteneffizient eingesetzt.

Bedarf: Vision mit Zukunft: autonomer Luftverkehr

Ob in urbanen oder eher dünn besiedelten Gebieten: In den kommenden Dekaden werden neue, hoch automatisierte Luftfahrzeugtypen einen immer größeren und weiter wachsenden Anteil am weltweiten Passagier- und Frachtverkehr haben. Heute schon sind erste Anwendungen denkbar – etwa bei der Versorgung schlecht angebundener Gebiete mit dringend benötigten Gütern wie Medikamenten oder Ausrüstung zur Katastrophenhilfe. Ein nächster Schritt wird der umfassende Austausch eilig benötigter Ersatz- und Produktionsteile zwischen Industriestandorten sein. Erste Prototypen-Luftfahrzeuge gewähren bereits erste Einblicke in die urbane Luftmobilität von morgen. Das DLR leistet seinen Beitrag dazu, das volle Potenzial des unbemannten zivilen Luftverkehrs zu erschließen – und hilft, die Akzeptanz solcher Systeme bei Nutzern und Unbeteiligten zu steigern.

Gute Gründe – auch für Passagiere

Hochautomatisiertes Fliegen verspricht geringere Kosten bei hoher Zuverlässigkeit. Einschlägige Studien sehen schon allein im Feld der sogenannten Urban Air Mobility sehr hohes Wachstumspotenzial. Während bei den ersten Prototypen solch urbaner Passagiertransporter noch Piloten vorgesehen sind, dürfte sich dies – angesichts der prognostizierten Zuwachsraten und des weltweit zu geringen Angebots an Piloten – bald schon als unpraktikabel erweisen. Zudem erreichen viele der neuartigen elektrischen bzw. hybrid-elektrischen Luftfahrzeuge ihre volle Leistungsfähigkeit nur dann, wenn ihre Nutzlast durch Wegfall des Piloten maximal ausgeschöpft wird. Autonomes Fliegen wird nur dann Realität werden, wenn ein für Bevölkerung und Nutzer gleichermaßen akzeptables hohes Maß an Zuverlässigkeit und Sicherheit gewährleistet ist.

Autonomie steigern – Sicherheit gewährleisten

Im DLR sollen Methoden zur Erhöhung der Autonomie unbemannter Luftfahrzeugsysteme erforscht und demonstriert werden. Als unbemannt gelten dabei alle Luftfahrzeuge die keinen Piloten, wohl aber Passagiere an Bord haben können. Finales Ziel ist der autonome Flugbetrieb von Luftfahrzeugen, die auch keinen Piloten am Boden mehr brauchen. Das bedeutet, dass sicherheitskritische Entscheidungen autonom von den Steuerrechnern des Luftfahrzeugs on board getroffen werden. Die aktuellen Verordnungsentwürfe der EASA lassen einen solchen autonomen Flugbetrieb ausdrücklich zu. Die Aufgabe liegt darin, die gleichwertige Sicherheit autonomer Betriebe zu gewährleisten und nachzuweisen. Das erfordert dedizierte Forschung zu Systemarchitekturen und Nachweismethoden.

Schnelle Kommunikation mit bestem Cyberschutz

Kommunikation und Navigation sind Schlüsseltechnologien für autonome Luftfahrzeugsysteme: Eine besonders robuste Datenverbindung zwischen Bodenstation und Luftfahrzeug ist u. a. auch zur zuverlässigen Übermittelung des exakten Flugzeugstandorts erforderlich. Kommunikation und Navigation müssen dabei stets integre und cybergesicherte Informationen an die Flugsteuerung liefern. Unter Einsatz der DLR-Forschungsflugzeuge sollen dazu ausgewählte Technologien erprobt werden. Neben einer weiteren Ausgestaltung erster weltweit harmonisierter Regulierungen und Entwürfe, ist auch die Einordnung von UAS in den zivilen kontrollierten Luftraum mittels neuer automatisierter Flugsicherungsdienste wie U-Space oder UTM zu untersuchen. All dies wird im Schulterschluss mit dem Leitkonzept 5 „Der leistungsfähige Luftverkehr“ erfolgen.

Erfolgsfaktor Mensch

Spätestens wenn erste prototypische Implementierungen autonomer Flugdienste starten, gewinnen Fragen nach der individuell-persönlichen sowie der gesellschaftlichen Akzeptanz virulent an Bedeutung. Im Zuge dessen, werden Humanfaktoren wie Passagierkomfort und Sicherheitserleben ebenso wie Lärmauswirkungen im urbanen Umfeld zu untersuchen sein. Neben den Ergebnissen solcher Begleitforschungsprojekte sollen auch fundierte Aussagen z. B. zur Verträglichkeit von Flugmanövern oder zur Vibrationstoleranz gewonnen werden. Damit einher geht die Ermittlung gesundheitlich-medizinischer Mindestvoraussetzungen, die Passagiere erfüllen sollten.

Autonomes Fliegen im Gesamtsystem

Wegen des zu erwartenden Wachstums beim unbemannten Luftverkehr richtet das DLR besonderes Augenmerk darauf, neue Technologien für autonome Luftfahrzeuge zu entwickeln und offene Fragen zum System zu lösen. Es gilt auch zu ermitteln, in welchen Märkten solche Luftfahrzeugsysteme verglichen mit konventionellen Lösungen Zeit- oder Kostenvorteile bieten und wirtschaftlich erfolgreich betrieben werden können, selbst wenn die Gesetzeslage das Fliegen ohne Piloten – ob on board oder on ground – mittelfristig nicht erlauben sollte oder aber die technische Infrastruktur am Boden zunächst unverändert erhalten bleiben soll. Gerade für urbane Flugtaxi- oder Fluglogistik-Dienste sind Infrastrukturfragen ein besonders wichtiger Untersuchungsgegenstand.

Hoher Nutzen – auch für Piloten