All-weather Drone

Der Bedarf an Multikoptern und Uncrewed Aircraft Systems (UAS) wächst kontinuierlich. Schätzungen zufolge wird der europäische Drohnenmarkt im Jahr 2035 eine Größe von 10 Milliarden Euro erreichen. Doch schlechte Wetterbedingungen wie Regen, Schnee und Vereisung stellen erhebliche Herausforderungen für den sicheren Betrieb dieser Systeme dar. Aktuell fehlen zivile, wetterbezogene Zertifizierungsvorschriften für Drohnen, was ihre Verfügbarkeit stark einschränkt.

Das im Rahmen des österreichischen Luftfahrtforschungsprogramms Take Off von FFG und BMIMI geförderte Projekt All-weather Drone konzentriert sich auf die Entwicklung von Lösungen, um den Betrieb von Multikoptern auch unter schwierigen Wetterbedingungen sicher zu ermöglichen.

Das Forschungsprojekt nutzt Klima-Wind-Kanal Tests, um typische Flugmissionen unter widrigen Wetterbedingungen zu simulieren. Im Unterschied zu herkömmlichen Windkanälen erlaubt der Klima-Wind-Kanal die gezielte Simulation von Temperatur, Feuchtigkeit und Niederschlagsarten. Diese Testbedingungen orientieren sich an bestehenden Luftfahrtstandards wie EASA CS-25 und CS-29. Zwei Versuchsreihen wurden durchgeführt:

• Tests mit einzelnen UAS-Propellern.
• Tests mit kompletten Multikoptern bis zu 25 kg Abflugmasse.

Die Resultate umfassen die Dokumentation von Eisablagerungen mittels 3D-Scantechnologie sowie die Messung des Leistungsabfalls. In den Klima-Wind-Kanal-Tests, bei denen gezielt Regen und Vereisung simuliert wurden,  zeigte sich, dass bereits kurze Vereisungsphasen von unter 300 Sekunden die Leistungsfähigkeit von Multikoptern signifikant beeinträchtigen können. Abhängig von den Bedingungen und dem eingesetzten System traten bereits in den ersten 60 bis 120 Sekunden deutliche Leistungsverluste auf. Auch weniger starke Vereisungsbedingungen mit niedrigem Flüssigwassergehalt (LWC) hatten teils nachteilige Auswirkungen auf die Performance, da ein natürliches Ablösen der Eisansammlungen verzögert einsetzt (Kozomara et al., 2024, online: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2024-4072).

Die gewonnenen Erkenntnisse werden in Form regulatorischer Empfehlungen aufbereitet, um den sicheren Betrieb von UAS unter Schlechtwetterbedingungen zu gewährleisten.

Im Projekt All-weather Drone entwickelte AIRlabs Austria ein praxisnahes Konzept für die Durchführung von Vereisungstests unter realen Bedingungen. Dank umfassender Praxiserfahrung im Drohnenbetrieb und fundiertem Know-how über den aktuellen Stand der Technik konnte ein geeigneter Prototyp aufgebaut werden, der gezielt auf die Anforderungen der Tests abgestimmt war. Die Durchführung der Flugversuche erfolgte in den hochalpinen Testgebieten von AIRlabs, die optimale Voraussetzungen für realitätsnahe Wetter- und Vereisungsszenarien bieten.