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Elektro- und Solarflugzeuge (III) 2010 - 2012

2010


Im Januar gibt das Hydrogenius-Team (s.o.) bekannt, daß es zur Teilnahme an der NASA/CAFE Green Prize Challenge nun parallel an der Entwicklung eines speziellen Wettbewerbsflugzeugs namens e-Genius arbeit, das sich von seinem Bruder Hydrogenius insbesondere durch den Energiespeicher unterscheidet.

e-Genius (Grafik)

e-Genius (Grafik)

Doch auch der Rumpf des e-Genius ist eine komplette Neuentwicklung und für elektrisches Fliegen optimiert. Im März 2010 ist der Polystyrol-Kern fertig und im Mai wird bereits am Rumpfurmodell gearbeitet. Die maximale Abflugmasse beträgt 850 kg, und Reichweite des Fliegers soll über 300 km betragen.


Anfang 2010 testet die Bundeswehr die Drohne AirRobot AR 100-B im australischen Outback, wobei ihre Wüstentauglichkeit, besonders im Hinblick auf die aktuellen Einsatzgebiete der Bundeswehr, festgestellt wird. Unter dem Projekttitel ,Mikado’ (Mikroaufklärungsdrohne für den Ortsbereich) hat das Heer bereits 60 Stück dieser Mini-Hubschrauber beschafft, die von der AirRobot GmbH & Co. KG in Arnsberg stammen.

Die Mini-UAV Fluggeräte mit bürsten- und getriebelosen Elektroantrieben haben einen Durchmesser von knapp 1 m, wiegen weniger als 1 kg und können eine Nutzlast von bis zu 200 g tragen. Sie sind mit einem 14,8 V / 2A LiPo-Akku ausgestattet. Durch ihre vier Rotoren können sie senkrecht starten und landen und haben die Fähigkeit, sich auch durch komplizierte Situationen zu manövrieren. Die Flugzeit beträgt 20 - 30 min, bei fehlender Funkverbindung oder zu niedriger Energie erfolgt eine autonome Landung.

Im Gegensatz zu den bereits auf dem Spielzeugmarkt erhältlichen und entsprechend günstigen Modellen kostet die autonom fliegende Videosonde AR100-BL stolze 7.500 €, während die AR103 AR Basisstation (Standard) mit Videobrille, 4-fach Diversity Empfänger, Rucksack, Minnistativ, Funkleitsystem, Akku und Ladeadapter 6.544 € kostet.

Die Profiversion mit zusätzlichem TFT Bildschirm und digitaler Aufzeichnung schlägt mit 8.569 € zu Buche (Endkunden-Preisliste, Netto, 2005). Im zivilen Bereich nutzt die Unternehmensgruppe maier+roider einen ferngesteuerten und kamerabestückten AirRobot für die Erstellung von Luftbildaufnahmen (Projekt Heligraph).


Auch in Südkorea sollen UAVs entwickelt werden, wie Anfang 2010 in einer Vereinbarung zwischen der Aerospace University und dem Institute of Science and Technology festgelegt wird. Das unbemannte und solarbetriebene Luftfahrzeug soll mehrere Monate lang in einer Höhe von 20.000 m fliegen können. Das UAV wird eine Spannweite von 40 m haben, auf deren Flügelfläche die Solarzellen angebracht sind, welche den elektrischen betriebenen Propeller versorgen. Für die Nachtzeit wird zusätzlich Strom in einem Li-Ionen-Akku gespeichert. Ein erster, verkleinerter Prototyp mit einer Spannweite von nur 4 m soll ab 2012 im Rahmen eines Pilotprojekts starten.

Solar Impulse Erstflug

Solar Impulse Erstflug


Vom 18. – 21. Januar 2010 findet in Abu Dhabi das 3. World Future Energy Summit (WFES) statt – bei dem Bertrand Piccard sein Solarflugzeug Solar Impulse präsentieren darf.

Zu dieser Zeit führt das Institut für Aeroelastik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) am kleineren Prototypen HB-SIA in Zürich die abschließenden Standschwingungsversuche (Ground Vibration Tests GVT) durch, und bereits im April 2010 besteht das Solarflugzeug erfolgreich seinen 87 min. dauernden Jungfernflug vom Flughafen Payerne aus, bei dem es eine Höhe von 1.200 m erreicht. Als Pilot fungiert der Deutsche Markus Scherdel.

Besonders erfreut ist das Team darüber, daß das Flugzeug bereits nach 200 m mit gerade einmal 38 km/h Bodengeschwindigkeit abhebt. Bei dem ersten Versuch im Dezember 2009 war das Flugzeug testweise 350 m weit und nur 1 m über dem Boden geflogen.

Noch vor dem Sommer soll das nächste Etappenziel, der anvisierte Nachtflug, realisiert werden. Bis dahin sind fünf bis sechs weitere Testflüge geplant, bei denen eine Flughöhe von 8.500 m – 9.000 m erreicht werden soll – mit ausschließlich aus der Sonne gewonnener Energie.


Viel Presse bekommt auch ein Elektroflugzeug-Konzept der NASA, das Mitte Januar 2010 auf dem Treffen der American Helicopter Society in San Francisco erstmals öffentlich vorgestellt wird. Das bislang nur im Flugsimulator existierende Senkrechtstarter-Flugzeug NASA Puffin ist für eine Person gedacht und soll nicht mehr kosten als ein normales Auto.

Angetrieben wird das ultraleise Einmann-Flugzeug durch 2 Elektromotoren, mit denen eine maximale Flughöhe von 9.150 m und eine Höchstgeschwindigkeit von rund 480 km/h erreichbar seien. Als normale Fluggeschwindigkeit werden 240 km/h angegeben. Die Reichweite mit einer Batterieladung beträgt 80 km, wobei die NASA-Ingenieure von einer Verdreifachung dieser Reichweite bis 2017 ausgehen.

Die Rotoren haben fast 2,3 m Durchmesser und die Spannweite des 3,7 m langen Flugzeugs beträgt 4,4 m. Durch seine Kohlefaser-Komposit-Konstruktion wiegt der Elektroflieger weniger als 180 kg – einschließlich der 45 kg Lithium-Phosphat-Batterien. Der Puffin (= Papageientaucher) besitzt zudem – einem Hubschrauber ähnlich – die Fähigkeit, senkrecht in der Luft zu stehen. Als VTOL (vertical takeoff and landing) Vehikel werden weder Start- noch Landebahn benötigt.

Ein Demonstrationsmodell mit einem Drittel der Größe soll bereits im März gezeigt werden, der erste Prototyp dann im Juni 2010 fliegen. Tatsächlich ist danach aber nie wieder von dem Entwurf zu hören.

Ein zweites NASA-Konzept wird unter dem Namen Samarai bekannt, der sich auf Ahornsamen bezieht, denen die Einzelblatt-Rotoren des Fluggefährts ähneln. Das Flugzeug kombiniert ein leichtgewichtiges elektrisches System zum senkrechten Starten und Landen mit einem Verbrennungsmotor zum Vortrieb, wobei die sechs Einzelblatt-Propeller im Vorwärtsflug gestoppt werden und als Flügel wirken.


Im Januar 2010 werden noch zwei weitere interessante Designs vorgestellt. Bei dem ultraleichten und leisen Mosquito Helicopter für eine Person wird die inzwischen zunehmend umgesetzte Antriebstechnik mit vier elektrischen Propeller-Motoren angewandt, die rechnergesteuert für die Stabilität des Flugobjekts sorgen.

Allerdings handelt es sich bei dem Design von Cikaric Dragan um ein für die US-Army entwickeltes Konzept, mit dem Soldaten in unwegsame Terrains wie Täler, Wälder und sogar Höhlen vordringen sollen. Der Strom soll von hochmodernen, auf Nanoröhren-Technologie basierenden Supercaps geliefert werden. Hohe Fluggeschwindigkeiten können allerdings nicht erreicht werden.

Air Alien Green Helicopter (Grafik)

Air Alien Green Helicopter
(Grafik)

Ein beträchtlich größerer und ebenfalls elektrisch angetriebener Hubschrauber aus der Modellwerkstatt desselben Industriedesigners trägt den Namen Air Alien Green Helicopter.

Das Konzept verbindet einen großen Elektromotor und einen Stator und zwei großen elektromagnetischen Ringen. Der erforderliche Strom wird mittels einer Brennstoffzelle erzeugt, deren große, mit Wasserstoff und Sauerstoff gefüllte Tanks unter dem Boden angebracht sind.

Die zwei Propeller drehen sich in entgegengesetzten Richtungen und stabilisieren dadurch den Flugkörper, der für mehrere Personen ausgelegt ist. Über Umsetzungen der hoch interessanten Konzepte ist bislang aber nichts bekannt.


Einen ganz besonderen Flieger präsentiert im Januar 2010 die Stanford University – denn er kann auf ausreichend rauhen senkrechten Flächen wie Ziegelwänden landen und anschließend von dort auch wieder starten. Das Team um Alexis Lussier Desbiens und Mark R. Cutkosky, auf den schon die Entwicklung diverser krabbelnder, kletternder und springender Roboter zurückgeht, nutzt hierfür die ebenfalls von Cutkosky erfundenen Mikro-Stacheln (microspines), welche die Hafttechnik der Gecko-Füße imitieren.

Die kleine Starrflügel-Drohne nähert sich der Wand mit einer Geschwindigkeit von bis zu 35 km/h, reduziert diese – ausgelöst durch einen Näherungssensor – scharf auf etwa 11 km/h, während ihr Körper nach oben kippt, so daß sie mit den Füßen zuerst aufkommt und sich an der Oberfläche festklammern kann. Beim Aufsetzen absorbiert eine Federung die verbleibende kinetische Energie, um Spitzenkräfte zu minimieren und einen Aufprall zu vermeiden. Die gesamte Manövrierdauer beträgt weniger als eine Sekunde.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen UAVs könnte mittels dieser Technik beispielsweise ein ganzer Schwarm dieser kleinen Luftfahrzeuge leise in eine Stadt fliegen und zwischen den Gebäuden manövrieren. Sie kommunizieren miteinander, während sie nicht auf Straßen oder flachen Dächern, sondern an den Seiten der Gebäude und unter den Traufen nach Plätzen suchen, wo sie sich wie Fledermäuse oder Insekten in Sicherheit und Dunkelheit verstecken.

Die Flieger können dort festklammert dann Stunden oder Tage verbringen, wobei sie wenig Energie verbrauchen und keine Geräusche verursachen, während sie das Gebiet überwachen. Sind sie damit fertig, starten sie, indem sie sich einfach fallen lassen, und sind prompt wieder in der Luft, bereit für ihre nächste Mission.

Spätere Meldungen vom März 2013 (s.d.) belegen, daß das Team zwischenzeitlich eine Reihe weiterer dynamischer Mechanismen entwickelt hat, damit auch Quadrokopter auf rauhen und sogar glatten Oberflächen landen und sich dort festhalten können (Dynamic Rotorcraft Perching Mechanisms). Um auf Glas oder Acryl haften zu können, wird ein ebenfalls Gecko-inspirierter trockener Klebstoff verwendet.

Aurora Testflügel

Aurora Testflügel


Im März 2010 stellt Aurora Flight Sciences ein neues Flügel-Design vor, das bereits erfolgreich die ersten Tests besteht.

Der Testflügel hat eine Spannweite von 6,7 m und eine Tiefe von 4,5 m, ist aus Kompositwerkstoffen und leichten Kunstoffen hergestellt und mit hocheffektiven Solarzellen belegt. Er entspricht 5 % der Gesamttragfläche.


Ebenfalls im März 2010 erhält das Elektroflugzeug Yuneec E430 den ersten Preis des renommierten Brit Insurance Design of the Year Wettbewerbs. Das herstellende Unternehmen gibt bei dieser Gelegenheit bekannt, daß man gegenwärtig an sechs weiteren Projekten im Bereich des Elektroflugs arbeite.


Auf der zum zweiten Mal anläßlich der Internationalen Luftfahrtmesse AERO im April 2010 stattfindenden e-flight-expo (wobei das ,e’ für ecological – electrical – evolutionary steht), werden verschiedene serienreife alternative Triebwerkstechnologien gezeigt, darunter der Hybridmotor von Flight Design (s.o.), verschiedene Dieselmotoren, der Brennstoffzellenantrieb der Antares H2 (s.o.) sowie diverse Elektromotoren für Flugzeuge.

Weltpremiere feiert auf der AERO das Elektro-Flugzeug Elektra One des Flugzeugingenieurs Calin Gologan und seiner in Landsberg am Lech beheimateten Firma PC Aero. Der extrem leichtgewichtige Flieger (90 kg) aus Glasfaser-Verbundstoff soll sich durch äußerst niedrige Betriebskosten, durch extrem reduzierten Lärm aufgrund der Verwendung eines 16 kW Elektromotors und einer niedrigen Propellerdrehzahl, sowie durch die (periphere) Nutzung von Solar-Energie auszeichnen. Die Spannweite beträgt 8,6 m, die Zuladung maximal 90 kg.

Mit dem 1-Personen-Flugzeug sei pro Akku-Ladung eine Reichweite von bis zu 400 km bei einer Fluggeschwindigkeit von 160 km/h möglich, bzw. eine Gesamtflugzeit von rund 3 Stunden. Das Unternehmen schätzt, daß 20 m2 Sonnenkollektoren ausreichen, um das Flugzeug 300 Stunden pro Jahr mittels Solarenergie zu betreiben, womit sich die Kosten in nur acht Jahren amortisieren sollen.

Der Einsitzer Elektra One wird primär entworfen, um im kommenden Juli 2011 an dem von der CAFE und der NASA ausgerichteten Green Flight Challenge in Kalifornien teilzunehmen. Es soll das Flugzeug in drei Varianten als 1-, 2-, und 4-Sitzer geben, als Flugzeug mit Solarzellen sowie als Spezialvariante für den Kunstflug. Die Basisversion soll im Sommer 2011 in Produktion gehen - was, wie so oft, etwas zu optimistisch ist.

Elektra Two (Grafik)

Elektra Two (Grafik)

Bei dem 115 kg schweren Solarflieger (Gesamtgewicht 220 kg) wird die Spannweite auf 12 m vergrößert, um auf den Tragflächen genügend Solarzellen anbringen zu können (2 kW auf ca. 11 m2). Die Energie eines sonnigen Tages soll dabei genügen, um den Flugzeugantrieb mit ausreichend Strom zu versorgen - was im Grunde zu einer tagsüber unbegrenzten Flugzeit führen könnte.

Außerdem arbeitet die PC Aero auch schon an den Modellen Elektra Two, einen Zweisitzer, der bei Nutzung des Stauraums im Flugzeug zum Viersitzer Elektra Four wird. Von Gologan stammt ferner das Konzept ,Green Village Airfield’ (Grüner Flugplatz), bei dem die Elektromobilität in der dritten Dimension, der Luft, zeigt, daß es in Kombination mit einem Solar-Hangar möglich ist, ohne jegliche CO2-Emissionen mehr als drei Stunden lang zu fliegen.


Im Rahmen der e-flight-expo erhält der französische Drachenflugpionier und Fabrikant von Hängegleitern und Motordrachen Gérard Thevenot und seine Firma Helite den AERO-E-Flight Award 2010 für sein Hydrogen Ultralight. Der Elektromotor dieses Luftfahrzeuges wird ausschließlich durch eine Wasserstoff-Brennstoffzelle versorgt, ohne einen Akku oder eine Batterie an Bord zu haben.

Das einsitzige Ultraleicht-Trike ist mit einem 7 kW Wasserstoff-Antrieb ausgerüstet und wiegt samt einer 5 Liter H2-Flasche nur 55 kg. Die alleine 35 kg schwere Tragfläche (eine Art Hängegleiter-Flugdrachen) ist knapp 14 m2 groß und hat eine Spannweite von 12 m. Der Verbrauch in einer Höhe von 100 m über Meer wird mit durchschnittlich 550 g pro Flugstunde gemessen, womit eine Flaschenladung H2 für rund eine Flugstunde reicht.

Thevenot hat mit einem anderen Brennstoffzellen-Projekt bereits 2006 international für Furore gesorgt. Damals gewann er den Shell Eco Marathon mit einem von ihm und der École d’Ingénieur (ESSTIN) entwickelten Wasserstoff-Straßenfahrzeug. Mit einer Quantität H2, die einem Liter Benzin entsprach, erreichte er die Weltrekord-Distanz von 4.117 km, was einem Verbrauch von 0,02343 Liter Benzin auf 100 km entspricht (!).


Über ein besonders leichtes Flugzeug erfahre ich im April 2010, als es während dem 13. Moscow international salon of inventions and innovative technologies ,Archimedes’ ausgestellt wird. Auch wenn es konventionell angetrieben wird, möchte ich es hier nicht unterschlagen, da es Spezifikationen aufweist, die bislang als ,unmöglich’ galten.

Kleinstflugzeug X-12h

X-12h

Das neue Testflugzeug X-12h von Victor Dmitriev wiegt ohne Motor nur 50 kg und braucht mit einem 16 kg schweren 30 – 50 PS Motor zum Start mit 50 – 55 km/h einen 30 m langen Streifen, zum Landen muß er doppelt so lang sein.

Der russische Flugingenieur hatte schon vor rund 30 Jahren ein nur 24,5 kg leichtes Flugzeug (ohne Motor) gebaut, dessen Flügelfläche nur 1,5 m2 betragen hat, mit dem er Eingang ins Guinness Buch der Rekorde fand. Seine Designs gelten als die mit der besten Aerodynamik weltweit. Es wäre interessant mitzuerleben, was ein Team zustandebringen würde, das neben Dmitriev einige der Solar- und Elektroflug-Pioniere umfassen würde...


Ende April 2010 findet in Rohnert Park, Kalifornien, das bereits 4. Electric Aircraft Symposium der CAFE Foundation statt. Es gehen die ersten Anmeldungen für das Green Flight Challenge 2011 ein.


Das Crows Nest Anti-Pirate UAV des Designers Jacob Lalinsky ist ein weiterer Kleinhubschrauber (60 cm lang und 30 cm breit), der von LiPo-Akkus angetrieben ein Auge auf weit entfernt geschehende Dinge werfen soll. Er erscheint im Mai 2010 in den Blogs.

Besonders interessant ist der zentral gelegene und um seine Vertikalachse schwenkbare Vortriebsrotor, der dem Elektrobot eine sehr hohe Manövrierfähigkeit gibt. Der Designer möchte ihm am liebsten als ‚Bombardier Anti-Pirate Surveillance Drohne’ im Einsatz sehen.

Die Rotorblätter bestehen aus Karbonfasern, und der mit GPS ausgestattete Heli soll mit verschiedenen Tages-, S/W Schwachlicht- und Infrarotkameras ausgestattet werden.


Im April 2010 erscheint das erste Video über den Modellflieger Bionic Bird der französischen Firma Avitron, der sich im elektrisch betriebenen, ferngelenkten Flatterflug fortbewegt. Das Spielzeug mit eeiner Länge von 17 cm und einer Flügelspannweite von 33 cm kommt schnell auf den Markt und wird bald in unterschiedlichen Versionen zu Preisen zwischen 60 € und 80 € angeboten.

Flügel und Körper des Vogels besitzen ein Skelett aus Polymer und Kohlefaser, wodurch er nur 9 g wiegt und mit einer vollen Akkuladung rund 8 Minuten in der Luft bleiben kann. Der Schwanzwinkel läßt sich so verstellen, daß sowohl langsame Flüge mit Stunts als auch High-Speed-Flüge möglich sind. (2015 kostet das Modell Avitron 2.0 rund 100 €).

Grey-Faced Buzzard

Grey-Faced Buzzard


An der National Cheng Kung University in Taiwan wird im Mai 2010 das ‚erste UAV Asiens’ vorgestellt, das mit einer Brennstoffzelle nebst Lithium-Ionen-Batterien betrieben wird.

Der Kleinflieger mit dem seltsamen Namen Grey-Faced Buzzard erreicht bereits auf seinem Jungfernflug Geschwindigkeiten von bis zu 100 km/h und fliegt erfolgreich 15 Minuten lang auf einer Höhe unterhalb von 300 m.

Das 22 kg schwere und fast 2 m lange Fluggerät leistet 1 kW, seine Herstellung hat 15.822 $ gekostet. Das Team arbeitet nun daran, die Flugzeit auf 3 h auszudehnen.


Ebenfalls im Mai 2010 kursiert ein Zeitlupen-Video der Ingenieure Hiroto Tanaka und Isao Shimoyama von der Harvard University und der University of Tokyo,  denen es gelingt den Flatterflug von Schmetterlingen nachzuahmen.

Leider gibt es bislang noch keine technischen Details zu der oszillierenden Flugmethode des winzigen Plastikflüglers, der vermutlich von einer Kleinstbatterie angetrieben wird.


Weitere Meldungen vom Mai 2010:

Karl-Engelbert Wenzel und seinem Team an der Universität Tübigen gelingt es, einen Quadrokopter vollautomatisch von einer herumfahrenden Plattform starten und auch wieder landen zu lassen; das Team der Selbstbau-Internetplattform diydrones.com beginnt mit der Entwicklung des ArduCopters, eines ebenfalls völlig selbständigen kleinen UAV-Quadrokopters; und Daniel Mellinger und einem Team der University of Pennsylvania gelingt es einen Quadrokopters so zu programmieren, daß er autonom navigierend auch durch schmale, schräge oder auch senkrechte Fenster und Öffnungen fliegen kann.


Im Juni wird an der TU Ilmenau das Graduiertenkolleg ‚Selbstorganisierende Mobilkommunikationssysteme für Katastrophenszenarien’ neu eröffnet, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit 6,5 Mio. € über viereinhalb Jahre gefördert wird.

Um in Katastrophenfällen die zusammengebrochene Kommunikationsinfrastruktur für mobile Geräte schnell und effektiv wiederaufzubauen soll eine selbstorganisierende Technologie weiterentwickelt werden, bei der das System automatisch erkennt, daß die Mobilkommunikation zusammengebrochen ist, und daraufhin ohne menschliches Zutun das schadhafte Kommunikationsnetz umgehend eigenständig repariert.

Hierzu wird eine Luftbrücke aus ca. 80 cm großen Quadrokoptern aufgebaut, die in das Zielgebiet eingeflogen werden, um eine Kommunikationskette aufzubauen und so den unterbrochenen Handyempfang wieder zu ermöglichen. Außerdem können mit den besonders wendigen und leicht zu manövrierenden Mini-Hubschraubern im Katastrophengebiet auch Opfer geortet werden.


Solche Einsätze sind sehr sinnvoll – doch leider werden die UAVs bislang hauptsächlich für militärische Zwecke genutzt. Einem Bericht vom Juni zufolge setzt die US-Army
im Irak und in Afghanistan 333 verschiedene Arten von unbemannten Systemen – mit steigender Tendenz. Im April hatte man den Meilenstein von einer Million Flugstunden erreicht. Die Luftflotte umfaßt zu diesem Zeitpunkt u.a. 87 Shadow UAS-Systeme, 1.300 Raven-Systeme sowie 16 gasbetriebene Micro Air Vehicle (gMAV)-Systeme, die senkrecht starten können.


In Deutschland preisen Innenpolitiker die Drohnen als neue Wunderwaffen der Polizei im Kampf gegen Kriminalität. Die Bundespolizei nutzt bereits zwei Drohnen namens ‚Aladin’ und ‚FanCopter’ für Aufklärungsflüge der Spezialeinheit GSG 9.

Seit September 2008 erprobt auch die niedersächsische Polizei eine 47.000 € teure und knapp 1 m breite Drohne der Firma microdrones GmbH (s.u.) vom Typ MD4-200 in Hunderten Trainingsflügen, die im Laufe von zwei Jahren zwar achtmal in realen Einsatzlagen angefordert wird, in der Praxis allerdings nicht ein einziges Mal zum Zuge kommt.

Kein Wunder – denn die gesetzlichen Vorgaben sind überaus streng: So darf die Drohne nur tagsüber fliegen, bei Windstille und nicht über Menschenmengen. Sie muß in Sichtweite des Piloten mit seiner Laptop-Funksteuerung bleiben, und kann außerdem nur 15 Minuten lang in der Luft bleiben. Außerdem hat ihre Videokamera weder einen Zoom, noch vermag sie Standbilder aufzunehmen. Im Vergleich zu den Drohnen, die man inzwischen kaufen oder mieten kann, klingt das alles äußerst dilettantisch – und zu den besten Kunden deutscher Drohnen-Hersteller zählen schon heute Detekteien und Sicherheitsfirmen.


Ebenfalls im Juni hört man zu ersten Mal von der Entwicklung des ersten Hybrid-Hubschraubers der Welt. Das deutsch-französisch-spanische Unternehmen Eurocopter, eine hundertprozentige Tochter des Europäischen Luft- und Raumfahrt-Konzerns EADS (European Aeronautics Defense and Space Company) arbeitet an einem eCO2avia genannten Hubschrauber, der vollelektrisch starten und landen kann.

Angetrieben wird er von einem Zweitakt-Dieselmotor mit Turbolader vom Boxer-Typ OPOC (Opposed Piston Opposed Cylinder), der von dem amerikanischen Hersteller EcoMotors International entwickelt und gebaut wird – und an dessen Antriebswelle ein hochmoderner, gewichtsoptimierter Elektrogenerator sitzt. Mit dem erzeugten Strom werden sowohl der Haupt- als auch den Heckrotor angetrieben.

Die sonst besonders lautstarken Flug-Phasen Start und Landung können hundertprozentig elektrisch – und damit erheblich leiser – mit der Energie aus zwei Hochleistungsbatterien durchgeführt werden. Die Entwickler gehen davon aus, daß es bis zum Roll-Out aber noch mindestens fünf Jahre dauern wird.

CriCri

CriCri

Gleichzeitig stellen die EADS Innovation Works auf der Green Aviation Show in Paris ein winziges Elektro-Flugzeug namens CriCri vor (= frz. Grille, anfänglich auch Aerobatic genannt), das sogar kunstflugfähig sein soll. Das Flugzeug ist aus leichten Verbundmaterialien gebaut und wird von vier bürstenlosen Elektromotoren mit gegenläufigen Propellern angetrieben, die wiederum von vier 100 V / 5 Ah Lithium-Akkumulatoren gespeist werden (26,8 kg). Mit einer vollen Ladung sind 15 Minuten Kunstflug möglich – oder ein Reiseflug von 30 Minuten mit 110 km/h.

Das präsentierte Experimentalflugzeug mit einer Spannweite unter 4 m und einem Gesamtgewicht von nur 175,5 kg (einschließlich des Piloten) erreicht eine Spitzengeschwindigkeit von 250 km/h und eine Steigleistung von 5,3 m/s. Entwicklungspartner sind der Hersteller von Prototypen aus Verbundstoffen Aero Composites Saintonge und die französische Vereinigung Green CriCri Association. Seinen offiziellen Jungfernflug absolviert das vollelektrische Flugzeug Anfang September auf dem Flughafen Le Bourget bei Paris.

EADS zufolge handelt es sich dem Entwurf um ein kostengünstiges Testflugzeug zur Systemintegration elektrischer Technologien, um Programme wie das Hybridantriebskonzept für Hubschrauber zu fördern. Eine frühere, von Jean-Luc Soullier gebaute zweimotorige Version mit 45 kg Batterien an Bord absolvierte im Jahr 2009 zwar einen kurze Testflug, mußte wegen Überhitzung der elektrischen Komponente aber schon nach etwa sieben Minuten etwas unsanft wieder auf den Boden zurückkehren.

Das ursprüngliche Flugzeugkonzept geht auf ein bereits in den 1960er Jahren gestartetes Forschungsprojekt des Aerodynamik-Ingenieurs Michel Colomban zurück, dessen Ergebnis im Jahr 1973 seinen Jungfernflug macht (CriCri oder Columban MC-10) und als das kleinste und billigste zweimotorige Flugzeug der Welt gilt.


Auf der Green Aviation Show wird auch ein nostalgisch anmutendes Kleinstflugzeug namens e-Demoichelle vorgestellt, das von der Association pour la promotion des échelles volantes (APEV) mit einem AGNI 112 R E-Motor vom Brennstoffbetrieb auf Elektroflug umgerüstet worden ist, der von KOKAM 74 V Lithium-Polymer-Batterien gespeist wird.

Die Spannweite beträgt über 9 m, die Länge gut 5 m, die maximale Geschwindigkeit liegt bei 120 km/h, und die durchschnittliche Reisegeschwindigkeit bei rund 70 km/h.

Alatus-ME

Alatus-ME


Zu den weiteren Exponaten gehört eine Elektroversion des ukrainischen Motorgleiters Alatus-ME der 1994 gegründeten Firma Aerola Ltd. aus Kiev. Es handelt sich um einen Einsitzer mit 13,1 m Spannweite, einer Flügelfläche von 13,2 m2, einem Leergewicht von 115 kg und einem maximalen Startgewicht von 235 kg.

Seinen Erstflug hatte der Gleiter im Januar 2009 von Flugplatz Sisteron-Vaumeilh in Frankreich absolviert und dabei eine Höhe von 2.100 m erreicht. Der Motor von Electravia liefert 26 PS an den einklappbaren Propeller, und wird dabei von einem Lithium-Polymer-Akku mit Strom versorgt, der eine Flugzeit von 30 Minuten erlaubt (andere Quellen: 1 Stunde).


Im Juni 2010 berichtet die Fachpresse auch über zwei Projekte an der Schweizer Ecole Polytechnique Federale in Lausanne (EPFL), wo ein Wissenschaftlerteam um Mirko Kovac Mini-Roboter entwickelt, deren Mechaniken sich an Flug- und Sprunginsekten orientieren.

Die aktuellen Prototypen sind ein 4,5 g schweres Flugobjekt, dessen Flügel sich wie bei einer Fledermaus innerhalb von 50 Mikrosekunden entfallen lassen, ein 7 g wiegender Sprungroboter, dessen Bewegung sich von Heuschrecken ableitet sowie ein nur 1,5 g leichter Mikrogleiter, der mittels Sensoren automatisch auf Lichtquellen zufliegt, wie man es von Fliegen und anderen Insekten kennt.

Dieser Mylar-Gleiter hat eine Spannweite von 24 cm, eine Länge von 22 cm, ist mit einer winzigen Li-Po-Batterie ausgestattet und fliegt mit einer Geschwindigkeit von rund 1,5 m/s. Zur Steuerung wird ein 0,2 g schwerer Antrieb aus einer Formgedächtnis-Legierung entwickelt (Shape Memory Alloy, SMA), der als ‚künstlicher Muskel harmonisch in die Struktur des Mikrogleiter integriert ist und die direkte Steuerung der Ruder ermöglicht.

Die Idee bei allen drei Systemen des EPFL ist es, bionische Schwarmroboter herzustellen, die verschiedene Erkennungssysteme tragen können. Ein solcher Schwarm könnte von einem Flugzeug aus beispielsweise in ein Waldgebiet geschickt werden, um mittels Hitzesensoren Waldbrände zu erkennen. Die Prototypen der autonomen Minigleiter entstehen in Zusammenarbeit mit dem Microflyer-Labor der Hochschule.

Solar Impulse Nachtflug

Solar Impulse im Nachtflug


Im Juli absolviert das Solarflugzeug Solar Impulse HB-SIA seinen ersten 24-Stunden-Flug, der als wichtiger Schritt für die geplante Weltumrundung gilt. Insgesamt dauert der Flug, bei dem Pilot André Borschberg auf bis zu 9.235 m steigt, bevor er das Flugzeug vor Einbruch der Dunkelheit wieder auf rund 1.500 m absinken läßt, 26 Stunden, 10 Minuten und 19 Sekunden, wobei die Durchschnittsgeschwindigkeit 42 km/h beträgt. Die genannte Flughöhe wird auch dazu verwendet, um Energie zu speichern.

Da die Lithium-Polymer-Zellen immer noch sehr schwer sind, wird eine Art Hybrid-Lösung gewählt, indem ein Teil der Energie in der Flughöhe gespeichert wird. Nachts sinkt das Flugzeug dann jeweils zwei bis drei Stunden ab, bevor die Motoren wieder gestartet werden.

Mit diesem Flug beweist das Piccard-Team, daß es tatsächlich möglich ist, mit der über den Tag gewonnenen Energie die ganze Nacht durchzufliegen. Die gemachten Erfahrungen werden nun in die Konstruktion eines zweiten Flugzeuges mit besseren Solarzellen, besseren Batterien und leichteren Materialen einfließen, dessen Bau 2011 beginnen soll.

Die Grundlagenforschung erfolgt zusammen mit mittlerweile rund 80 Partner-Unternehmen, von denen einige auch finanzielle Unterstützung leisten. Von dem Gesamt-Budget in Höhe von rund 100 Mio. $ konnten bislang schon 75 Mio. $ eingesammelt werden. Unter Vorwegnahme der chronologischen Präsentation: Im September fliegt die Solar Impulse vom Heimatflughafen Payerne nach Genf und wieder zurück, und einen Tag später von Payerne nach Zürich und wieder zurück. Dabei werden erstmals Landungen auf Zivilflughäfen durchgeführt.


Ende Juli hört man auch wieder einmal von der bereits mehrfach erwähnten, unbemannten solarbetriebenen Flugdrohne Zephyr 7 des britischen Rüstungskonzerns QinetiQ, die während eines Testflugs alle bisherigen Rekorde gebrochen hat, indem sie über zwei Wochen lang durchgehend in der Luft verblieben ist. Das Unternehmen bringt die Leistung bei der Federation Aeronautique Internationale (FAI) zur offiziellen Ratifizierung als Ausdauerweltrekord für unbemannte Flugzeuge ein.

Bei dem Rekordflug am Yuma Proving Ground der US Army in Arizona ist das UAV insgesamt 336 Stunden und 22 Minuten unterwegs, führt ein Kommunikationsmodul des britischen Verteidigungsministeriums samt Videokamera mit sich, und erreicht eine Flughöhe von 21.561 m, was einen weiteren Rekord darstellt. Außerdem absolviert die 50 kg schwere ,Drohne, die bis zu 5 kg Nutzlast trägt, im Winterwetter der Südhalbkugel einen Dauerflug über 11 Tage, bei dem Lithium-Schwefel-Batterien zum Einsatz kommen. Im Dezember werden die Weltrekorde von der FAI bestätigt.

Ich kann mir gut vorstellen, daß derartige autonome, solarbetriebene Flugdrohnen in Zukunft auch als ‚Träger’ von Quadrokopter-Staffeln eingesetzt werden, wobei die Kleinhubschrauber zum drahtlosen (?) Aufladen auf dem Rumpf oder den Flügeln landen könnten. Bislang habe ich bei meinen Recherchen noch keinen solchen Ansatz finden können, aber wenn schon ich auf die Idee komme...


Ende Juli 2010 wird auf dem World Electric Aircraft Symposium während der Luftfahrtmesse der Experimental Aircraft Association in Oshkosh erstmals der Lindbergh Electric Aircraft Prize (LEAP) vergeben. Die Preisträger der drei verschiedenen Kategorien werden von Erik Lindbergh, dem Enkel von Charles and Anne Morrow Lindbergh, bekanntgegeben. Das Preisgeld beträgt eher symbolische 25.000 $, denn dies ist genau der Betrag des Orteig-Preises, den Charles Lindbergh im Jahr 1927 für seine Überquerung des Atlantischen Ozeans von New York nach Paris gewonnen hatte.

Yuneec bekommt für Design und Konstruktion des E430 Sportflugzeugs den Preis in der Kategorie ‚Bestes Flugzeug mit Elektroantrieb’. Das Flugzeug ist eine verbesserte Version des letztjährigen Modells, dessen Flugzeit sich durch verbesserte Batterien nun von 1,5 auf 2 Stunden erhöht hat (2009 lag die Zahl noch höher, s.d.). Das erste Produktions-Flugzeug soll bis Ende 2011 hergestellt werden. Die Firma Sonex erhält den Preis für das beste elektrische Flugzeug-Sub-System bzw. die beste Komponententechnologie – für ihr eFlight Initiative System, das aus einem Kontroll-, Batterie-, Kühl- und Sicherheitssystem besteht. Und der ‚Individual Achievement Award’ geht an Axel Lange für seine Entwicklung des weltweit ersten zertifizierten elektrischen Serien-Flugzeugs, der Antares 20E.

LAK-17B-FES

LAK-17B-FES


Durch persönlichen Kontakt erfahre ich im Juli auch von der litauischen Firma JSC Sportine Aviacija ir Ko aus Prienai, die neben verschiedenen Segelflugzeugen nun eine neuentwickelte Version mit Vorderpropeller und Elektromotor anbietet. Den LAK-17B-FES gibt es mit einer Spannweite von 15 m (Version A, Leergewicht 285 kg) bzw. mit einer Spannweite von 18 m (295 kg), die eine modifizierte Geometrie mit verbessertem Profil aufweist. Als maximale Fluggeschwindigkeit werden 270 km/h angegeben. Mit an Bord befinden sich 31 kg Li-Po-Batterien von Kokam in Form zweier Pakete (je 15,5 kg), die sich – zum Ausgleichen des Gewichts von Motor und Propeller in der Nase – hinter dem hinteren Holm befinden.

Der Vorderantrieb (Front Electric Sustainer, FES) stammt von Luka und Matija Znidarsic, beide erfahrene Segelflieger und Maschinenbauer aus Slowenien, die auch einen eigenen kleinen bürstenlosen Permanentmagnet-Gleichstrom-Synchronmotor entwickeln, der nur 7,3 kg wiegt (22 kW / 116 V).

Ein Kohlefaser-Propeller von 1 m Durchmesser entfaltet sich automatisch, wenn der Außenläufer in Betrieb ist, ansonsten legen sich die Propellerblätter an die Nase des Segelflugzeugs, um den Luftwiderstand zu verringern. Jedes der Rotorblätter wiegt nur 240 g, und das Gesamtgewicht des Power-Pakets beträgt 45 kg bis 50 kg. Besonders clever: Sind die Batterien nach einem Motor-Flug entladen, kann man sie, von der Oberseite des Rumpfes aus leicht erreichbar, entnehmen und aufladen bzw. gegen vollgeladene austauschen. Die Ladezeit des Akkus beträgt ca. 6 Stunden (2 Stunden mit Schnell-Ladegerät).


Was Flugzeuge bislang überhaupt nicht können, dafür Vögel um so besser, ist sanft auf Strom- oder Telefonleitungen zu landen. Die Vögel können dies so genau, weil sie Nutzen aus dem komplizierten physikalischen Phänomen namens Strömungsabriß ziehen – das bei Flugzeugen dagegen oftmals zum Absturz führt.

Ein Team des MIT um Prof. Russ Tedrake stellt im Juli 2010 ein kleines Modell-Segelflugzeug vor, das durch eine spezielle Steuerung die gleiche Fähigkeit der Vögel bekommt. Neben einer erheblichen Verbesserung ihrer Wendigkeit sind solche Roboter-Flugzeuge damit aber auch potentiell in der Lage, durch Aufsetzen auf Stromleitungen ihre Batterien wieder aufzuladen, indem sie die emittierten Magnetfelder der Leitungen nutzen.

Für das Systemdesign erhält der Doktorand Rick Cory von Boeing den Engineering Student of the Year Award 2010. Im Juni 2014 erscheinen dann erneut Berichte über die Entwicklung, die zwischenzeitlich aber nicht signifikant weitergekommen zu sein scheint.

Sikorsky Firefly

Sikorsky Firefly


Die Firma Sikorsky Aircraft gibt bekannt, daß sie in diesem Jahr an einen manntragenden Elektro-Hubschrauber gebaut habe. Das Projekt Firefly basiert auf dem beliebten zweisitzigen Trainings-Hubschrauber S-300C, der in schon den 1950er Jahren von Hughes Aircraft hergestellt wurde.

Nun wird dessen bisheriger 190 PS Vierzylinder-Benzinmotor durch einen gleichstarken 142 kW Elektromotor der kalifornischen Firma U.S. Hybrid ersetzt, der von 135 Ah Lithium-Ionen-Batterien des deutschen Herstellers GAIA gespeist wird und eine Flugzeit von 15 Minuten ermöglichen soll. Die jeweils 150 Zellen befinden sich in zwei luftgekühlten Boxen an beiden Seiten des Cockpits. Erstmals vorgestellt wird der 974 kg schwere Elektro-Hubschrauber bei der EAA Airventure in Oshkosh.


Auch der bekannte Flugzeug-Hersteller Cessna beginnt sich mit dem Elektroflug zu beschäftigen und tut sich deshalb mit den Firmen Bye Energy Inc. und Bye Aerospace zusammen, die seit 2008 ein von der FAA bereits zertifiziertes elektrisches Antriebssystem für die viersitzige, einmotorige C 172 Skyhawk entwickelt haben. Die erwartete Reichweite der umgerüsteten Cessna beträgt lediglich zwei Stunden (andere Quellen: vier Stunden), doch den Entwicklern zufolge sei die Betriebskostenersparnis enorm.

In den USA kostet die Flugstunde mit der klassischen kolbenmotorgetriebenen C 172 rund 100 $, in Europa sogar noch wesentlich mehr. Mit dem neuen Elektromotor sollen die Kosten pro Flugstunde deutlich sinken. Das Unternehmen hofft, das erste Elektro-Modell bis zum Jahresende in der Luft zu haben.

SUGAR Volt Grafik

SUGAR Volt (Grafik)


Im August 2010 stellt Boeing das Konzept eines Plugin-Hybrid-Jets vor, das dabei helfen soll, mehr als 70 % Kerosin einzusparen. Das SUGAR Volt benannte Design entstammt dem Boeing-Projekt SUGAR (Subsonic Ultra Green Aircraft Research), bei dem – finanziert durch die NASA – ,grüne’ Technologien erforscht werden, die bis 2050 marktreif sein könnten. Bei den anderen Ideen des SUGAR-Projekts handelt es sich zum Beispiel um Flugzeuge, die mit Wasserstoff- oder Methan-Brennstoffzellen angetrieben werden.

Der Batterie-Flieger funktioniert ähnlich wie Fahrzeug-Hybrid: sobald das Flugzeug am Gate steht, werden seine Akkus durch das Stromnetz des Flughafens aufgeladen. Der Kerosinbetrieb der zwei Hybridtriebwerke ist in erster Linie für den Start notwendig. Erreicht das Flugzeug seine Reiseflughöhe, wird auf Akkubetrieb umgeschaltet.

Nach gegenwärtigem Stand müßte die Spannweite des Flugzeugs gegenüber heutigen Modellen allerdings fast verdoppelt werden, was zwar kürzere Take-Offs ermöglichen, aber auch zu Platzproblemen auf den Flughäfen führen könnte. Daß das Elektroflugzeug vermutlich nicht vor 2030 auf den Markt kommen kann, liegt an der Akku-Technologie, die bis dahin noch erheblich besser werden muß.

Die NASA selbst arbeitet am Glenn Research Center in Cleveland ebenfalls an der Entwicklung von Hybridtriebwerken (Turboelectric Distributed Propulsion, TeDP), die für ein Nurflügelflugzeug N3-X mit 300 Plätzen gedacht sind. Das TeDP-System soll supraleitende Generatoren, Motoren und Übertragungsleitungen nutzen, wobei die Energieerzeugungs- und Schuberzeugungs-Komponenten weitgehend voneinander getrennt werden.


Im selben Monat berichtet der deutsche Drohnenhersteller Microdrones (s.u.), daß er eine mit Kameras bestückte Drohne an kalifornische Zentrale von Google geschickt habe, die perfekt dazu geeignet sein soll, um z.B. Luftaufnahmen für den Kartendienst Google Earth zu erstellen oder den konzerneigenen Windparks zu überwachen.

Google dementiert diese Meldung ungewöhnlich deutlich, möglicherweise weil in den meisten Ländern der westlichen Welt bislang die Rechtsgrundlage für den entsprechenden Einsatz solcher Drohnen fehlt.


Ein mit Kamera ausgerüsteter Mini-Hubschrauber, der diesen Herbst in den Handel kommt, kann das aber auch: Der Air Hogs Hawk Eye bietet für nur 65 $ eine fünfminütige Video-Aufzeichnungen mit 320 × 240 Pixeln bzw. bis zu hundert Fotos mit maximal 620×480 Pixeln, deren Daten sich nach der Landung per USB herunterladen lassen.

Mit der Energie von drei AAA-Akkus, die in 35 Minuten aufladbar sind, erreicht der Mini-Spion eine Flugdauer bis zu 5 Minuten (2013 wird das Teil im Netz für einen Preis ab 16 € angeboten – scheint von dem Hersteller Air Hogs in Toronto aber nicht mehr produziert zu werden).

Antares H3 Grafik

Antares H3 (Grafik)


Ebenfalls im August 2010 startet ein gemeinsames Projekt der Firma Lange Research Aircraft GmbH und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), bei dem ein Brennstoffzellenflugzeug Antares H3 entwickelt wird – als Nachfolger der Antares DLR-H2 (s.u. 2009).

Der Erstflug des neuen Motorseglers, der Nutzlasten von bis zu 200 kg tragen kann und in der Endausbaustufe eine Reichweite von bis zu 6.000 km (im Vergleich zu 750 km beim Vorgängermodell) sowie eine Flugdauer von mehr als 50 Stunden (im Vergleich zu bisher fünf Stunden) ermöglichen soll, ist für das Jahr 2011 geplant. Angetrieben wird das Flugzeug durch Elektromotor und Brennstoffzelle, wobei sich die Wasserstofftanks in 4 stromlinienförmigen Behältern unter den Flügeln befinden. Das Abfluggewicht beträgt 1,25 t. Dieses Projekt wird im Rahmen des vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung initiierten Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologie gefördert.


Die Firma AeroVironment wiederum, die uns in dieser Präsentation schon häufig begegnet ist, führt in diesem Monat den ersten erfolgreichen Flug mit ihrem Global Observer (1001) unmanned aircraft system (UAS) durch, der dabei auf eine Höhe von 4.000 Fuß steigt und eine Reihe von Manövern durchführt, bevor er eine Stunde später wieder landet.

Der etwa 3,5 t schwere Flieger mit einer Spannweite von 53,3 m wird von vier Propellern vorwärts bewegt, die von Elektromotoren betrieben werden. Als Nutzlast des ersten Prototypen werden 180 kg angegeben, wobei von einer Flugdauer von bis zu einer Woche in einer Höhe zwischen 55.000 und 65.000 Fuß ausgegangen wird.

Beim Erstflug, von der kalifornischen Edwards Air Force Base aus, kommen zur Energieversorgung noch Batterien zum Einsatz, die dann im Januar 2011 durch einen mit Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotor mit angeschlossenem 60 kW Generator ersetzt werden.

AeroVironment hatte im Jahr 2005 bereits eine mit flüssigem Wasserstoff betankten Prototyp Odyssey entwickelt – und im September 2007 gemeinsam mit dem Department of Defense und der NASA das Joint Capability Technology Demonstration (JCTD) Projekt gestartet, das von sechs US-Regierungsbehörden mit mehr als 120 Mio. $ gefördert wird. Kein Witz: Genau am 1. April 2011 stürzt der ferngesteuerte Global Observer auf seinem neunten Testflug auf der Edwards AFB aus bisher ungeklärter Ursache ab (s.u.).

3G Drone

3G Drone


In Israel wird eine weitere neuartige batteriebetriebene Flugdrohne aus leichtem Carbon vorgestellt. Die militärisch inspirierte 3G Drone der Firma Arad Technologies Ltd. soll dabei helfen, Wasserverluste punktgenau zu ermitteln. Die mittels GPS selbststeuernde Drohne wird durch eine Art Katapult von Hand gestartet, und landet via Fallschirm. Sie kann Verbrauchsdaten und Informationen über Diebstahl, Sabotage, Lecks oder ausgefallene Zähler des von der Firma patentierten Wasser-Zähler-System erfassen.

Die Octave Ultraschall-Volumenwasserzähler der Firma sind mit einer 3G-Drahtlos-Technologie, einen Mikrocontroller mit LCD-Display und Li-Io-Batterien mit mehr als 10 Jahren Lebenserwartung ausgestattet und übertragen alle 11 bis 30 Sekunden Daten, die von einer Drohne abgeholt werden können. Diese Daten werden dann per Computer analysiert, um abzuschätzen, wie viel Wasser verbraucht wurde, wie viel verloren gegangen ist, und um festzustellen, wo Manipulationen stattgefunden haben. Arad hat bereits Kunden in den USA und expandiert nun nach Brasilien, China, Indien und Rußland – scheint das Drohnenprojekt dann aber doch nicht weiter zu verfolgen.


Und endlich gibt es auch wieder einmal einen künstlerischen Ansatz, der die Solarenergie mit dem Fliegen verbindet: Beim 2010 Land Art Generator Initiative Designwettbewerb wird im August das Projekt ‚LAGI Light and wings – Choreographies in the sky’ mit einer besonderen Erwähnung ausgezeichnet. Das Büro Carlos Campos Yamila Zynda Aiub Architects (CCYZAA) konzipierte dieses Projekt für einen Standort neben dem Ras Al Khor Wildschutzgebiet in Dubai.

Das Projekt besteht aus einem Schwarm solarbetriebener Geräte, die man gut als Roboter-ähnliche Vögel bezeichnen könnte. Mit einer Reihe von LED-Leuchten und ihren GPS-Navigation-Einheiten sind die ‚Vögel’ in der Lage, zum Vergnügen der Zuschauer am Himmel verschiedene leuchtende Muster zu bilden.

Da die Flügel aus einer Photovoltaik-Folie bestehen, werden sie vollständig von der Sonnenenergie angetrieben, die sie tagsüber sammeln. Dabei können sie gleichzeitig eine 100 x 100 m große und angenehme ‚Schattendecke’ beispielsweise über einem Park bilden – während in der Nacht eine unbegrenzte Zahl verschiedenster Lichtskulpturen denkbar ist.

Cri-Cri

CriCri


Im September 2010 stellt eine CriCri eines (ungenannten) französischen Piloten mit 259 km/h einen neuen Rekord auf. Das Elektroflugzeug wird von zwei 35 PS Elektromotoren der Firma Electravia angetrieben und mit speziell konzipierten Propellern ausgestattet.

Die Firma behauptet, die Geschwindigkeit mit nur 75 % der möglichen Leistung erreicht zu haben, und daß eigentlich bis zu 352 km/h erzielbar wären, wenn die Flugzeugzelle des winzigen Einsitzers nicht für eine Maximalgeschwindigkeit von 257,7 km/h ausgelegt wäre.


Die Firma LaserMotive, die im November des Vorjahres den Power Beaming der NASA gewonnen hatte, führt im Rahmen der AUVSI Unmanned Systems Conference einen kleinen, 22 g schweren Modellhubschrauber vor, der sich mittels Energieübertragung per Laserstrahl in der Luft halten kann. Bislang ist nach sechs Stunden Schluß, weil der installierte kommerzielle Bürstenmotor nicht für einen so langen Betrieb gedacht ist. Bei der Demonstration wird das Licht mehrerer Nahinfrarot-Laser in einen 7 cm breiten Strahl gebündelt, der automatisch den Hubschrauber verfolgt, während dieser mit geeigneten PV-Zellen ausgestattet ist, um aus dem Laserstrahl Strom für seinen Motor zu gewinnen.

LaserMotive ist davon überzeugt, daß die Energieübertragung per Laser vielseitig eingesetzt werden und unbemannte Fluggeräte mit Energie versorgen kann, solange der Laser nur passend ausgerichtet bleibt. Denkbar ist auch, daß die Fluggeräte ihre internen Akkus über einer ‚Laserbasis’ aufladen und somit praktisch beliebig lange in der Luft verweilen können.

Einer Studie zufolge ist es ebenfalls möglich, einen bodengestützten Energiestrahl mit ausreichender Leistung zu nutzen, um eine Rakete zu starten – beispielsweise, indem der Wasserstoff in den Tanks auf eine Temperatur von 2.500° Kelvin (~ 2.226°C) aufgeheizt wird, was heiß genug ist, das Gas mit genügender Leistung durch die Düsen zu treiben und das Raumfahrzeug hinauf zu befördern.

Alternativ kann der Boden der Rakete aus einem Stück Metall bestehen, das durch einen gepulsten Laser verdampft wird. Die dabei entstehende Wolke aus Metalldampf kann dann von einem zweiten Laserimpuls überhitzt und die Rakete himmelwärts geschickt werden. Die meisten hierzu erforderlichen Technologien existieren bereits, wie z.B. der gewaltige Raytheon-Laser zum Abschießen von Flugzeugen, der fast genau dem Bedarf entspricht. Mehr über diese Einsatzbereiche findet sich im Kapitelteil Alternative Antriebe in der Raumfahrt.

Es gelingt LaserMotive schon im darauffolgenden Monat, mit seiner Laser Power Beaming Technologie einen etwa 1 kg schweren Quadrocopter vom Modell Asctec Pelican des deutschen Herstellers Ascending Technologies (eine Ausgründung der TU München) für eine Rekorddauer von 12 Stunden, 26 Minuten und 56 Sekunden lang 10 m hoch in der Luft zu halten. Beendet wird der nächtliche Dauerflug auf dem Ausstellungsgelände einer Flugmesse nur deshalb, weil die Halle am Morgen für das Publikum geöffnet werden muß.

Auch dieses UAV hat speziell für den nahen Infrarotbereich sensibilisierte PV-Zellen aus Gallium und Arsen (anstatt Silizium) an der Unterseite. Zudem wurde es mit einer besonderen Leistungselektronik sowie einem autonomen System zur Positionsregelung ausgestattet. Vom Boden aus wird ein 2,5 kW Dioden-Laserstrahl über Spiegel und Linsen in die Luft gerichtet, was der Stärke von 250.000 Laser-Pointern entspricht. Der Quadrokopter schwebt über dem Laser und lädt seinen Akku, kann anschließend einige Minuten umherfliegen, und kehrt erneut zurück wenn der Akku wieder nachläßt.

Daß die Technologie inzwischen auch eine Zukunft hat, beweist die Entwicklung bei Lasern. Während ihre Wirkungsgrad vor wenigen Jahren nur 40 % betragen hat, erreicht er inzwischen rund 60 % - und dies bei verringerten Kosten. Dazu kommt aber auch noch das zunehmende Interesse des Militärs, was immer ein starker Motor für solcherart Fortschritte ist... die dann später auch auf dem zivilen Markt ihren Einsatz finden.


Während die im Jahre 2008 am Harvard Microrobotics Lab. entwickelte mikro-elektromechanische Fliege (s.o.) nun ein 5 mm langes und 0,01 g leichtes Ausgleichsgetriebe namens PARITy verpaßt bekommt (= Passive Aeromechanical Regulation of Imbalanced Torques), damit die beiden Flügel die gleiche Menge an Drehmoment erzeugen (es gleicht einem Automobil-Differential, ist aber nur ein Millionstel so groß), stellen in diesem Sommer Wissenschaftler um Hod Lipson und Charlie Richter von der Cornell University in Ithaca, New York, winzige Roboter-Insekten mit Schlagflügeln vor, die erstmals aus einem 3D-Drucker kommen.

3D-gedruckter Mikroflieger

3D-gedruckter Mikroflieger

Indem die Flugdynamik unterschiedlichster Formen und Konfigurationen getestet wird, könnten die künstlichen Insekten einen wichtigen Schritt zur Entwicklung kleinerer und effizienterer Flügel bilden.

Der genutzte 3D-Drucker (Object EDEN260V) ist in der Lage, nur 40 Mikrometer breite Objekte herzustellen, sowie nur 16 Mikrometer dünne Filme. Ein weiterer Vorteil ist die Geschwindigkeit des Druckens, denn sobald ein neues Flügeldesign einprogrammiert ist, dauert es weniger als eine Stunde, bis ein entsprechender Satz fertig ausgedruckt wird. Dies macht es möglich, solch komplexe Strukturen wie verzogene oder krumme Flügel zu schaffen, um deren Leistung zu verbessern.

Der bislang jüngste Roboter ist aus Polyester hergestellt, das über einen Kohlefaser-Rahmen gespannt ist, wiegt nur 3,89 g und kann 85 Sekunden lang fliegen. Seine Tragkraft von 1,5 g entspricht passenderweise dem Gewicht der benötigten Batterie.

Die Wissenschaftler wollen ihren 3D-Druck-Ansatz nun dazu nutzen, um eine breite Palette von verschiedenen Flügeldesigns zu schaffen und zu analysieren, und um diese Informationen anschließend in ein Computer-Modell zu integrieren, welches mit Hilfe eines genetischen Algorithmus das perfekte Flügelpaar entwickeln soll.


Ebenfalls im September 2010 erreicht das Vulture-Programms der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), bei dem ein Solar-Flieger entwickelt wird, der bis zu fünf Jahre ununterbrochen in einer Höhe von 20 km – 30 km in der Luft bleiben kann, seine 2. Phase (Vulture II).

Im Zuge eines Vertrages in Höhe von 89 Mio. $ wird Boeing einen Demonstrator in voller Größe entwickeln, der im Jahr 2014 seinen ersten Flug machen soll. Der SolarEagle wird hocheffiziente Elektromotoren und Propeller sowie einen 122 m langen Flügel besitzen, um mehr Solarenergie einzufangen und die Aerodynamik zu verbessern. Die Zuladung soll 450 kg betragen.

Zu den wichtigsten Lieferanten für das Programm gehören Versa Power Systems sowie QinetiQ, die auf Erfahrungen mit ihrem eigenen Solarflugzeug Zephyr zurückgreifen können (s.o.).

Ein spezieller Elektromotor, extrem leicht, viermal so effizient wie konventionelle Flugzeugmotoren, und doch robust genug für die eisigen Temperaturen von -60°C in großen Höhen, wird an der Newcastle University entwickelt, die auch schon an den der Entwicklung des Zephyr beteilgt war. Während des Tests soll der Demonstrator für 30 Tage in der oberen Atmosphäre bleiben und tagsüber Sonnenenergie tanken, die zur Stromversorgung während der Nacht in Brennstoffzellen gespeichert wird.

SMAVNET-Flieger

SMAVNET-Flieger


Auch das Projekt der NASA, über das ich im Mai 2007 berichtet hatte (s.o.), ein Flugobjekt, das sich solar angetrieben alleine mittels Flügelschlag fortbewegen soll, scheint weiterzukommen... oder von der Konkurrenz überholt zu werden. Im September 2010 berichten die Fachblogs nämlich davon, daß sich ein Team des EPFL in Lausanne ernsthaft mit der Entwicklung dieser fliegenden Roboter beschäftigt. Schwärme von ihnen sollen ein Swarming Micro Air Vehicle Network (SMAVNET) bilden, um während einer Katastrophe ein Kommunikationsnetz für Rettungskräfte zu schaffen.

Das Schweizer Entwicklungsteam ist bestrebt, die Roboter so leicht, billig und einfach wie möglich zu machen. Daher sollen die Flieger eine Funktechnik verwenden, um zu kommunizieren, zu navigieren und sich miteinander zu koordinieren, denn damit sind sie in der Lage, auch ohne GPS-Systeme, Kameras oder noch teurere Hardware wie Radar oder Laser ihr eigenes Kommunikations-Netzwerk aufzubauen.

Die ersten Modelle – noch ohne PV-Unterstützung – sind aus expandiertem Polypropylen (EPP) gefertigt, verfügen über einen an der Rückseite montierten Elektromotor, wiegen 420 g, haben eine Spannweite von 80 cm und können mit ihrem Li-Po-Akku 30 Minuten lang fliegen.

Panther

Panther


Im Oktober 2010 stellt die Firma Israel Aerospace Industries (IAI) auf der Latrun Konferenz zwei unbemannte militärische Luftfahrzeuge Panther und Mini Panther vor, die als Neuerung mit einem patentierten Schwenk-Rotor ausgestattet sind. Dies gibt den UAVs die Möglichkeit, auch senkrecht zu starten und zu landen, wobei dies mit dem Klick auf eine Schaltfläche der Bedienkonsole automatisch erfolgt.

Das etwa 65 kg schwere größere Modell ist u.a. mit einer stabilisierten Tag/Nacht-Kamera und einem Laser-Entfernungsmesser ausgestattet und wird von drei extrem leisen Elektromotoren angetrieben, mit denen es eine Flughöhe bis 10.000 Fuß und einem Aktionsradius von über 60 km erreicht. Die maximale Flugzeit beträgt 6 Stunden.

Die kleinere Version mit einem Gewicht bis zu 12 kg kann etwa zwei Stunden lang Flüge durchführen. IAI hat bereits erfolgreiche Flugtests mit den Prototypen durchgeführt und hofft, die Produkte im kommenden Jahr betriebsbereit zu haben.


Im November kommt ein weiterer Himmelsspion auf den Markt, der sich ein wenig von den sonst üblichen Systemen abhebt – denn es ist kein Quadrokopter.
Der Swinglet CAM des Schweizer Herstellers senseFly ist ein kleines, deltaförmiges Flugzeug, das mit seiner integrierten 12-Megapixel-Kamera hochauflösende Luftaufnahmen anfertigen kann und für Überwachungs- und Sicherheits-Anwendungen, Kartierung und Wildbeobachtungen gedacht ist.

Mit einer Spannweite von 80 cm und einem Gewicht von 500 g erreicht das Objekt mit seinem Lithium-Polymer-Akku und seinen bürstenlosen Elektromotor eine Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h, hat eine Reichweite von bis zu 20 km und kann sich für 30 Minuten in der Luft halten.

Die Drohne kann ferngelenkt, aber auch so programmiert werden, daß sie einer vorgegebenen Flugbahn aus bis zu 20 GPS-Koordinaten folgt. Sehr ansprechend ist die Lieferung in einem angemessen dimensionierten Koffer samt Funkmodem, Akku und Ladegerät. Der Betreiber muß in diesem Fall die mitgelieferte ‚e-mo-tion’-Steuerungssoftware auf ein geeignetes Notebook laden – es gibt aber auch eine Version, die eine robuste Notebook-Bodenstation umfaßt.


Ebenfalls im November 2010 ist zu erfahren, daß ein Team an der University of Bristol an einer Drohne arbeitet, die sowohl fliegen als auch schwimmen kann. Als Vorbild wird ein Seevogel namens Trottellumme (uria aalge) ausgewählt. Die Forscher planen, mit ihren Berechnungen, Modellen und Simulationen einen Roboter mit veränderlichen Flügeln wie in der Natur zu entwerfen.

Einfache Änderungen beim Vogelflügel führen zu einer Verringerung der Fläche, welche den Profilwiderstand um mehr als 50 % reduziert – und damit auch den Gesamtenergiebedarf. Diese Fähigkeit ermöglicht es den gemeinen Trottellummen an Land entlang der Küste zu nisten, bis zu 30 km weit aufs Meer zu fliegen, ins Wasser zu tauchen und dort mit den Flügeln zu schlagen, um zu schwimmen und ‚Seafood’ zu jagen. Ein Hybrid-Roboter mit derartigen Fähigkeiten könnte beispielsweise von Bohrinseln aus Unterwasser-Pipelines inspizieren.

Bevor ein Prototyp hergestellt werden kann, muß neben viel Grundlagenforschung auch das Problem einer Energiequelle gelöst werden, die leicht genug ist, um Flugoperationen zu ermöglichen, gleichzeitig aber ausreichend Leistung hat, um sich auch für die Fortbewegung unter Wasser zu eignen. Ziel sind eine Flugreichweite von 2 km bei einer Geschwindigkeit von 20 m/s, sowie eine Schwimmreichweite von 500 m bei bei einer Geschwindigkeit von 1,5 m/s - was in ewa den Werten des Seevogels entspricht.

E-Waiex

E-Waiex


Im Dezember
2010 feiert die Firma Sonex Aircraft auf dem Wittman Regional Airport in Oshkosh, Wisconsin, den Erstflug ihres Elektroflugzeug E-Waiex, einen sogenannten Proof-of-Concept-Prototyp, an dem seit vier Jahren gearbeitet wird. Wobei es eigentlich nur ein kurzer Flug über die Länge der Starbahn ist, wie die Presse berichtet.

Bei dem Flieger handelt es sich um einen Zweisitzer mit V-Leitwerk und Spornfahrwerk, der sich von der ebenfalls zweisitzigen Sonex ableitet, einem von mehreren als Bausatz konzipierten Flugzeugen des Unternehmens. Als Antrieb der neuen Elektroversion dient ein 54 kW Gleichstrommotor, dessen Energieversorgung eine 14,5 kWh Lithium-Polymer-Batterie übernimmt. Ergänzt wird das Antriebspaket durch eine elektronische Motorregelung und ein Batterie-Managementsystem.


Aufgrund persönlicher Kontaktaufnahme werde ich in diesem Jahr auch auf die im Oktober 2005 gegründete Firma microdrones GmbH in Siegen aufmerksam, die eine ganze Palette hochprofessioneller Quadrokopter-Drohnen anbietet. Das erste Produkt, die microdrone md4-200, befindet sich seit April 2006 auf dem Markt und wird hundertfach verkauft. Sie wiegt 800 g, kann Nutzlasten bis 200 g aufnehmen und bis zu 30 Minuten lang fliegen.

Im Jahr 2010 kommt das Modell md4-1000 hinzu, das mit einem Tempo von 15 m/s Flugzeiten von bis zu 88 Minuten oder auch Nutzlasten bis zu 1,2 kg erlaubt.

Aibot X6

Aibot X6


Im Jahr 2010 wird mit Hauptsitz in Kassel, Deutschland, die Firma Aibotix GmbH gegründet. Das Flaggschiff des Unternehmens, der Aibot X6, ist ein Hexakopter, der eine Kombination aus autonomen Flügen, intelligenter Flugplanung, Datenverarbeitung und -analyse sowie hochpräzisen Sensoren bietet und für Anwender aus den Bereichen Vermessung und Mapping, Industrieinspektionen sowie Land- und Forstwirtschaft gedacht ist.

Die Firma ist ab 2014 Teil der schwedischen Hexagon AB, einem weltweit führenden Anbieter von Informationstechnologie.


Ansonsten werde ich mich in Zukunft nicht mehr mit den vielen Quadrokopter-Modellen aller Preisklassen beschäftigen, von denen fast wöchentlich neue Versionen auf den Markt kommen. Ausnahmen wird es bei der Entwicklung neuer Flugalgorithmen oder im Falle besonders interessanter Ansätze geben, z.B. in Kunstflugbereich.


Das Thema an sich zieht inzwischen immer größere Kreise und ist bereits zum Politikum geworden. Der gegenwärtige Stand in Deutschland ist, daß private Mini-Drohnen, zumeist sind dies Quadrokopter mit vier Rotoren in Leichtbauweise, ohne Starterlaubnis genutzt werden können, wenn sie weniger als 30 m hoch fliegen und weniger als 5 kg wiegen. Was in dieser Klasse bereits alles möglich ist, habe ich in vielfältiger Weise gezeigt. Datenschutzbeauftragte befürchten nun ein zunehmendes Schnüffeln unter Nachbarn, und daß die Privatsphäre durch staatliche und private Ausspähung eingeschränkt werden könnte.

Beim Castor-Transport im November beispielsweise werden die größeren Profi-Modelle der Firma microdrones von der niedersächsischen Polizei (die diese als Drehflügler bezeichnet) viermal dafür eingesetzt, mit einer Tageslichtkamera und einer Dämmerungskamera Luftbilder von den Demonstranten zu machen, die in Echtzeit an die Bodenstation übertragen und dort aufgezeichnet werden. Der Streit zwischen der Bürgerinitiative Lüchow-Dannenberg und der Polizei um diesen Form von Überwachung und die damit zusammenhängende Verletzung der Persönlichkeitsrechte von Demonstranten wird ganz sicher nicht der letzte sein, bei dem es um Drohnen geht.


2011


Das Jahr fängt an mit der Meldung über einen sehr kleinen Elektroflieger, welcher von der CIA zu Spionagezwecken entwickelt worden ist – und zwar schon in der 1970er Jahren!

Der Insectohopter, dessen Existenz erst jetzt offengelegt wird, ist von dem Office of Research and Development des Geheimdienstes entwickelt worden, nachdem man dort ein Miniatur-Abhörgerät für Überwachungszwecke geschaffen hatte, das nun einen ‚Träger’ brauchte. Am Anfang wurde Herstellung einer Hummel erwogen, doch die Wissenschaftler der Agentur verwarfen diese Idee wieder als festgestellt wurde, daß eine Hummel viel zu unberechenbar herumfliegt.

Ein an dem Projekt beteiligter Amateur-Insektenforscher schlug daraufhin vor, eine künstliche Libelle zu bauen, die dann auch genau wie ihr Vorbild fliegen konnte. Dies war vermutlich der erste Flug einer insektengroßen Maschine. Angetrieben wurde das Teil von einem ultra-miniaturisierten Benzinmotor (!), dessen Abgasstutzen nach hinten gerichtet war, um den Schub des Flugroboters zu erhöhen, während sich der flüssige Kraftstoff in einer Blase befand. Gesteuert wurde die Libelle durch einen Laserstrahl, wobei der oszillierende Motor, der die Flügel schlagen ließ, von einem Uhrmacher in Handarbeit gefertigt wurde.

Das Mikro-UAV wurde tatsächlich aber nie eingesetzt, weil es einfach zu leicht war und schon durch die kleinste Brise unkontrollierbar wurde. Das Projekt ist daraufhin eingestellt worden, und das letzte verbliebene Modell wird neuerdings im CIA-Museum ausgestellt.

Das Wesentliche daran ist jedoch etwas anderes: Wenn es schon vor rund 40 Jahren – zumindest im Geheimen – eine derart fortschrittliche Technologie gegeben hat, dann stellt sich die naheliegende Frage, welches Niveau heute bereits erreicht worden ist... hinter den Kulissen?! Bestimmt ein weitaus fortgeschritteneres als das, was die Techniken dieser Aufstellung hier implizieren. Also: Schauen Sie sich die nächste Biene, Fliege oder Stechmücke etwas genauer an, vielleicht ist sie ja tatsächlich nicht organisch. Ein kleiner Hinweis: Silizium knirscht beim darauf-beißen lauter als Chitin...

Und daß damit noch lange nicht die ganze Geschichte erzählt ist, belegt ein weiteres Projekt namens Acoustic Kitty, über das der CIA-Insider Victor Marchetti bereits 1973 berichtet hat. So habe die Agentur damals einer lebenden Katze Abhörtechnologie eingebaut, wobei die Antenne im Schwanz der Katze verlegt wurde. Zur Unterdrückung von Freß- und Sexualtrieb sollen außerdem auch noch entsprechende Drähte zum Gehirn installiert worden sein.

Die CIA-Agenten versuchten jedoch vergeblich, das Tier zu kontrollieren. Ein Feldversuch in der Nähe der sowjetischen Botschaft, bei dem die Katze zwei Leute auf einer Parkbank abhören soll, gerät zum Desaster: Während die CIA-Leute in einem Van mit den Empfangsgeräten der Abhörtechnik sitzen, wird die ,verwanzte’ Katze von einem Taxi überfahren. Die freigegebenen Dokumente über diese Experimente, welche sich die CIA unglaubliche 25 Mio. $ kosten ließ, bevor sie 1967 eingestellt wurden, haben auch heute noch immer viele geschwärzte Stellen.


Daß sich die ‚offiziellen Stellen’ auf jeden Fall noch immer mit derartigen Technologien beschäftigen, beweist eine Meldung der Firma AeroVironment vom Februar 2011. Zur Erinnerung: Das Forschungs- und Entwicklungsunternehmen hatte im Juli 2009 einen Vertrag für die Phase II des Nano Air Vehicle (NAV) Programms der DARPA bekommen, um eine Roboter-Spionagedrohne nach Vorbild des Kolibris zu entwickeln. Und die DARPA ist ja Teil des US-Pentagon.

Der nun vorgestellte Nano Hummingbird erlaubt erstmals gesteuertes Präzisions-Schweben sowie schnellen Vorwärtsflug eines zweiflügeligen, flatternden Kunstvogels, der seine eigene Energiequelle trägt und für Antrieb und Steuerung ausschließlich seinen Flügelschlag nutzt.

Der von Hand hergestellte Demonstrator hat eine Spannweite von 16 cm und wiegt nur 19 g, was weniger als das Gewicht einer AA-Batterie ist, obwohl alle für den Flug benötigten Systeme integriert sind, inklusive Batterie, Motor, Kommunikationssystem und Videokamera.

Der Flieger kann ferngesteuert vertikal steigen und sinken, seitwärts nach links und rechts sowie vorwärts und rückwärts fliegen. Er kann sich mit dem und gegen den Uhrzeigersinn drehen und ist sogar dazu in der Lage einen 360° Looping zu vollführen. Die Zielvorgaben des Vertrags sind damit alle erreicht und teilweise sogar übertroffen worden. An die Geschwindigkeiten von rund 100 km/h der biologischen Vorbilder kommt der Nachbau aber nicht heran, der außerdem deutlich lauter als das Original ist.

Ghost

Ghost


Ebenfalls im Februar 2011 stellt die Firma Israel Aerospace Industries Ltd. (IAI) mit Sitz im Flughafen Ben Gurion bei Tel Aviv einen unbemannte Drehflügler mit dem Namen Ghost vor. Das als äußerst leise beschriebene Modell hat eine Tandem-Rotor-Konfiguration und ist mit einer kleinen Sensor- oder Kameranutzlast unter dem Rumpf ausgestattet.

Das mit automatischer Start- und Landefähigkeit versehene Fluggerät ist 145 cm lang und 11 cm breit (bei ausgefalteten Rotoren 75 cm) wird von Elektromotoren angetrieben und hat ein maximales Startgewicht von 4 kg. Die  Höchstgeschwindigkeit beträgt 65 km/h, die Reichweite 4 km, und die Flugdauer 25 Minuten. Details zu den Batterien o.ä werden nicht genannt.


Ebenso ‚gut’ sieht es inzwischen mit der Einsatzbereitschaft von Drohnen aus. Nach mehrjährigem Experimentalbetrieb der deutschen Landespolizeien gehen die fliegenden Kameras in Sachsen und Berlin in den Alltagsbetrieb der Polizei über und werden immer öfter bei politischen Protesten und Fußballspielen beobachtet. Die Bundesländer stehen in einem bundesweiten Erfahrungsaustausch arbeiten eine Zeitlang in einer ‚Bund-/Länderprojektgruppe Drohnen’ zusammen, deren Ergebnisse bislang aber noch nicht veröffentlicht, ja sogar Abgeordneten gegenüber verheimlicht worden sind. Die an dem Erfahrungsaustausch beteiligte Bundespolizei testet auch selber Geräte verschiedener Hersteller.

Ich denke, es wird nicht mehr lange dauern, bis sich von Demonstranten gesteuerte Billigdrohnen auf die teuren Teile der Polizei stürzen werden – und dann braucht man im Grunde nur noch ein ferngesteuertes Ventil für eine kleine Farbsprayflasche, um seine Persönlichkeitsrechte zu verteidigen.


Der möglicherweise erste Fall, bei dem ein ferngesteuerter Hubschrauber genutzt werden soll, um 700 g Heroin an einen Gefängnisinsassen zu liefern, wird im Februar 2011 aus Russland gemeldet. In der Region Tula im Süden Moskaus gelingt es den Behörden schon im Vorfeld, die Drogen zu beschlagnahmen und vier Personen zu verhaften. Der flugbereite, unbemannte Hubschrauber wird im Haus eines der Kriminellen gefunden.


Die Beschäftigung mit diesen Fluggeräten kann aber ebenso zu positiven Resultaten führen. Einem Bericht der Nippon Bunri University in Oita vom Februar 2011 zufolge ist es Wissenschaftlern um Akira Kobata gelungen, einen fliegenden Roboter mit Klappflügeln zu entwickeln und damit verschiedene Experimente und Simulationen durchzuführen.

Filmaufnahmen des künstlichen Libellenflügels in einen Wassertank, dem Aluminiumpulver zugesetzt ist, zeigen, daß winzige Spitzen auf der Flügeloberfläche die darüber hinwegstreichende Luft dazu veranlassen, eine Reihe kleinster Wirbel zu erzeugen. Nach Untersuchung, wie diese Wirbel die Aerodynamik der Libelle beeinflussen, entwickeln Kobata und seine Kollegen das Modell einer kleinen Windkraftanlage, in deren 25 cm lange Rotorblätter aus Papier die gleichen Unebenheiten eingearbeitet sind, wie sie bei den Libellenflügeln auftreten.

Diese Technologie könnte zu Mikro-Windenergieanlagen führen, die sogar Orkanböen standhalten würden, denn als die Windgeschwindigkeit während der Versuche auf bis zu 145 km/h gesteigert wird, biegen sich die flexiblen Schaufeln in Form eines Kegels – anstatt sich immer schneller zu drehen, was letztlich zur Zerstörung des Rotors führt. Der Prototyp erzeugt zwar weniger als 10 W, was aber genügt um Handys aufzuladen oder LEDs zu betreiben.


Es gibt im Februar 2011 aber auch eine Meldung, die ein konkretes Elektroflugzeug betrifft: Ab sofort ist der Motorsegler Taurus Electro G2 von Pipistrel im Verkauf – für 89.500 €. Es ist das erste zweisitzige Flugzeug mit Elektro-Antrieb, das in Serie hergestellt wird.

Das 306 kg schwere und gegenüber dem ursprünglichen Design komplett überarbeitete Flugzeug wird von einem 40 kW Wechselstrom-Permanentmagnet-Motor angetrieben, der einen Steigflug von 3,1 m/s bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h erlaubt. Mit dem großen Batterie-Pack kann eine Höhe von 6.500 Fuß erreicht werden, worauf man den Propeller per Knopfdruck einfahren läßt.

Taurus Solar Trailer

Taurus Solar Trailer

Die 4,75 kWh Lithium-Polymer Batterie ist in vier separate Boxen aufgeteilt und kann wahlweise auf 7,10 kWh gesteigert werden. Die Ladezeit des Standard-Akkus beträgt 3,5 Stunden, bei der größeren Konfiguration dauert es 5 Stunden.

Optional bietet Pipistrel einen geschlossenen Anhänger mit einem Solar-Lade-System an (solar trailer), sowie Solarzellen, die auf dem Rumpf befestigt werden, um die Flugzeiten zu verlängern. Im April gewinnt der Vorgänger Taurus Electro den Lindbergh Electric Aircraft Prize, der in diesem Jahr u.a. während der AERO 2011 im April in Friedrichshafen vergeben wird (s.d.).


Das Elektro-Flugzeugs Elektra One der Firma PC Aero absolviert im März seinen Jungfernflug, nachdem das Unternehmen Anfang des Jahres die statischen Prüfungen für die deutsche Ultralight-Zertifizierung abgeschlossen hatte. Beim ihrem Erstflug steigt die einsitzige Maschine mit etwa 2 m/s nahezu lautlos auf über 500 m Höhe und kreist 30 Minuten lang über dem Flughafen Augsburg, wobei der Außenläufermotor nur etwa 3 kWh verbraucht – die Hälfte der in den Li-Io-Akkus gespeicherten Energiemenge.

Mit einem nun geplanten verbesserten und verstellbaren Zweiblattpropeller erhofft man sich eine um 50 % verbesserte Steigleistung und einen geringeren Reisestromverbrauch, zu dem auch ein künftig einziehbares Fahrwerk beitragen soll. Als Ziel wird inzwischen eine Reichweite von 500 km genannt.

Nach weiteren Flugtests bis Ende des Jahres soll das Flugzeug nun 2012 in Produktion gehen und dann unter 100.000 € kosten, wobei in diesem Preis auch eine Ladestation und ein kleiner Solar-Hangar (SunAirport) mit 20 m2 PV-Modulen enthalten sind, deren gespeicherter Jahresertrag etwa 300 Flugstunden erlaubt. Tests mit Solarzellen auf Rumpf und Flügeln werden ebenfalls schon durchgeführt. Auch die Elektra One gewinnt einen Lindbergh Electric Aircraft Prize, allerdings erst beim World Electric Aircraft Symposium im Juli in Oshkosh.


Im März neu vorgestellt und sehr spannend ist auch der SmartBird der Firma Festo AG & Co. KG, ein ultraleichter, hoch-leistungsfähiger Roboter-Vogel, der sich durch herausragende aerodynamischen Eigenschaften und extremer Beweglichkeit auszeichnet und im Rahmen des Bionic Learning Network entwickelt wurde.

Das Modell mit einer Rumpflänge von 107 cm, einer Flügelspannweite von 200 cm und einem Gesamtgewicht von ca. 450 g ist einer Silbermöwe nachempfunden und startet, fliegt und landet völlig autonom. Die Kohlefaser-Leichtbaustruktur ist mit extrudiertem Polyurethanschaum verkleidet.

Die Flügel schlagen nicht nur nach oben und unten, sondern können sich bei Bedarf auch drehen – genau wie beim echten Vogelflug. Dies geschieht durch einen aktiven Gelenktorsionsantrieb, der in Verbindung mit einer komplexen Regelung einen im Flugbetrieb bisher unerreichten Wirkungsgrad von bis zu 80 % realisiert. Die Steuerung des Ablaufs von Flügelschlag und Verdrehung erfolgt im Takt weniger Millisekunden und bewirkt optimale Strömungsverhältnisse der Luft am Flügel.

Auftrieb erzeugt auch der Schwanz des Kunstvogels, der sowohl Höhen- als auch Seitenruderfunktion hat. Zum Einsatz kommen zwei Digitalservos mit 3,5 kg Stellkraft für die Kopf- und Schwanzsteuerung, sowie zwei weitere Digitalservos für die Flügeltorsion mit 45 Grad Stellweg in 0,03 sec. Vor- und Auftrieb werden ausschließlich durch das Schlagen der Flügel erzeugt, wofür eine Leistung von nur 23 W benötigt wird, die aus einem bürstenlosen Compact 135 Motor und einem Lithiumpolymer Akku kommt (2 Zellen, 7,4 V / 450 mA).


Anfang April stürzt – wie oben schon kurz erwähnt – der als Stratosphären-Spionagedrohne gedachte Schulterdecker Global Observer (GO-1) bei seinem neunten Testflug auf der Edwards Air Force Base ab. In seiner letzten Konfiguration soll der Flieger von Brennstoffzellen sowie von acht kleinen Wankelmotoren angetrieben worden sein, die entlang der Flügel angeordnet sind und flüssigen Wasserstoff verwenden.

Laut AeroVironment können die Versuche allerdings fortgesetzt werden, sobald die Ergebnisse der Unfalluntersuchungen vorliegen, da eine zweite Maschine kurz vor der Vollendung steht. Das Unternehmen erklärt jedoch, daß die 140 Mio. $ Finanzierung weitestgehend ausgegeben ist.

FlyNano Grafik

FlyNano (Grafik)


Eine gute Idee, ein tolles Design und ein interessanter Preis – daraus setzt sich das Konzept des Funfliegers FlyNano zusammen, der auf der Aero 2011 im April in Friedrichshafen erstmals vorgestellt wird. Das Einsitzer-Wasserflugzeug (ohne Stauraum) der finnischen Firma FlyNano OY aus Lahti ist für den reinen Spaß am Fliegen geschaffen und soll ohne Pilotenschein geflogen werden können.

Schon vor 10 Jahren träumte der finnische Flugzeugdesigner und begeisterter Pilot Aki Suokas erstmals von einer nie dagewesenen Flugzeugkonstruktion, die weniger als 70 kg wiegen würde, den Antrieb von knapp 20 kg mit eingeschlossen. Denn es ist dieses magische Gewichtslimit, das die rechtliche Einstufung des neuen Flugzeugs bestimmt. In welcher Form das UL in Deutschland zugelassen werden soll, ist aber noch offen.

Die Flügelspanne des FlyNano beträgt knapp 5 m, die Länge 3,5 m und die Gesamthöhe 1,3 m. Das maximale Startgewicht ist 200 kg. Der Geschwindigkeitsbereich liegt zwischen 70 km/h und 140 km/h, und die maximale Flughöhe bei 3.000 m. Die Flugzeit soll 30 Minuten betragen. Für das schlanke, einzigartige Design werden Hightech-Materialien und eine Bauweise verwendet, die extreme Leichtigkeit mit Robustheit vereint.

Das Flugzeug soll in 3 Standardvarianten erhältlich sein: als elektrisch angetriebene E 200 Serie, als benzinbetriebene G 240 Serie und als leistungsstärkere R 206/300 Rennserie. Die Preise liegen zwischen 25.000 € und 27.000 €, den Anhänger zum Transport und zur Lagerung gibt es für 5.300 €. Tatsächlich wird bei der Markteinführung auf der Aero dann aber schon ein Preis von 33.000 € angegeben (ab Werk).


Während der AERO 2011 im April in Friedrichshafen setzt ein weiteres kleines Elektroflugzeug einen Rekord in der Kategorie RAL 1E, der von der FAI etwas später auch anerkannt wird, als es bei einem 15 km langen Flug eine mittlere Geschwindigkeit von 160 km/h erreicht.

Bei dem seit 2009 laufenden Projekt LUCIOLE Electrique (MC30E Nr. 01) der Forschungs- und Entwicklungsfirma Luxembourg Spécial Aerotechnics (LSA) handelt es sich um den Umbau einer MC-30 Luciole, die bislang mit einem Zweizylinder-Verbrennungsmotor betrieben wurde. Mit 54 kg Batterien und einem 16 kW HPD-13.5 Motor der Firma Geiger Engineering aus Bamberg (im wesentlichen die gleiche Konfiguration wie bei der Elektra One, s.o.) wird eine Flugzeit von mehr als einer Stunde erreicht.

Der Erstflug im August 2010 hatte nur wenig Aufmerksamkeit erregt, doch nun will das Team offensiver vorangehen und plant einen Überflug des Mittelmeers. Dabei sollen statt Batterien allerdings Brennstoffzellen eingesetzt werden, mit denen eine Flugzeit von 6 Stunden möglich wird. Zuerst laufen ab August dieses Jahres aber die Tests mit einem neuen elektrischen 26 PS Antriebssystem, das komplett von Electravia kommt und von 4,7 kWh KOKAM-Batterien versorgt wird, die 33 kg wiegen und eine Flugzeit von 55 Minuten erlauben. Während sieben Flügen werden u.a. eine Startstrecke von 62 m, eine Steiggeschwindigkeit von 6 m/s und eine Höchstgeschwindigkeit von 220 km/h registriert.


Im Zuge der diesjährigen AERO wird neben dem Lindbergh Electric Aircraft Prize auch wieder (erstmals seit 2006) der Berblinger-Preis vergeben. Die Stadt Ulm feiert in diesem Jahr nämlich den 200sten Jahrestag des Flugversuchs von Albrecht Ludwig Berblinger. Der als ‚Schneider von Ulm’ bekannte Erfinder hatte im Mai 1811 versucht, mit einem von ihm entworfenen Hängegleiter die Donau zu überqueren. Der visionäre Flugpionier scheiterte zwar, jedoch nicht aufgrund einer mangelhaften Konstruktion, sondern aus Unkenntnis über die Thermik, die über dem kalten Fluß herrschte.

Für den mit 100.000 € dotierten Berblinger-Preis hatten sich ursprünglich 36 Teams angemeldet, von denen 24 zum Wettbewerb zugelassen wurden. Letztlich starten 13 Fluggeräte erfolgreich, während die übrigen Bewerber auf Grund fehlender finanzieller Mittel, technischer Schwierigkeiten oder notwendiger Lizenzen nicht am praktischen Teil des Wettbewerbs teilnehmen können. Die Flugaufgabe eines Streckenflugs von Friedrichshafen nach Ulm absolvieren 8 Teilnehmer erfolgreich.

Da bei der Punktwertung letztendlich zwei der Bewerber gleichauf liegen, entscheidet sich die Jury für die Vergabe von zwei Preisen sowie eines Sonderpreises: Mit 45.000 € prämiert wird der Antares 20 E, als Bespiel eines eigenstartfähigen Hochleistungs-Segelflugzeuges mit einem lärmarmen und ökologischen Antriebsystem. Ebenfalls 45.000 € gehen an den Sunseeker II als solarbetriebenen Motorsegler in Leichtbauweise, der zeigt, daß mit der ausschließlichen Nutzung von Solarenergie sogar Langsteckenflüge machbar sind. Der Sonderpreis in Höhe von 10.000 € würdigt die erfolgreichen Anstrengungen beim Ultraleicht-Flugzeug Swift-light Electric, einfache und preiswerte Luftsportgeräte mit elektrischem Antrieb auszurüsten.

E-Viva

E-Viva


Auf der AERO zeigt der chinesische Elektroflug-Pionier Yuneec sein jüngstes Projekt, den Doppelsitzer E-Viva, ein Motorsegler, der zusammen mit der Firma Aircraft Composites entwickelt, und dann komplett von Yuneec übernommen und mit einem Elektromotor ausgestattet wurde. Die Maschine mit nebeneinander liegenden Sitzen und Faltpropeller in der Flugzeugnase wird von einem 23 kg schweren 40 kW Elektromotor angetrieben, der seine Energie aus zwei 31 Ah Lithium-Polymer Akku-Packs (mit jeweils 36 Zellen) von Kokam bezieht, die jeweils 33,5 kg wiegen.

Die Spannweite des neuen Elektroflugzeugs beträgt 17 m, die Länge 6,9 m, und die Höhe 2,65 m. Das Leergewicht (inkl. Batterien) wird mit 300 kg angegeben, das maximale Startgewicht mit 472,5 kg. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 230 km/h, die Reisegeschwindigkeit 160 km/h, und als Flugzeit werden 90 Minuten genannt. Ein interessantes Detail sind die Aussparungen in der Nase, die beim Motorflug der Zufuhr von Kühlluft dienen – und die im Segelflug von den einklappbaren Blättern des 1,6 m durchmessenden Propellers verschlossen werden.


Ebenfalls im April 2011 setzt erfährt man, daß sich nun auch Indien mit einem Programm zur Entwicklung solarbetriebener UAVs beschäftigt, die in der Lage sind, zwei Wochen lang zu fliegen. (Wobei ich das nicht ganz nachvollziehen kann, denn wenn ein Solarflieger autonom 24 h schafft – dann könnte er grundsätzlich doch auch gleich für immer oben bleiben, oder?).

Indiens führendes Verteidigungs-Forschungsinstitut, die Defence Research and Development Organisation (DRDO), plant jedenfalls solarbetriebene Spionage-Drohnen und Pseudo-Satelliten für eine Höhe von 30.000 Fuß, wobei tagsüber zusätzlich gewonnene Solarenergie durch Brennstoffzellen gespeichert werden soll. Die Nutzlast soll rund 50 kg betragen. Man möchte versuchen, mit US-amerikanischen oder europäischen Unternehmen zusammenzuarbeiten.


Mitte Mai führt das Solarflugzeug Solar Impulse HB-SIA Unter der Schirmherrschaft der EU seinen erste internationalen Flug durch, der es vom Schweizer Militärflughafen Payerne bis zum Brüsseler Zaventem Airport. Der 13-stündige Flug über eine Strecke von 630 km (Luftlinie), in einer Höhe von 6.000 Fuß und mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 49,6 km/h verläuft völlig problemlos. Im Juni geht es dann weiter zur internationalen Luftfahrtschau in Le Bourget bei Paris, wobei der erste Flug auf halber Strecke wegen starken Gegenwinds und technischer Probleme abgebrochen wird, und der Flieger wieder in Brüssel landet. Beim zweiten Versuch, einige Tage später, klappt es dann, und das Flugzeug führt auf der Messe sogar einen 20 Minuten langen Schauflug durch.

Als nächstes werden eine Überquerung des Mittelmeers und ein Besuch in Marokko ins Auge gefaßt. Ende des Jahres wird bekannt, daß die rund 20.000 Solarzellen für den größeren Nachfolger HB-SIB auch wieder von der Firma SunPower bezogen werden sollen. Es handelt sich um die Maxeon-Zellentechnologie des Unternehmens, die aufgrund ihrer Effizienz und einer Dicke von durchschnittlich nur 135 Mikrometer ausgewählt wird.


Im gleichen Monat stellt Pipistrel die neue Flugzeuglinie Panthera vor, die es in drei Versionen geben wird: mit Benzinmotor, als Hybridversion mit einem 145 kW Elektromotor, oder als reines Elektroflugzeug.

Der Flieger bietet Platz für vier Personen, ist geräumig und verfügt über eine klimatisierte Kabine. Der Benziner wird 295.000 $ kosten, die Hybrid- und Elektro-Versionen ein bißchen mehr, aber diese werden nicht vor 2013 verfügbar sein.

Die Panthera Electro ist 807 cm lang, 190 cm hoch und hat eine Spannweite von 1.086 cm. Die Reisegeschwindigkeit soll bei 263 km/h liegen, bei einer Höchstgeschwindigkeit von 407 km/h. Die Abmessungen der Panthera Hybrid die sind die gleichen, und der einzige Unterschied ist die Reisegeschwindigkeit, die hier bei 218 km/h liegt.


Ein weiterer Meilenstein in diesem Monat ist der Jungfernflug des zweisitzigen Elektro-Flugzeugs e-Genius der Universität Stuttgart im Rahmen eines 20 Minuten langen Fluges auf dem Werksflugplatz der Firma Grob Aircraft in Mindelheim-Mattsies. Die inzwischen umgesetzte Konfiguration hat einen 60 kW E-Motor im Heck und soll eine Reichweite von bis zu 400 km besitzen. Als Verbrauch werden 4,75 kWh pro 100 km und Passagier angegeben (dies entspricht 0,6 Liter Benzin), und die Reisegeschwindigkeit beträgt bis zu 235 km/h. Die aktuellen Maße lauten: Rumpflänge 8,1 m, Spannweite 16,9 m, Cockpitbreite 1,1 m (ausreichend für zwei Personen nebeneinander).

e-Genius Erstflug

e-Genius Erstflug

Nur wenige Tage später wird ein mehr 2 Stunden und 36 Minuten langer Flug durchgeführt, und im Juni folgt ein Flug über 341 km Gesamtstrecke mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von mehr als 160 km/h. Das mit finanzieller Unterstützung durch Airbus hergestellte Flugzeug wird nun primär für die Erforschung und Erprobung des Elektroflugs eingesetzt, und die Future Projects Teams des Luftfahrtkonzerns analysieren die während des Jungfernflugs und den anschließenden Testflügen gesammelten Daten.

Der auf dem Flugplatz Pattonville EDTQ stationierte Flieger wird im Herbst an der NASA Green Flight Challenge in Kalifornien teilnehmen, bei dem ein Flugzeug gesucht wird, das eine Strecke von mindestens 320 km mit einer Reisegeschwindigkeit von mindestens 160 km/h fliegen kann und dabei weniger als 1,176 Liter Benzinäquivalent pro 100 km und Passagier verbraucht. Bei diesem Wettbewerb gewinnt der e-Genius den Lindbergh Prize für das leiseste Flugzeug, und erzielt in der Gesamtwertung der Green Flight Challenge den zweiten Platz.


Einer Meldung vom Juni 2011 zufolge arbeitet ein Team um Prof. Tom Bewley von der UC San Diego an der Entwicklung der nächsten Generation von UAVs, wobei sich die Ingenieure auf Techniken zur Entwicklung variabler Flügel konzentrieren. Das ultimative Ziel ist es, ein UAV herzustellen, da effizient wie ein Starrflügelflugzeug ist – und dabei durch Flatterflug und Morphing-Techniken auf einer Stange landen kann.

Das erste kleine ferngesteuerte UAV besteht hauptsächlich aus Balsaholz, Fiberglas und Schaum, während für die Flügel Kohlefasern verwendet werden. Die variablen Tragflächen werden durch den Einsatz von Kohlefaserrohren in der Schultergelenk-Struktur erreicht.

Forscher des Bionik-Innovations-Centrum (BIC) an der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Bremen und der Universität Groningen in den Niederlanden entwickeln wiederum einen Schlagflügel-Ornithopter, um zur Verbesserung der Effizienz die Umsetzbarkeit verschiedener aerodynamischer Mechanismen und Flug-Modi zu untersuchen. Auch hier geht es darum, die Vorteile eines kombinierten Flatter- und Gleitfluges bei Ausdauer und Leistungsfähigkeit zu demonstrieren.

Wissenschaftler am Intelligent Mechatronics Lab der Boston University untersuchen ihrerseits den Flug von Fledermäusen, um daraus bessere Flugsteuerungs-Algorithmen für UAVs abzuleiten. Um mehr zu erfahren, lassen sie ein ferngesteuertes UAV (Batcopter) in einen Fledermausschwarm fliegen und nehmen die Reaktionen der Tiere mit diversen Kameras auf. Um sich selbst und die Fledermäuse zu schützen ist das UAV von einem Netz umhüllt.

Japanische Kugeldrohne

Japanische Kugeldrohne


Eine Drohne, die keinesfalls unerwähnt bleiben darf, wird im Juni vom japanischen Verteidigungsministerium präsentiert: Eine universell einsatzfähige fliegende Kugel, die in der Spionage oder im Anti-Terror-Krieg ebenso ihren Platz finden kann, wie im Such- und Rettungsdienst, insbesondere nach Erdbeben im Inneren einsturzgefährdeter Gebäude. Im Vergleich zu den bisherigen Modellen kann man ohne Untertreibung von einem technologischen Spring reden.

Der äußert wendige Prototyp kann in der Luft stehen bleiben, durch Fenster- und Türöffnungen hindurchsteuern und nach einer Kollision automatisch weiterfliegen. Die Drohne erreicht bis 60 km/h und läßt sich auch direkt an einer Wand entlang fliegen oder als rollender Ball gezielt über den Boden steuern. Sie kann bis zu acht Minuten in der Luft bleiben - und werden die Akkus leer, sinkt sie einfach zu Boden und rollt aus, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung besteht.

Angetrieben wird der Prototyp von einem einzigen elektrischen Propeller, wobei acht große Klappen im Luftstrom des Propellers für den Drehmomentausgleich und die Steuerung sorgen. Im Horizontalflug übernimmt der Propeller den Vortrieb und die als Tragflächen wirkenden Steuerruder sorgen für den Auftrieb. Zum vertikalen Starten und Landen richtet sich die Maschine auf. Der Propeller befindet sich dann oben und sorgt für den Auftrieb, während die Steuerruder die Fluglage stabilisieren. Das Fluggerät aus Kohlefaser wiegt trotz seines Durchmessers von 42 cm nur 340 g, ist sehr robust und besteht aus kostengünstigen Standardteilen – so daß es nur 1.400 $ kostet (andere Quellen: 1.000 $).


Airbus stellt im Juni 2011 auf der Pariser Luftfahrtausstellung Le Bourget ein ambitioniertes Hightech-Projekt namens Zero Emission High Supersonic Transport (ZEHST) vor, bei dem seit 2006 Ingenieure des Airbus-Mutterkonzerns EADS im Auftrag von Franzosen und Japanern an dem Konzept eines superschnellen Verkehrsjets für bis zu 100 Passagiere, der mit einer Kombination aus drei verschiedenen Antrieben auch weitgehend umweltverträglich sein soll.

Starten soll er mit einem von Biosprit betriebenen Turbojet-Triebwerk, dann sollen für ein paar Minuten Raketentriebwerke zünden, um den Jet in höhere Luftschichten bringen, wo dann Staustrahltriebwerke den Antrieb übernehmen. Zur Landung gleitet der Jet wie ein Segelflugzeug in tiefere Sphären, bevor die Turbojets wieder angestellt werden.

VoltAir Grafik

VoltAir (Grafik)

Vielleicht etwas schneller zu realisieren (und realistischer?) ist der das Konzept eines Kurzstreckenflieger namens VoltAir, dessen ummantelter, gegenläufiger Propellerantrieb im Heck von Elektromotoren angetrieben werden soll, die ihren Strom aus Batterien beziehen. Als modulare Einheiten im Rumpf untergebracht, soll ihr Austausch am Boden nicht länger dauern als ein Betankungsvorgang.

Als Elektromotoren kommen hocheffiziente und fast verlustfreie supraleitende Aggregate in Frage, deren Leistungsdichte bei 7 – 8 kW/kg liegen könnte, was etwa dem Wert von Gasturbinen entspricht. Da sich das Gewicht der Batterien während des Fluges nicht ändert (im Gegensatz zu dem Gewicht der Kerosin-Kraftstofftanks) können die Motoren im Heck und die frontseitigen Batterien das Flugzeug gut ausbalancieren. Es handelt sich ebenfalls um ein Projekt der EADS Innovation Works im Rahmen des eCO2avia genannten Programms, den Luftverkehr klimaschonender zu machen.

Gemeinsam mit Siemens und Diamond Aircraft präsentiert EADS außerdem das „weltweit erste Flugzeug mit seriell-hybridem Elektroantrieb“ – den Motorsegler DA36 E-Star, der von den drei Partnern auf Basis einer HK36 Super Dimona von Diamond Aircraft als Erprobungsträger für das neue Antriebskonzept gebaut wurde, und der in diesem Monat auf dem Werksflugplatz Wiener Neustadt seinen Erstflug absolviert.

Den Propeller des Motorsegler treibt ein 70 kW Elektromotor von Siemens an, dessen Strom ein kleiner Verbrennungsmotor mit Generator liefert, der dabei ausschließlich als Stromerzeuger fungiert und stets gleichmäßig und bei einer niedrigen Leistung von 30 kW läuft. In der Start- und Steigflugphase steuert ein Batteriesystem von EADS den höheren Leistungsbedarf bei, im Reiseflug wird der Akku dann wieder nachgeladen.

Im Vergleich zu den derzeitigen Technologien soll der Hybridantrieb 25 % an Kraftstoff und Emissionen einsparen. Siemens-Wissenschaftler arbeiten aber schon an einem neuen Elektromotor, der nur 20 % soviel wiegt wie herkömmliche Antriebe, und mit dem in rund zwei Jahren ein weiterer Flugzeugtyp ausgestattet werden soll.


Unter den kleineren Firmen, die auf der Ausstellung für Aufmerksamkeiten sorgen, gehört die Trek Aerospace Inc. aus Folsom, Kalifornien, welche schon Jahre zuvor durch die DOE-geförderte Entwicklung eines 1-Mann-Hubschraubers mit ummantelten Rotoren namens ‚Springtail’ und anderer Projekte eine gewisse Bekanntheit erreicht hat.

Nun wird das Konzept des „weltweit ersten“ Brennstoff/Elektro-hybriden fliegenden Autos vorgestellt, für dessen Weiterentwicklung eine eigene Firma gegründet werden soll. Bislang ist man noch auf der Suche nach Partnern, um die Finanzierung eines Mehrpersonen-Projekts hybrid Air Car zu sichern – was augenscheinlich nicht klappt, denn später hört man nichts mehr von diesem Ansatz.

myCopter Grafik

myCopter (Grafik)


Schon etwas weiter ist das Forschungsprojekt myCopter der EU-Kommission, das Anfang des Jahres gestartet ist und dem u.a. das Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen, die Universität Liverpool, die ETH Zürich und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Braunschweig beteiligt sind.

Das mit 4,3 Mio. € finanzierte Projekt befaßt sich mit der individuellen Mobilität im Luftraum und hat die Schwerpunkte Automatisierung, Mensch-Maschine-Schnittstellen sowie sozio-ökonomische Auswirkungen auf die Umwelt. Bei einer potentiellen Umsetzung der Ergebnisse wird der Blick aus ökologischen Erwägungen auf einen Elektroantrieb gerichtet.

Aufgrund der Tatsache, daß das durchschnittliche myCopter-Szenario kürzere Strecken (unter 100 km) und den Transport von 1 - 2 Passagieren abdeckt, könnten künftige Luftfahrzeuge komplett elektrisch betrieben werden. Ein angedachtes fliegendes Fahrzeug (Personal Air Transport System, PATS) mit gegenläufigen elektrischen Rotoren wäre nach den derzeit berechenbaren Werten allerdings höchstens in der Lage, im Akkubetrieb 20 km weit zu kommen. Außerdem ist es fraglich, ob derartige Systeme in absehbarer Zeit für den allgemeinen Luftraum zugelassen werden.


Wer bis dahin aber selber schon etwas für den Elektroflug üben will, die oder der sollte sich das Power Up Strommodul der israelischen Firma Tailor Toys beschaffen, einen Propeller-Antrieb mit Akku, den man auf selbst gebaute Papierflieger montiert, sodaß diese mit dem elektrischen Propeller aus eigener Kraft fliegen können.

Der Kit (ab 17,50 $) besteht aus einem Kondensator, der auf die Nase des Papierfliegers geklemmt wird und über eine Kohlefaser-Welle mit dem Propeller am Heck verbunden ist. Der Kondensator wird über einen separaten Akku mit drei AA-Batterien innerhalb von 20 Sekunden geladen und speichert genug Strom für einen Flug über 90 Sekunden.

Im Juli 2015 wird eine weiterentwickelte Version PowerUp 3.0 bekannt, die für 50 € auf den Markt kommt – dafür aber ca. zehn Minuten Flugzeit verspricht und sich zudem per Smartphone steuern läßt. Hierfür gibt es eine Gratis-App mit Anfänger- und Fortgeschritten-Modus. Die Reichweite soll 55 m betragen.

PowerUp FPV

PowerUp FPV

Doch damit nicht genug, startet die Firma im November 2015 eine Kickstarter-Kampagne für ein neues, in Partnerschaft mit dem Drohnen-Hersteller Parrot entwickeltes Modell namens PowerUp FPV, ein Kit für ca. 200 $, das die selbstgebauten Papierflieger mit motorisierten Propellern mit einer First-Person-View-Videokamera ergänzt.

Das FPV besteht aus einem vorne liegenden Elektronikmodul, einem Nylon/Kohlefaser-Rahmen und zwei Stützen im Heck, die alle an der Oberseite des vom Benutzer gefalteten Papierebene befestigt sind. Das Drehen wird erreicht, indem der Schub zwischen den Propellern variiert wird, während das Steigen und Sinken einfach durch Ändern der Fluggeschwindigkeit gesteuert werden.

Neben der Kamera, die vor dem Start geschwenkt werden kann, enthält das Frontmodul ein 3-Achsen-Gyroskop, einen Kompaß und einen Beschleunigungssensor sowie ein Barometer, eine WiFi-Antenne, eine MicroSD-Speicherkarte sowie eine herausnehmbare 550 mAh Li-Poly-Batterie, für bis zu 10 Minuten Flugzeit sorgt. Der Benutzer steuert das Flugzeug und sieht sein Echtzeit-Video über eine Smartphone-App aus einer maximalen Entfernung von 91 m, entweder über eine Touchscreen-Schnittstelle oder durch Kippen des Telefons.

Wie sich zeigt, kommt auch diese Idee sehr gut an, denn das eigentliche Finanzziel wird innerhalb von vier Stunden nach Start der Kampagne erreicht. Insgesamt tragen 2.537 Unterstützer mit 492.204 $ bei, um dieses Projekt zu verwirklichen, das im Juni 2016 in den Versand gehen soll.


Im Juli 2011 bricht das mit Electravia-Motoren ausgerüstete Kleinflugzeug CriCri mit 283 km/h seinen eigenen, früheren Rekord vom September des Vorjahres (259 km/h). Es wird ebenfalls an der Green Flight Challenge im kommenden Herbst teilnehmen um zu versuchen, den Hauptpreis in Höhe von 1,3 Mio. $ zu gewinnen.

Model 367 BiPod

Model 367 BiPod


Im selben Monat präsentiert der Designer Burt Rutan, Chef der Firma Scaled Composites und Mitgründer des Orbitalflug-Unternehmen Virgin Galactic, ein flugaugliches Hybrid-Flugzeug mit Benzin- und Elektromotor namens Model 367 BiPod, das seinen (kurzen) Erstflug bereits im letzten März absolviert hatte.

Das völlig neue Design verfügt über einen Doppelrumpf-Konfiguration mit einem 4-Rad-Fahrgestell und zwei Cockpits – wobei das linke Cockpit für das Fahren am Boden, und das rechte Cockpit für den Flug verwendet werden. Diese einzigartige Anordnung wird durch die Verwendung einer elektrischen Leistungsübertragung möglich, bei welcher die zwei Motoren von den beiden Propellern abgekoppelt sind.

Das Fluggerät hat zwei 450 cc Verbrennungsmotoren, einen pro Rumpf, welche über Generatoren ihre elektrische Leistung an die Hinterräder bzw. die Propeller auf dem Höhenleitwerk übertragen. Um zusätzliche Energie für den Start und bei Motorausfällen zu haben, befinden sich in der Nase Lithium-Batterien.

Bei einer maximalen Geschwindigkeit von 322 km/h besitzt das hybride Verkehrsmittel eine Reichweite von 1.127 km. Zusätzlich zu den hervorragenden Flugeigenschaften soll das fliegende Auto auch im Straßenverkehr sicher sein, für den die Tragflächen und Leitwerke abmontiert werden. Pläne für eine kommerzielle Produktion gibt es bislang noch nicht.


Interessanterweise taucht fast zeitgleich in den Fachblogs ein recht ähnliches Konzept der Firma Carplane GmbH mit Sitz am Flughafen Braunschweig-Wolfsburg auf, die schon seit 2007 und mit der Unterstützung der Landesinitiative Niedersachsen-Aviation ein international patentiertes Flugauto namens Carplane entwickelt. In Serienproduktion soll das Flugauto im Jahre 2015 gehen, und dann zu einem Stückpreis von 220.000 € verkauft werden. Geplant ist eine Erstserie von 50 Stück. Bei größeren Serien könnte der Preis auf weniger als 100.000 € fallen.

Carplane Grafik

Carplane (Grafik)

Das bimodale Elektrofahrzeug in Doppelrumpffahrzeugkonstruktion und darin integrierten Schwenkflügeln, das in der Lage ist, sich sowohl auf der Straße als auch in der Luft fortzubewegen, benötigt für den Start oder die Landung nur eine Strecke von 85 m und soll am Boden mit Hilfe seiner vier elektrischen Radnabenmotoren eine Geschwindigkeit von 170 km/h erreichen.

In der Luft wird der Hybridflieger dann von einem 130 PS starken Benzinmotor angetrieben, mit dem eine maximale Fluggeschwindigkeit von 210 km/h erreicht wird. Die Verwandlung vom Auto in ein Flugzeug soll in nur 15 Sekunden vonstatten gehen. Mit seinen Abmessungen von 5,15 m Länge, einer Breite von 2,26 m und einem Gewicht von 650 kg kann es als Quad und Leichtflugzeug zugelassen werden, für das man in den USA eine Sportfluglizenz mit 20 Flugstunden benötigt.

Firmeninhaber und Projektleiter John Brown hat anscheinend ähnliche Ambitionen wie ich, denn er schreibt ein Buch über die Geschichte der Flugautos und entdeckt bei seiner Recherche mehr als 2.200 verschiedene. Sein auf Englisch verfaßtes, 1.200-seitiges Manuskript wird auf 192 Seiten gekürzt und ins Deutsche übersetzt. Es sollte eigentlich im Dezember 2012 im Heel-Verlag, Königswinter, erscheinen - doch daraus ist bislang nichts geworden.


Im Juli 2011 wird an der Universität Southampton erstmals ein ganzes, steuerbares Modellflugzeug mit CAD-Tools entwickelt und mit einem 3D-Drucker hergestellt.

Vom Design bis zur Fertigstellung des SULSA (Southampton University Laser Sintered Aircraft) nimmt die Entwicklung nur eine Woche in Anspruch. Aufgrund des begrenzten Budgets wird die Drohne ohne Fahrwerk und mit einem V-förmigen Heck ausgestattet. Die Spannweite mißt knapp 2 m, und der kleine Elektromotor am Heck erlaubt eine Höchstgeschwindigkeit von bis zu 160 km/h.

Scarab 2200 Grafik

Scarab 2200 (Grafik)


Den 1. Platz unter den Gewinnern des Terra Prix 2085 Design-Wettbewerbs im Juli 2011 nimmt das Konzept Terrahornet des französischen Designers André Doumenc ein. Dabei handelt es sich um ein für maximale Effizienz und Umweltverträglichkeit ausgelegtes Elektro-Rennfahrzeug, das in zwei Ausführungen vorgestellt wird, als Schneemobil sowie als Landläufer. Denn Räder gibt es keine – statt dessen mehrere flexible Bögen, die von der Achse gedreht werden und das Gefährt bei langsamer Bewegung voranwatscheln lassen.

Ich erwähne das Konzept hier und nicht bei den Elektromobilen, weil das Rennfahrzeug als  Träger eine Art Flugzeug namens Scarab 2200 besitzt, das von der Dyson-Technologie inspiriert mit rotierenden Hohlflügeln ausgestattet ist und daher auch vertikal landen kann. Es ist mehrstöckig und bietet Platz für 15 Personen – sowie für den Renner.

Daneben entwickelt der kreative Designer auch noch diverse andere Boden- und Luftfahrzeuge, leider ohne im Detail auf die angedachten Antreiebtechniken einzugehen. Aus seinem Oevre ist aber ersichtlich, daß er elektrische Antriebe favorisiert.

Ein Paraglider-Entwurf, der alleine schon aufgrund seiner ästhetischen Qualität gezeigt werden muß – unabhängig davon, ob die Gestaltung überhaupt sinnvoll oder machbar ist – trägt den Namen DreamGlider und besteht aus einem Tragflächenoval, an dessen beiden Enden auf der einen Seite die Kabine und auf der anderen die Antriebstechnik und die senkrechte Steuerflosse angebracht sind. Für Doumenc ist der Flieger im Jahr 2027 entwickelt worden.


Im August 2011, während der der EAA AirVenture in Oshkosh, macht der Taurus Electro G4 seinen Erstflug, ein Technologieerprobungs- und Wettbewerbsflugzeug des slowenischen Herstellers Pipistrel, welcher schon früher verschiedene interessante Flugzeuge vorgestellt hat. Das neue und höchst innovative Modell besteht aus einen Doppelrumpf mit einem mittig dazwischen eingebauten Motor, und bietet Platz für vier Personen samt Gepäck. Die Maße betragen: Länge 7,27 m, Spannweite 21,46 m, Höhe 1,41 m, Leergewicht ~ 1.064 kg, maximales Startgewicht 1.495 kg.

Taurus Electro G4

Taurus Electro G4

Das Konzeptflugzeug wird – nach zweijähriger Vorbereitungszeit – in nur vier Monaten aus zwei Rümpfen des Elektroseglers Taurus G2 gebaut, die über einen 5 m langen Holm miteinander verbunden sind. In der Mitte dieser Zentral-Tragfläche befindet sich eine aerodynamisch verkleidete Motorgondel mit einem 145 kW Elektromotor (andere Quellen: 150 kW), der einen Zweiblatt-Propeller mit 2 m Durchmesser antreibt.

Die Stromversorgung erfolgt durch Lithium-Polymer-Batterien von mehr als 500 kg Gewicht. Dieses hier erstmals installierte Antriebssystem ist auch für den künftigen Pipistrel-Viersitzer Panthera vorgesehen (s.o.). Pipistrel will mit dem Taurus Electro G4 Ende September an der Green Flight Challenge der NASA teilnehmen, für eine kommerzielle Produktion ist der Flieger aber nicht vorgesehen ... was eigentlich schade ist.


Während der AirVenture wird im Rahmen des World Electric Aircraft Symposiums 2011 ein weiterer Lindbergh Electric Aircraft Prize (LEAP) verliehen. Diesmal überreicht Erik Lindbergh den Preis an Calin Gologan, Entwickler der Elektra One und Chef der PC-Aero GmbH, womit insbesondere das ganzheitliche Konzept der Integration modernster Solartechnologien (der Firma SolarWorld) sowohl in das Elektroflugzeug als auch in den Solar-Hangar gewürdigt wird. Die Auszeichnung ist die bereits siebte von LEAP. Jeweils drei wurden bei der AirVenture im Jahr 2010 sowie im Frühjahr dieses Jahres auf der Aero in Friedrichshafen vergeben.


Ebenfalls im August präsentieren vier Ingenieure aus Santa Cruz, die bald darauf eine eigene Firma namens Transition Robotics Inc. gründen, Startkapital über die Croudfundung-Plattform Kickstarter bekommen, und in Produktion gehen, ein Fernbedienungs-Flugmodell, das die Schwebe-Fähigkeiten eines Hubschraubers mit der Fähigkeit verbindet, wie ein Flugzeug zu fliegen. Der Quadshot verwendet ein Nurflügler-Design, das senkrecht schweben - oder sich in die Horizontale drehen und wie im Kunstflug durch die Luft segeln und Sturzflüge durchführen kann.

Der Elektroflitzer besteht aus einem 1 m langen, gebogenen Flügel, an dem entlang seiner Länge vier Motoren/Rotoren angebracht sind. Nach dem senkrechten Start kann der Flieger durch Umlegen eines Schalters auf der Fernbedienung wie ein normales Starrflügel-Flugzeug geflogen werden. Wird es Zeit ist landen, geht das Flugzeug zurück in den Heli-Modus und setzt mit dem Heck auf den Boden auf. (Beim aktuellen Update Mitte 2013 werden auf der Homepage von Transition Robotics bereits verschieden Modelle angeboten, angefangen von dem ‚Mocha’ für 350 $).

Samarai

Samarai


Das Konzept eines Mini-UAV nach dem Prinzip des spiralig fliegenden Ahorn-Samens, an dem u.a. Forscher der Firma Lockheed Martin seit längerem arbeiten (s. Oktober 2009), wird im August in einer wesentlich fortgeschritteneren Version gezeigt. Auf der internationalen Konferenz der Association for Unmanned Vehicle Systems in Washington, D.C., führt das Unternehmen seinen Samarai Flieger erstmals öffentlich vor. Er kann vom Boden aus starten, oder hierfür wie ein Bumerang in die Luft geworfen werden. Mit einer Länge von 40,6 cm und einem Gewicht von 227 g hat das Gerät nur zwei bewegliche Teile.

Allerdings hat der Einflügler auch eine integrierte Video-Kamera, die einen Live-Feed an den Betreiber überträgt. Da sich diese Kamera ständig um sich selber dreht, ist es nicht möglich, ein normales Video aufzunehmen. Statt dessen fängt die Kamera bei jeder Drehung an der gleichen Stelle ein Bild ein und kombiniert diese Frames zu einem relativ kontinuierlichen Film. Durch Variieren des Punktes, bei dem die Einzelbilder gemacht werden, kann der Benutzer die Kamera virtuell um 360° ‚schwenken’.

Aufgrund des robusten und effizienten Designs ist das Fluggerät hauptsächlich für militärische Überwachungs- und Aufklärungsmissionen gedacht. Es ist in der Lage, kleine Nutzlasten zu transportieren und abzuwerfen, und kann mit einem 3D-Drucker kostengünstig hergestellt werden, womit es auch relativ einfach ist, speziell angefertigte Flieger für bestimmte Zwecke zu produzieren.


Mit dem Vorschlag, entlegene Orte in der 3. Welt durch ein Netzwerk von Bodenstationen für kleine, unbemannte Quadrokopter mit dem Notwendigsten (z.B. Medizin, Nahrungsmittel etc.) zu versorgen, macht das Start-Up Unternehmen Matternet aus Palo Alto, Kalifornien, im August 2011 auf sich aufmerksam. Das Konzept dazu war von Andreas Raptopoulos gemeinsam mit Studenten der Singularity University im Silicon Valley in einem zehnwöchigen Sommerseminar entwickelt worden.

Vor allem in Afrika behindert die mangelhafte Infrastruktur den schnellen Transport von oftmals dringend benötigten Waren, und dies nicht nur während der Regenzeit. Der bislang einzige einigermaßen schnelle Weg, diese Orte zu erreichen, ist in konventionellen Flugzeugen oder Hubschraubern zu fliegen, was teuer ist und die Dienste ausgebildeter Piloten erfordert.

Eine kostengünstige Alternative würden die GPS-geleiteten Quadrokopter bieten, die in 400 Fuß Höhe eine Strecke von ca. 10 km in 15 Minuten fliegen und eine kleine Box für den Transport von Waren tragen. Denkbar ist auch die Verbindung von verschiedenen Kliniken in einem Netzwerk, die bei Bedarf sehr schnell Medizin geliefert bekommen bzw. Material für die Diagnostik abholen lassen können.

Hierfür entwickelt Matternet einen elektrischen Quadrokopter, der innerhalb des Systems verwendet werden soll. Während das derzeitige Modell 1 kg Last über 3 km transportieren kann, sollen als nächstes 10 km erreicht werden. Dies bedeutet jedoch nicht, daß das System nur dazu dienen würde, Dörfer innerhalb von zehn Kilometer Radius zu beliefern. Statt dessen würden die UAVs von Bodenstationen in den Dörfern starten und landen, wo Menschen vor Ort die leeren Akkus gegen volle tauschen, welche von einem solarbetriebenen Ladegerät aufgeladen worden sind, oder andere Wartungsarbeiten durchführen. Auf diese Weise könnten die Flieger ihren Weg von Dorf zu Dorf zu machen, bis sie ihr Ziel erreichen.

In einer Studie für den masru-Distrikt im südafrikanischen Lesotho wird ein Bedarf an 50 Basisstationen und 150 Drohnen ermittelt, was zusammen 900.000 $ kosten würde. Für diesen Betrag ließen sich höchstens 2 km einer einspurigen Straße befestigen und asphaltieren.

Für den Anfang will Matternet ein einfaches Punkt-zu-Punkt-System zwischen zwei Standorten einrichten, wobei ein kompletter Set aus einen (der gegenwärtigen kleinen) UAV und zwei Bodenstationen etwa 2.500 $ kosten soll. In einer langfristigen Vision wird aber auch schon von Transportlasten bis zu 1.000 kg gesprochen – und daß die unbemannten Luftfahrzeuge auch den Transport in Megastädten übernehmen könnten. (Erste Erfolge gibt es dann in der Dominikanischen Republik, wo Matternet im August und September 2012 die ersten Feldversuche mit seinem System durchführt.)

Quadrokopter-Turmbau

Quadrokopter-Turmbau


Ebenfalls im August 2011 beginnen vier Quadrokopter im Fonds Regional d’Art Contemporain Centre (Frac Centre) in Orléans damit, aus 1.500 Styroporblöcken einen 6 m hohen Turm zu bauen. Es handelt sich um das weltweit erste Architekturobjekt, das mittels fliegender Robotereinheiten kollaborativ gebaut wird, und dasals Installation einen Ausblick auf zukünftige Entwurfs- und Fabrikationsmethoden moderner Hochhäuser bieten soll.

Die Initiatoren der Flight Assembled Architecture sind der Robotik-Prof. Raffaello D’Andrea an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich (ETH), sowie die Architekten Fabio Gramazio und Matthias Kohler.

Die Installation steht zugleich für ein Architekturprojekt, das sich in besonderer Weise mit der Typologie des Hochhauses auseinandersetzt. Dieses gilt seit jeher als zentraler ‚Kristallisationspunkt’ des architektonischen Diskurses und bildet in diesem Fall die Grundlage für eine 600 m hohe Architekturvision namens ‚Vertical Village’ mit einen Innendurchmesser von rund 300 m und Wohnraum für über 30.000 Personen, die mittels des Flying Machine Enabled Construction genannten Konzepts in Frakreich realisiert werden soll.

Bei dem Modell-Turm im Maßstab 1:100 handelt es sich um ein in sich gedrehtes Bauwerk, das Gramazio und Kohler entworfen haben, wobei jeder Block eine dreigeschossige Einheit repräsentiert. Die Quadrokopter, die auf den Humming Birds von Ascending Technologies basieren, schnappen sich an der Ausgabestelle mit einem speziellen Greifer je einen Baustein, erhalten die Daten, an welcher Stelle der Block plaziert werden soll, und transportieren ihn dorthin. Ein unter der Decke montiertes Bewegungserfassungssystem unterstützt die autonom agierenden UAVs: Es erkennt, wo sich diese gerade befinden und dirigiert sie zu ihrem Ziel, ohne daß die Roboter miteinander oder mit dem Turm kollidieren. Die Blöcke sind auf der Unterseite mit einem Klebstoff bestrichen, damit der Turm länger hält.

Shrike

Shrike


Ende August 2011 enthüllt AeroVironment das Ergebnis eines Projektes, bei dem das Unternehmen für die DARPA seit 2008 und für 4,6 Mio. $ ein senkrecht startendes, unbemanntes Flugobjekt namens Shrike entwickelt hat – für den Einsatz bei der militärischen Überwachung.

Der 2,27 kg schwere Quadrokopter ist mit einer hochauflösenden Videokamera ausgestattet, die in Echtzeit verschlüsseltes Filmmaterial an den entfernten menschlichen Betreiber übertragen kann. Es kann bis zu 40 Minuten lang sehr ruhig an Ort und Stelle schweben, hat aber auch die Fähigkeit, an diskreten Orten zu landen und von dort über mehrere Stunden Bildmaterial zu übertragen. Ist der Auftrag beendet, startet er vertikal und fliegt zu seiner Basis zurück.


Auf dem im August 2011 stattfindenden Chaos Communication Camp (CCCamp) in Finowfurt, nahe Berlin, installiert der ebenfalls in Berlin beheimatete Motodrone e.V. ein ‚Village’, bei dem es um den Austausch zwischen Universitäten, Bastlern und Visionären aus dem Bereich des autonomen Fliegens geht. Solche Treffen finden nun alle vier Jahre statt (davor im Gründungsjahr 2008) – während die Meisterschaften für autonome Flugobjekte bereits einmal jährlich veranstaltet werden.


Im September
2011 fliegt der Französisch-Australische Ingenieur und berufliche Hubschraubepilot Pascal Chrétien mit seinem selbstgebauten Elektro-Hubschrauber direkt ins Guiness Buch der Rekorde – als der erste seiner Art, der es tatsächlich geschafft hat vom Boden abzuheben. Damit hat er auch das Großunternehmen Sikorsky überholt (s.o.). Für den Eintrag reichen eine Flugdauer von nur 2 Minuten und 10 Sekunden in einer Höhe von einem Meter.

Chretien entwarf, baute und testete den aus Aluminiumrohren und einem elektrischen Antrieb samt 160 kWh Lithium-Ionen-Batterien bestehenden Helikopter mit der Unterstützung des französischen Unternehmens Solution F innerhalb von nur einem Jahr. Als nächstes soll nun das Design verbessert und versucht werden, eine Flughöhe von 4 m und eine Flugdauer von 10 bis 12 Minuten zu erreichen. Außerdem ist eine hybride Antriebkonfiguration angedacht.


In diesem Monat wird auch eine völlig neue Form von Flugobjekt bekannt, daß eine gewisse Ähnlichkeit mit einem ‚Fliegenden Teppich’ hat. Angeregt von einer bereits 2007 erfolgten Veröffentlichung der Harvard University, die sich allerdings nur mit den theoretischen Aspekten der Technologie befaßt hatte, stellen Prof. James Sturm und sein Doktorand Noah Jafferis an der Princeton University nach zweijähriger Arbeit ein 10 cm langes Stück aus transparenter Kunststoff-Folie vor, das durch eine Art ‚Wellen-Energie’ angetrieben wird. Dabei treiben elektrische Wellen dünne Luftpolster unter der Folie von vorn nach hinten, wodurch sich der Prototyp mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 cm/s vorwärts bewegen kann – allerdings nur in Bodennähe Ein Auftrieb kann bislang noch nicht erzeugt werden.

Jafferis zufolge ist die Funktion des Prototyps hauptsächlich davon begrenzt, daß ihn winzige leitende Fäden an schweren Batterien verankern und er sich deshalb nur ein paar Zentimeter weit bewegen kann. Er arbeitet deshalb bereits an einem solarbetriebenen Modell, das frei über große Distanzen fliegen könnte. Verbesserungen der Konstruktion könnten sowohl für einen aerodynamischen Auftrieb sorgen, als auch die Vortriebsgeschwindigkeit auf 1 m/s erhöhen. Rein rechnerisch würde ein derartiger Flugteppich eine Spannweite von 15 m benötigen, um eine einzelne Person zu befördern. Aber noch ist ja nicht aller Tage Abend.

Switchblade

Switchblade


Im September 2011 und in den Monaten danach überschlägt sich die Presse mit Kassandra-Rufen, nachdem AeroVironment mit der US-Army einen weiteren Vertrag über 4,9 Mio. $ für die Entwicklung und Herstellung von Kampf-Mikrodrohnen namens Switchblade abgeschlossen hat.

Die 2 kg schwere Drohne läßt sich von einer rund 60 cm langen Röhre aus starten, worauf sie im Flug ihre Flügel entfaltet. Angetrieben durch einen Elektromotor fliegt sie leise, mit hoher Geschwindigkeit und überträgt unterdessen mit zwei Kameras Luftbilder an den Piloten am Boden. Die Drohne soll bis zu 40 Minuten in der Luft bleiben und Geschwindigkeiten von bis zu 170 km/h erreichen können. Dabei handelt es sich um ein Einwegsystem: Eine Landung und ein erneuter Start sind nicht möglich.

Im Grunde setzt die Drohne aber das Konzept des Selbstmordattentäters technisch um, denn sie hat offenbar keine Waffen an Bord, sondern ist selbst die Waffe: als Kamikaze-Drohne, die in den Gegner hineinfliegt wie ein Geschoß und beim Aufprall oder kurz vorher eine kleine Sprengladung zündet. Die Treffergenauigkeit liegt laut AeroVironment bei rund einem Meter. Mit der kriegstauglichen Mikrodrohne wird der Roboterkrieg vermutlich in eine neue Dimension eintreten, denn sie wird früher oder später auch in die Hände der Gegner fallen – und man braucht nicht viel Phantasie, um sich vorstellen zu können, welche Wunderwaffe solche Kampfdrohnen auch für Attentäter oder Mörder sein können.

Eine andere kriegerische Minidrohne, für die sich die US-Army interessiert, ist die bereits 2010 von MBDA vorgestellte Drohne TiGER (Tactical Grenade Extended Range). Diese Drohne hat aufblasbare Flügel, ist mit einem Elektromotor ausgestattet, kann bis zu 3 km weit fliegen, einige Minuten über dem Ziel kreisen und dieses dann angreifen. Hierzu führt die Mikrodrohne zwei 40 mm Granaten mit einem Gewicht von 1 kg mit sich, so daß sie nicht nur Menschen töten, sondern auch leichte Fahrzeuge zerstören kann.


Hinter dem Titel SkyNet verbirgt sich wiederum eine ferngesteuerte Drohne, die von einem Forschungsteam des Stevens Institute of Technology entwickelt wird und einen Linux-Computer sowie eine WiFi-Erkennung an Bord hat, mit denen sie sich aus der Luft in WiFi-Netzwerke einhacken kann.

Identifiziert die im September erstmals vorgestellte Drohe eine WLAN-Verbindung mittels der eigens programmierten Software, kann sie sich ungehindert einklinken um Daten sammeln oder das Netzwerk gezielt anzugreifen. Dank seiner Solarzellen kann das Gerät die Verbindung sogar über mehrere Stunden aufrecht halten, wobei eine Rückverfolgung des Angriffs nahezu unmöglich ist, da sich die Drohe nicht über Server oder das Internet einwählt, sondern aus der Luft direkt über das interne Netzwerk.


Die Green Flight Challenge der NASA, die Ende September und Anfang Oktober stattfindet, habe ich ja schon mehrfach erwähnt. Stattfinden tut sie am CAFE Foundation Flight Test Center auf dem Charles M. Schulz Sonoma County Airport in Santa Rosa, Kalifornien. Inzwischen hat sich Google mit der CAFE zusammengetan, um den Wettbewerb mit 1,65 Mio. $ zu sponsern – wobei der Hauptpreis alleine 1,3 Mio. $ schwer ist.

Die restlichen Geldpreise gehen an die vier Zweitplazierten, wobei es sowohl einen Preis für ein erfolgreiches Bio-Kraftstoff-Flugzeug, als auch einen für das leiseste Flugzeug gibt. Insgesamt konkurrieren 13 Teams um den bislang größten Preis in der zivilen Luftfahrt. Sieben der teilnehmenden Flugzeuge sind elektrisch angetrieben, der Rest läuft mit Diesel, Ethanol, Bio-Treibstoff oder mit einem Hybrid-System. Ihre Größe reicht von sehr kleinen Modellen mit einer Spannweite von 5 m, bis zum größten Teilnehmer mit 21 m Spannweite.

Die Batterien der Elektro-Flugzeuge werden mit Strom aus geothermischer Energie von den Feldern der nördlich von Santa Rosa liegenden Mayacama-Bergenheladen. Auch diese Ladestation im CAFE Flight Test Center wird von Google gesponsert. Die teilnehmenden Prototypen werden Anfang Oktober auch der Öffentlichkeit gezeigt.

In den Teildisziplinen Geschwindigkeit und Treibstoffeffizienz belegt der Taurus G4 jeweils den ersten Platz, und in der dritten Teildisziplin, in der das Flugzeug mit der geringsten Geräuschentwicklung honoriert wird, erlangt er den zweiten Platz – sodaß Pipistrel in der Gesamtwertung den 1. Platz belegt und damit den Hauptgewinn in Höhe von 1,35 Mio. $ mit nach Hause nehmen kann. Das Team des e-Genius bekommt für den 2. Platz ein Preisgeld von 120.000 $, sowie weitere 10.000 $ in Form eines Lindbergh-Preises für das leiseste Flugzeug.

Aufgrund der geschichtlichen Relevanz dieses Wettbewerbs – zumindest für die USA – soll nachstehend eine Liste aller ursprünglichen Teilnehmer und ihrer Flugzeuge aufgeführt werden. Es ist allerdings darauf hinzuweisen, daß von den eigentlich angemeldeten 14 Teams tatsächlich nur VIER in Kalifornien mit dabei sind, von denen wiederum nur drei die Bedingungen des Wettbewerbs erfüllen.

Team/Leiter

Name des Flugzeugs

Herkunft

Zahl der Sitze

Max. Leistung (kW)

Spannweite (m)

Energieform

Einar Enevoldson / PC Aero  

Elektra 1

CA

1

21

8,4

Elektrisch

Gene Sheehan / Feuling GFC     

Team Feuling GFC

CA

1

16

5,0

Elektrisch

Gregory Cole / Windward Performance  

Goshawk

OR

2S

na

15,4

Elektrisch

Lawrence Speer / Green-Elis  

Greenelis PXLD

CA

2S

30

10,8

Diesel

Mike Stude / Michael Stude

Wings of Salvacion

KS

1

32

5,0

Ethanol

Richard Anderson /  Embry-Riddle Aeronautical University

EcoEagle

FL

2S

100

22,8

Hybrid

John W. McGinnis / Synergy  

Synergy

MT

6

142

9,7

Biodiesel

Greg Stevenson / GSE-Aerochia  

Econo-Cruiser 3000

CA

2T

15

14,7

Biokraftstoff-Hybrid

Ira Munn / IKE Aerospace  

SERAPH

CA

1

30

4,5

Biodiesel-Hybrid

Eric Raymond / e-Genius  

e-Genius

CA (*)

2S

60

16,9

Elektrisch

Jim Lee / Phoenix Air

PhoEnix

FL

2S

44

14,4

Elektrisch

Scott Sanford / Yuneec

Yuneec E 1000

CA

3

120

17,0

Elektrisch

Jack Langelaan / Pipistrel- Penn State University

Taurus G4

PA (*)

4

145

21,0

Elektrisch

 

(*) Es ist mir nicht klar, warum das deutsche Flugzeug e-Genius als kalifornischer Teilnehmer bezeichnet wird. Der slowenische Hersteller wiederum beteiligt sich zusammen mit der Penn State University – vermutlich um als ‚amerikanischer’ Teilnehmer mitmachen zu dürfen.


Die Produktdesignerin Tatjana Rolle aus Frankfurt am Main stellt im Oktober 2011 in den Fachblogs ihre Diplomarbeit an der HfG Offenbach vor: Ein autonomes, Dronen-basiertes System zum Auffinden von Lawinenopfern, das aus einem Netzwerk aus Sensoren und Drohnen auf ihren Basisstationen besteht, die in lawinengefährdeten Zonen installiert werden.

Unmittelbar nach der Lawine verläßt der Lawinenschutz-Assistent AARA (Airborne Avalanche Rescue Assistant) seine von einer Kuppel geschützten Solartankstelle, durchsucht die Gegend und markiert die Positionen potentieller Opfer mit leuchtenden Farben, sodaß die Retter die Opfer unverzüglich freischaufeln können. Die Druhne ist hierfür mit einer GPS-Navigation und einem Ultraschallsensor zur Abstandsmessung ausgestattet.


Ebenfalls im Oktober gelingt der weltweit erste bemannte Flug mit einem rein elektrisch betriebenen und senkrecht startenden Volocopter VC1. Die Idee geht auf den Physiker Thomas Senkel zurück, und entwickelt wurde das clevere und höchst anerkennungswürdige Teil in einem Zeitraum von nur zwei Jahren von Senkels extra hierfür gegründeten Firma e-volo GmbH in Karlsruhe.

Ursprünglich nur für unbemannte Testflüge vorgesehen, erweisen sich die Flugeigenschaften dann jedoch als so zuverlässig, daß das Risiko eines bemannten Fluges eingegangen wird – mit großem Erfolg. Der Volocopter kann senkrecht in die Luft steigen und punktgenau seine Position halten. Für den Auftrieb sorgen 16 Propeller, die durch gezielte Drehzahländerung für die nötige Stabilität und die Steuerung in der Luft sorgen.

Test-Volocopter VC1

Test-Volocopter VC1

Die sehr einfache Steuerung erfolgt mit einem Joystick nach dem Prinzip des Fly-by-wire. Im Unterschied zu jedem anderem Fluggerät muß sich der Pilot keinerlei Gedanken um Gleitwinkel, Mindestgeschwindigkeiten, Strömungsabriß oder viele andere Dinge machen, denn die automatische Lageregelung und die Richtungssteuerung erfolgt mit mehreren unabhängigen und sich gegenseitig überwachenden Bordcomputern, die jeden Motor separat in seiner Drehzahl regeln. Selbst bei einem Ausfall mehrerer Motoren kann der Elektro-Heli immer noch sicher gelandet werden.

Mit seinen vier Auslegern mißt er rund 5 x 5 m, und das Leergewicht inklusive Akkus beträgt etwa 80 kg. Damit ist derzeit eine Flugdauer von ca. 20 Minuten realisierbar, wobei das System mit 6 € Stromkosten hypothetisch eine ganze Stunde in der Luft bleiben könnte. Ein kleines Detail: Man beachte bitte den sinnvollen und absolut tauglichen Einsatz des Sitzballes als Landepuffer.

Das Team der e-volo GmbH arbeitet bereits an einem 2-sitzigen Volocopter, der als seriell-hybrides Elektrofluggerät entwickelt wird, um Flugzeiten von mehreren Stunden zu realisieren. Hierzu wird ein Verbrennungsmotor einen Generator antreiben, der wiederum den Akkumulator und die Elektromotoren mit Strom versorgt. Ein optionaler zusätzlicher Schubantrieb soll ein noch schnelleres Fliegen ermöglichen. Außerdem sollen die Volocopter mit einem Gesamtrettungssystem in Form eines Fallschirms ausgestattet werden, an dem das komplette Fluggerät im Notfall sicher zu Boden sinken kann.


Im November 2011 hebt im Rahmen des Projektes Solar Powered High Altitude and Long Endurance (HALE) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrttechnik (DLR) ein elektrisch betriebener, fliegender Roboter zu seinem Erstflug von einer halben Minute ab, der zukünftig in zirka 15 km Höhe fliegen und dort verschiedene Meßdaten erfassen soll, wie sie sonst nur von Satelliten gewonnen werden.

Das erste Flugzeug aus diesem Projekt, das unter dem Namen ELHASPA (Electric High Altitude Solar Powered Aircraft) bekannt wird, hat eine Spannweite von 23 m, ist 10 m lang, wiegt zirka 100 kg und kann eine 5 kg schwere Nutzlast tragen. Der Flieger wird von zwei Propellern mit jeweils einem 2 kW Motor angetrieben, die über Solarzellen auf der Tragfläche mit Energie versorgt werden. Das unbemannte Kleinflugzeug und seine Systeme werden in Zusammenarbeit mit mehreren Unternehmen der Luftfahrtindustrie einschließlich EADS-Astrium, EADS-Cassidian, der Steinbeis Flugzeug- und Leichtbau GmbH und Roedelmodell entwickelt und hergestellt.


Im November 2011 startet unter der Leitung von Prof. Aníbal Ollero an der Universität Sevilla das mit 6,15 Mio. € geförderte EU-Projekt Aerial Robotics Cooperative Assembly System (ARCAS), bei dem ein Konsortium von Robotikprofessoren aus ganz Europa zusammenarbeiten, um den kooperativen Roboterflug zu nutzen, reale Strukturen aufzubauen. Mit Hilfe kooperativer Steuerungstechniken soll ermöglicht werden, das Gewicht der getragenen Strukturen über einen Roboterzug zu teilen und damit die Gesamtnutzlast weiter zu erhöhen.

Als Beispiele für das Potential der Luft-Robotik werden der Bau von Plattformen für die Evakuierung von Menschen in Rettungseinsätzen, die Installation von Plattformen in unebenen Gelände für die Landung von bemannten und unbemannten VTOL-Flugzeugen sowie die kooperative Inspektion und Instandhaltung genannt.

Green Falcon 11 Grafik

Green Falcon 11 (Grafik)


Im Dezember wird Wesam Al Sabban, ein aus Saudi-Arabien stammender Doktorand an der Queensland University of Technology, für seinen von Wind- und Sonnenenergie angetriebenen unbemannten Green Falcon 11 mit einem Genius Prize ehrenhalber der Ungarischen Erfinder-Union (MAFE) ausgezeichnet.

Im Gegensatz zu vielen anderen Solarfliegern ist der Falke mit einer künstlichen Intelligenz ausgestattet, um die Sonnenintensität zur Stromversorgung zu prognostizieren und die bestehenden Windverhältnisse für die Bahnplanung zu verwenden. Grundlage dafür ist die Doktorarbeit des Gaststudenten, in deren Zuge er untersucht hat, wie Vögel die Windenergie nutzen, um mit einem Minimum an Energie fliegen, und sämtliche Arten von Wind dazu verwenden, um zu gleiten und ihre Flugbahn zu ändern. Für das endgültige Design werden noch etwa achtzehn Monate veranschlagt, doch schon jetzt wird nach Partnern gesucht, um das neue UAV-Design bis zum Jahr 2013 zu kommerzialisieren.


Ende des Monats gibt es wieder einmal einen Erstflug zu vermelden. Diesmal handelt es sich um einen ultraleichten elektrischen Motorgleiter von Electravia namens
ElectroLight2, der mit seinem 26 PS E-Motor vom Flugplatz Sisteron aus, wo die Firma ansässig ist, zu einem 20-minütigen Flug startet.

Das Unternehmen will sein neues Modell mit drei unterschiedlichen Akku-Packs zwischen 2,3 kWh und 5,55 kWh anbieten, wobei die stärkste Variante eine Flugzeit von 1 Stunde und 45 Minuten erlaubt, eine maximale Flughöhe von 3.000 Fuß und eine Reisegeschwindigkeit von bis zu 240 km/h. (Auf der Electravia-Hompage wird 2013 ein Preis von rund 33.000 € angegeben).


Anfang Dezember 2011 führt eine automatische Flugdrohne namens Tempest acht Testflüge durch, bei denen sie an der Unterseite ihrer Flügel zwei weitere, kleinere Drohnen mit sich führt. Der Träger wird von einem Wetterballon auf eine Höhe von 17.374 m gehievt und dann freigegeben, um zu einem vorgegebenen zu fliegen.

Tempest-Träger

Tempest-Träger

Unterwegs werden dann die beiden CICADAs (Zikaden) von den Flügeln abgekoppelt, um ebenfalls zu vorgegebenen Zielpunkten zu fliegen, wo sie innerhalb eines Radius von nur 4,6 m äußerst präzise landen. Die Mini-UAVs wurden vom U.S. Naval Research Laboratory entwickelt und erstmals im September getestet, um Sensoren hinter feindlichen Linien abzusetzen, wie es das Militär ausdrückt.

Die kleinen Einfügler bestehen im Grunde aus einer Leiterplatte, die gleichzeitig als Autopilot fungiert. Dieser Ansatz minimiert Montagezeit, Verdrahtungs- und Herstellungsaufwand, während er ebenso die Robustheit steigert. Je nachdem, welche Art von elektronischer Nutzlast solch eine Zikade tragen soll, kann sie aus einem entsprechend bedruckten Flügel konstruiert werden.

Der Tempest-Träger (Tempest Unmanned Aircraft System, UAS), der seine ersten Starts mittels Gummiseil-Katapult bereits im Oktober 2009 durchgeführt hatte, kommt allerdings aus der zivilen Forschung, wo er von Jack Elston, Maciej Stachura und Tom Aune von der University of Colorado at Boulder für Flüge in schweren Stürmen entwickelt wurde, um innerhalb konvektiver Extremereignisse wie Gewitter-Superzellen und Tornados in-situ Messungen durchzuführen.

Das elektrisch angetriebene und 5,4 kg schwere unbemannte Flugzeug, das eine Spannweite von 3,2 m hat und eine Maximalgeschwindigkeit von 35 m/s erreicht, wird per Funkfernsteuerung gestartet, um dann in einen autonomen Modus zu wechseln, der von der Kontrollstation und dem Verfolgungsfahrzeug am Boden überwacht wird. Auf der Seite tornadochaser.colorado.edu sind die interessanten Einsätze seit der Premiere im Mai 2010 recht gut dokumentiert. Der zweijährige Feldversuch läuft unter dem Namen VORTEX 2.


In diesem Jahr 2011 wird auch die Equator Aircraft Norway SA gegeründet, eine norwegische genossenschaftliche Organisation, deren Ziel es ist ein Null-Emissions-Flugzeug zu entwickeln, das durch einen elektrischen Motor angetrieben wird.

Die Sache geht auf den Flugzeugkonstrukteur Günter Pöschel zurück, der 1967 damit begann, ein modulares Amphibienflugzeug P 300 mit Druckkabine für sechs bis acht Passagiere zu bauen.

Der Erstflug findet im Februar 1971 bei der DFVLR in Oberpfaffenhofen statt, bringt aber so erhebliche Probleme mit sich, daß die Maschine trotz einiger Umbauten 1975 stillgelegt wird. Der zweite Prototyp wird bei einem Testflug 1977 bei einem Unfall zerstört, während der dritte, nun zum Mitteldecker umkonstruierte Prototyp 1979 gebaut und ausgestellt wird. Zur Flugerprobung und zum Serienbau kommt es jedoch nicht mehr, da Pöschel und seiner Firma Pöschel Aircraft inzwischen die finanziellen Mittel ausgegangen sind.

Als der Norweger Tomas Brødreskift, ein Industriedesign-Student der Oslo School of architecture and design, im Jahr 2008 in Süddeutschland Günter Pöschel trifft, dauert es nicht lange, bis Brødreskift gemeinsam mit seinem Partner Øyvind Berven – beide sind Hobbypiloten – damit beginnt, das Konzept einer hybrid-elektrisch angetriebenen Version zu entwickeln, der EQP2 Excursion, deren Erstflug bereits 2014 stattfinden soll.

Das durch Equator entwickelte Hybrid-Antriebssystem heißt EHPS (Equator Hybrid Propulsion System), wird von Transnova mitfinanziert und gemeinsam mit dem deutschen Elektromotor-Spezialisten ENGIRO GmbH aus Aachen konzipiert.

Es basiert auf einem speziell entworfenen Wankelmotor mit einer Leistung von 100 kW, der sowohl mit Biodiesel-Kraftstoffen als auch mit Jet-Treibstoff funktioniert, und dessen Generator zum Aufladen der Batterien ca. 60 kW Leistung produziert. Mit einem 100 Liter Kraftstofftank soll eine Flugzeit von 5 - 6 Stunden möglich sein. Das Design des 2-Sitzers sieht ein maximales Startgewicht von 690 kg vor, bei einer Flugzeuglänge von 6,2 m, einer Höhe von 2,65 m und einer Spannweite von 9 m.

Flügel der 2C

Flügel der 2C


Im Jahr 2011 beginnt außerdem in Christchurch, Neuseeland, eine Zusammenarbeit zwischen der University of Canterbury, dem Ministry of Science and Technology sowie den Firmen Canterbury Sailplanes und 2C Light Company (Hersteller des 2C Solar Light Cap, s.o. 2009), bei der es um die Entwicklung einer solarbetriebenen Drohne geht. Federführend ist Simon Dyer, Gründer und Chef der 2C Light Co.

Das 2C Solar Drone (oder Solar Unpiloted Aerial Vehicle) genannte Flugzeug soll ein kleiner und leichter Elektrosegler werden, der nur von Photovoltaik-Solarzellen angetrieben wird und in der Lage ist, eine kleine Nutzlast zu tragen. Ein späteres, kommerzielles Design soll dann Tag und Nacht in der Luft bleiben können, um Kommunikationsdienstleistungen bieten zu können.

Es gibt zwar einige Fotos vom Juli 2013, auf denen ein mit Solarzellen belegter Flügel von mehreren Metern Spannweite zu sehen ist, weiter scheint man aber noch nicht gekommen zu sein.


Ende 2011 kommt in den USA ein neuer Begriff auf, der es auch sehr schnell nach Deutschland schafft: Drohnenjournalismus. Zu den ersten plakativen ‚Fällen’ gehören die Anfang des Jahres mit einer Drohne gemachten Aufnahmen der durch einen Tornado teilweise zerstörten Stadt Tuscaloosa in Arizona, die von der speziell für das iPad entwickelten Zeitung The Daily exklusiv öffentlich gemacht werden; die Bilder der Auseinandersetzungen zwischen Polizei und Demonstranten am polnischen Unabhängigkeitstag im November in Warschau, die von einem kleinen Quadrokopter der Firma Robokopter aufgenomen werden; und die Panoramaaufnahmen der Demonstrationen nach den Wahlen im Dezember in Rußland, die der Blogger Stanislaw Sedow von seinem ferngesteuerten Helikopter live ins Internet gestreamt werden.

Es ist daher nicht verwunderlich, daß schon im November am Lincoln College of Journalism and Mass Communications der University of Nebraska-Lincoln das Drone Journalism Lab gegründet wird – die erste universitäre Ausbildungsstätte, die gezielt Drohnenjournalisten ausbilden und eine Ethik ihres Handels entwickeln will.


2012


Der Januar beginnt mit verschiedenen Pressemeldungen über Raffaello D’Andrea und sein Institute for Dynamic Systems and Control an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich, wo die autonomen Drohnen - nach ihrer ‚Tagesarbeit’, den im letzten Jahr begonnenen Turm weiterzubauen -, inzwischen auch schon Tennis spielen, auf ihrem Rücken Stäbe balancieren oder sogar am Klavier von Taste zu Taste schweben und ‚Jingle Bells’ spielen.

Im Laufe dieses Jahres häufen sich derartige Berichte und Video-Clips auch aus anderen Quellen, da immer mehr Teams und Gruppen die Technologie übernehmen und weiterentwickeln – mit Priorität in Richtung Schwarmverhalten. Es dauert daher auch nicht lange, bis die ersten Aufnahmen von farbig blinkenden Quadrokoptern im Netz erscheinen, die choreographische Formen an den nächtlichen Himmel zaubern.

Das General Robotics, Automation, Sensing and Perception Laboratory (Grasp-Lab) der University of Pennsylvania zeigt beispielsweise eine in Formationen fliegende Flotte von bis zu 20 Quadkoptern, die auch Instrumente ‚bedienen’ und Filmmusiken spielen können. Von Seiten der Quadrokopter-Hersteller wird diese Entwicklung durch immer stärkere und präziser zu steuernde Fluggeräte unterstützt.


Und daß diese Flugdrohnen manchmal auch sehr hilfreich sein können, beweist die Lage der Kleinstadt Nome in Alaska, der im Januar das Benzin zur Stromerzeugung ausgeht, während das Thermometer minus 35°C anzeigt. Der russische Tanker Renda, der aufgrund einer Ausnahmegenehmigung knapp 5 Mio. Liter Benzin anliefern soll, muß sich mit Hilfe des einzigen verbliebenen US-Eisbrechers Healy durch die Eisschollen im Beringmeer kämpfen.

Da der Hafeneingang von Nome von einer meterdicken Packeis-Barriere blockiert ist, bringen Forscher um Greg Walker von der University of Alaska in Fairbanks eine Drohne in die Luft, um das Eis aus verschiedenen Höhen zu erkunden und dem Tankschiff den bestmöglichen Weg zu weisen. Die ferngesteuerte Drohne ist 1 kg schwer und kann jeweils 20 Minuten in der Luft bleiben, wobei ihre Flughöhe zwischen 3 und knapp 100 m variiert, während die Wissenschaftler die Live-Bilder der Drohnenkamera auf einem tragbaren Computer auswerten können.

Monolithic Bee

Monolithic Bee


Aus dem wissenschaftlichen Bereich meldet die Presse im Februar 2012, daß die seit drei Jahren am Harvard Microrobotics Lab. in Entwicklung befindliche mikro-elektromechanische Fliege, die inzwischen Monolithic Bee (oder Mobee) genannt wird, nun mit einer neuen Technologie hergestellt wird, die aus flachen Sätzen von Komponenten sich selbst organisierende dreidimensionale Maschinen erzeugt.

Der Bienen-Robot wird unter Verwendung von Schichten aus unterschiedlichen Materialien auf einer Art Montagegerüst zusammenmontiert, wobei sich der Körper der Biene wie bei einem Aufklapp-Bilderbuch zusammenfaltet. Vom Gerüst freigegeben wird daraus ein autonomes, steifes 3D-Objekt, dessen Flügel schlagen, sobald elektrischer Strom angelegt wird.

Der winzige Mechanismus ist 2,4 mm lang und wird aus 18 Schichten von Materialien gemacht, aus denen die Gelenke, der Körper und die mechanischen Verbindungen entstehen. Die Herstellung beginnt mit einer achteckigen Kohlefaserplatte mit dem Durchmesser einer kleinen Münze. Die flexiblen Gelenke entwickeln sich aus Lagen von Kunststoff-Folie, die zwischen Laser-geschnittenen Kohlefaser-Scheiben ausgerichtet werden, während zusätzliche Schichten aus Titan, Messing und Keramik die Mittel zur Elektrifizierung des Roboters liefern.

Der Schlüssel für die Selbstmontage ist das unter Spannung plazierte Unterstützungsgerüst, welches die Teile des Roboters an ihre richtigen Stellen hebt und sie mit ein paar Lötstellen sichert. Anschließend kann der Roboter von der umgebenden Platte getrennt werden. Der Prozeß verwendet 137 Origami-ähnliche Faltungen, um das Material in wenigen Sekunden in einen voll funktionsfähigen, winzigen Mechanismus zu verwandeln.


Ein Forscherteam der Johns Hopkins University wiederum analysiert mit High-Speed-Video-Kameras das Flugverhalten eines Schmetterlings, um ein Micro Aerial Vehicle (MAV) zu entwickeln, das nicht größer als ein Floh werden soll. Dabei zeigt sich, daß Veränderungen in der Verteilung der Körpermasse des Insekts eine wichtige Rolle für seine Fähigkeit spielen, während es mit den Flügeln schlägt komplizierte Manöver durchzuführen. Frühere Untersuchungen im Bereich der Flugdynamik hatten diesen Fakt schlichtweg übersehen und sich hauptsächlich auf die Bewegungen der Flügel selbst konzentriert.


Wesentlich größer ist da schon eine schwebende Maschine namens HoverMast, die von der 2010 gegründeten und in Yokneam, Israel, beheimateten militärnahen Firma Sky Sapience entwickelt wird.

Dabei handelt es sich um ein stabilisiertes und bodenverbundenes Echtzeit-Luftüberwachungssystem, das für einen unbegrenzten Zeitraum bis zu einer Höhe von 50 m in der Luft bleiben und Daten weiterleiten kann - und dabei eine Art Neuauflage des Petróczy-Hubschraubers von 1917 darstellt (s.o).

Die derzeit im Prototyp-Stadium befindliche Maschine kann von einem kleinen Fahrzeug aus innerhalb von 10 - 15 Sekunden eingesetzt bzw. wieder verstaut werden. Das Kabel mit dem Stromanschluß, an dem die mit Video-Kameras ausgestattete Flugmaschine angebunden ist, umfaßt zudem eine Datenverbindung, um die Live-Bilder nach unten zu leiten.

Die 10 kg schwere Drohne ist aber auch in der Lage eine zusätzliche Nutzlast von bis zu 9 kg zu tragen, wie z.B. Sensoren, Radar- oder Lasersysteme. Dem Unternehmen zufolge sei eine klassische Anwendung für das Gerät, das im April erstmals öffentlich präsentiert, und dessen Produktion noch vor dem Ende des Jahres beginnen soll, der Grenzschutz. Betriebsfähig sei es bis zu Windspitzen von 25 km h.

In Entwicklung befindet sich ein tragbares Modell Mini HoverMast, das sich in eine Höhe von 10 - 15 m erhebt und Nutzlasten von bis zu 1 kg tragen kann. Das leichte Gerät soll in einem ergonomisch geformten Rucksack angeboten werden und eine einfache Nutzung auch während des Marschierens erlauben. Es verwundert daher kaum, daß auf der Homepage der Firma mit dem Besuch ausländischer Militärdelegationen geworben wird.


In einen TED-Talk vom Februar 2012 stellt der Robotiker Vijay Kumar von der University of Pennsylvania die Arbeit seines Ingenieurteams vor, wobei er ein Video zeigt, in welchem eine Flotte von Robotern zu sehen ist, die zentimetergenaue Formationen fliegen und 100 Steuerbefehle pro Sekunde berechnen, um ein Zusammenprallen zu vermeiden. Das Wichtigste sei dabei, daß die Fähigkeit, eine feste Formationen zu fliegen, die Stärke und Tragfähigkeit der Drohnen multipliziert.

In den darauffolgenden Jahren verbessert Kumars Team das System auf zwei Arten: Zum einen durch die Verwendung von Sensoren, wie z. B. Kameras, um die Position des benachbarten Roboters zu bestimmen, was die Notwendigkeit einer Kommunikation zwischen Fahrzeugen obsolet macht, und zum anderen durch die Fähigkeit, eine größere Anzahl kleiner Roboter in kooperativen Aufgaben einzubinden.


Ebenfalls im Februar wird in den USA der erste Abschuß einer Drohne dokumentiert. Tierschutzaktivisten der Gruppe SHARK (SHowing Animals Respect and Kindness) wollen in der Nähe von Ehrhardt, South Carolina, auf den sich im Privatbesitz befindlichen Broxton Bridge Plantagen eine Taubenjagd mit einem Oktokopter dokumentieren. Wenige Sekunden nachdem das Fluggerät seine Flughöhe erreicht hat, wird es getroffen und stürzt ab. Die Polizei nimmt eine Anzeige auf, und die Tierschützer fordern Schadensersatz.


Der Tacocopter der MIT-Studentin Star Simpson aus San Francisco , der im März 2012 in den Blogs begeistert gefeiert wird, entpuppt sich nachträglich als Fake – zum Leidwesen vieler User, die den Service gerne in Anspruch genommen hätten.

Elektra One Solar

Elektra One Solar


Nach der Weltpremiere des Elektro-Flugzeugs Elektra One auf der AERO 2010 stellen die beteiligten Firmen PC-Aero GmbH und SolarWorld im April 2012 die schon damals angekündigte solarbetriebene Version Elektra One Solar vor, die dem Flieger mittels Solarzellen auf den Flügeln und dem Höhenleitwerk die doppelte Reichweite der ausschließlich Akku-betriebenen Variante gibt.

Ein paar Monate später, auf der ILA Berlin Air Show im September, präsentiert PC-Aero außerdem einen Anhänger, der ebenfalls mit Solarpaneelen ausgestattet als mobile Solartankstelle dient. Das ist allerdings nicht mehr neu, denn ein ähnliches System kennen wir bereits von Pipistrel.

Neu ist, daß die Elektra One Solar, inkl. Flugsteuerung, komplett aus Kohlefasern gebaut ist und dadurch ein Leergewicht von nur 100 kg hat (ohne Batterien). Zum Fliegen werden 2,5 kWh benötigt, von denen die mobile Solartankstelle rund 2 kWh liefert, während die Solarzellen auf den Flügeln mehr als 1 kWh bereit stellen. Damit fliegt das Solarflugzeug mit 100 km/h bis zu 8 Stunden lang – und dies zu geringen Betriebskosten von etwa 35 €/Std. Die Reichweite von über 800 km soll anderen Quellen zufolge sogar 1.000 km betragen – vermutlich dann, wenn es sonnig ist. Um die Produktion und den Vertrieb kümmert sich zukünftig die Partnerfirma Neowings Productions GmbH.


Ebenfalls im April gibt das in Portland, Oregon, ansässige Luftfahrt-Unternehmen Volta Volaré bekannt, daß man umgehend mit Tests eines viersitzigen Modells Volta Volaré GT4 beginnen wird, das mit einem Hybrid-Antriebsstrang aus gut 400 kg Lithium-Polymer-Batteriepacks sowie einem 1,5 l Backup-Benzinmotor/Generator ausgestattet ist. Im reinen Elektrobetrieb soll das äußerst schnittige Flugzeug eine Reichweite von rund 480 km haben, doch sobald 75 % des gespeicherten Stroms verbraucht sind schaltet sich der Benzinmotor zu, dessen 87 Liter Tank die Reichweite auf über 1.600 km verlängert.

Sollte sich die Leistung der Batterien in Zukunft verbessern, könnte den Entwicklern zufolge der Motor ganz wegfallen. Der Preis des überwiegend aus Kohlefaser gefertigten Elektroflugzeugs, das über eine Spitzenleistung von 600 PS verfügt, soll bei etwa 378.000 € liegen – und Vorbestellungen für die erste Serie von 11 Stück werden schon angenommen. Wann genau der Elektro-Flieger in den Handel kommt, ist allerdings noch nicht bekannt.

Waffen-Drohne

Waffen-Drohne


FPS Russia
(OFFICIAL) veröffentlicht im April 2012 einen YouTube-Clip, in dem demonstriert wird, wie eine größere Quadrokopter-Drohne mit einem Maschinengewehr bewaffnet werden kann – und welche Gefahr sie dann darstellt.

Der anonyme russische Waffen-Fan (der vermutlich in den USA lebt) zeigt drastische Einsätze gegen Schaufensterpuppen, die an einem Hang aufgebaut sind bzw. um einen Tisch herum sitzen und von der Drohne in kürzester Zeit massakriert werden. Zu Abschluß sprengt sich die Drohne in einem Auto selbst in die Luft.


Nachdem es einem Team des MIT vor zwei Jahren bereits gelungen ist, einen Roboter-Vogel zu kreieren, der sanft auf Strom- oder Telefonleitungen landen kann (s.o.), präsentieren Ingenieure der University of Illinois at Urbana-Champaign im Mai 2012 als Weltpremiere einen kleinen Flieger, der in der Lage ist, auf einer ausgestreckten Hand zu landen. Dabei ahmt die quasi-intelligente Maschine, die über teils unabhängig voneinander bewegliche Flügel verfügt, den Gleitflug ihrer natürlichen Vorbilder nach.

Der Rahmen des Micro Aerial Vehicle-Projekts (MAV) entwickelte Flugroboter geht früh in den Sinkflug und richtet sich bei relativ flachem Anflugswinkel kurz vor Erreichen seines Ziels auf. Über Flügelbewegungen reduziert es seine Geschwindigkeit und stabilisiert sich, um schließlich am Schwerpunkt auf der Hand des Testers aufzusetzen. Die ‚Sitzlandung’ von Vögeln galt bislang als eines der am schwierigsten nachzuahmenden Verfahren.


Im gleichen Monat hört man erstmals von dem US-Unternehmen Flight of the Century (FOTC), das Flugzeuge mit Elektroantrieb und Wechselakku bauen will – der im Flug ausgetauscht werden soll. Damit soll ein Elektroflieger möglich werden, der für immer in der Luft bleibt, obwohl die grundlegende Intention ist, den historischen Lindbergh-Flug von New York nach Paris mit einem elektrisch betriebenen Flugzeug zu wiederholen.

Das Konzept, das der ehemalige Boeing-Mitarbeiter, Pilot und FOTC-Gründer William ‚Chip’ Yates entwickelt hat, sieht vor, daß das Elektroflugzeug am Startflughafen mit einem vollem Akku losfliegt, der vom Flugzeug abgekoppelt wird und unbemannt und autonom zur Erde zurückkehrt, sobald seine Kapazität erschöpft ist. Gleichzeitig startet eine zweite, volle Akkudrohne, die sich mit dem Flugzeug trifft und an dieses angekoppelt wird. Der gelandete Akku wird unterdessen aufgeladen und dann zum nächsten Flugzeug geschickt.

Die Zeit zwischen der Abkopplung des verbrauchten Akkus und dem Rendezvous mit dem geladenen überbrückt das zeitweilig leichtere Flugzeug mit den eigenen Bordakkus. Dazu will FOTC entlang der Flugrouten entsprechende Ladestationen einrichten bzw. für Flüge über das Meer stillgelegte Bohrplattformen zu Ladestationen umbauen, auf denen Windräder Strom für die Akkus liefern sollen.

Long-ESA

Rutan Long-ESA

Yates beschäftigt sich schon seit längerem mit dem Elektroantrieb und hat u.a. das SWIGZ Electric Superbike gebaut, mit dem er im August 2011 auf einem Salzsee im US-Bundesstaat Utah einen Geschwindigkeitsrekord für Elektrorennmotorräder von 316,89 km/h aufgestellt hatte.

Bis das FOTC-Konzept spruchreif wird, baut das Unternehmen innerhalb von nur drei Monaten ein Flugzeug vom Typ Rutan Long-EZ mit Druckpropeller zu einem Elektroflugzeug um, mit dem Yates auf Rekordjagd nach der höchsten Geschwindigkeit und der größten Höhe gehen will. Entsprechend heißt das Projekt auch Long-ESA (für Electric Speed & Altitude). Finanziert wird es von Yates Firma W. Morrison Consulting, die ihr Geld mit öffentlichen Aufträgen macht.

Nach dem Erstflug auf dem Mojave Air and Space Port und nur einem einzigen Testflug schafft es Chip Yates im Juli 2012 auf dem Inyonkern Airport in Kalifornien einen neuen Weltrekord für Elektro-Flugzeuge aufzustellen – mit 326 km/h. Als Motor kommt ein flüssigkeitsgekühlter bürstenloser Gleichstrommotor zum Einsatz, der eine Leistung von rund 190 kW liefert und der über zwei CAN-Busse elektronisch kontrolliert wird, da er gleichzeitig als Generator für ein Energierückgewinnungssystem wirkt: Im Sinkflug wird der Propeller vom Fahrwind angetrieben und lädt über den Motor die Batterien des Flugzeugs wieder auf. Auf diese Weise kann die Reichweite deutlich erhöht werden.


Im April 2012 werden auf der Counter Terrorist Expo in London die ersten Black Hornet Nanos gezeigt, die dann schon ab August von britischen Soldaten in Afghanistan eingesetzt werden, nachdem sie ursprünglich nur das norwegische Militär hatte.

Black Hornet Nano

Black Hornet Nano

Die von der norwegischen Firma Prox Dynamics entwickelte Miniatur-Heli-Drohne mit dem offiziellen Namen Black Hornet Unmanned Air System (BHUAS) ist 10 cm lang und 2,5 cm breit, der Rotor erreicht einen Durchmesser von ebenfalls 10 cm. Das kleine Fluggerät wiegt inkl. Batterie nur 16 g, fliegt fast lautlos und soll den harschen Wetterverhältnissen in Steppen und Wüsten standhalten. Außerdem ist es durch seine graue Farbe auch schwer zu erkennen. Der Akku erlaubt Fluggeschwindigkeiten von bis zu 10 m/s und ein Flugdauer von 25 – 30 Minuten.

Das Gerät trägt eine winzige Kamera und liefert damit Video und Fotos zurück zu dem Soldaten, der diese auf einem tragbaren Display empfängt. Der Black Hornet kann wahlweise mit Fernsteuerung dirigiert werden oder mit einem GPS-Empfänger autonom eine festgelegte Route abfliegen, die Funkdistanz liegt bei 1.000 m, die maximale Flughöhe beträgt 800 m. Erschreckend ist eher der Preis:  Das britische Verteidigungsministerium zahlt für 160 Stück des PD-100 Black Hornet-Systems, bestehend aus jeweils zwei Nano-Luftfahrzeugen (NUAV) und einer Bodenstation, insgesamt 23,5 Mio €, das sind mehr als 146.000 € pro System! Da fragt man sich wirklich, was auf dieser Welt los ist.

Neben der Grundversion wird mit dem 18 g schweren Modell PD-100 T ein System angeboten, das eine integrierte thermische und Tageslicht-Kamera beinhaltet, die mit fusionierten Bildern Operationen im Halbdunkel verbessert. Im Juni 2014 wird zudem das Black Hornet Personal Reconnaissance System (PRS) Block II eingeführt, ein weiteres Upgrade, das in besonders rauhen Umgebungen und unter windigen Bedingungen funktionieren soll.

Meldungen von 2015 zufolge ist die Black Hornet derweil auch in den USA sowie in Israel im Einsatz, dort seitens der Blackwater-ähnlichen Firma Triple Canopy, wobei als Preis nun 40.000 $ genannt werden, was definitiv noch immer weit weg von jeder Normalität liegt.


Regelrecht nett ist dagegen der Dönercopter, mit dem ein Freiburger Entwicklerteam Döner Kebabs nach Bestellung über eine Smartphone-App per Drohne an die Kunden liefern lassen will. Viele halten die im April 2012 erstmals veröffentlichte Idee für einen Scherz, doch das Team engagiert sich tatsächlich dafür, in der Stadt Freiburg im Breisgau ein entsprechendes Pilotprojekt durchzuführen, da das dortige sehr dichte Netz an Dönerläden und kurzen Flugwegen optimale Bedingungen für den erfolgreichen Start des ehrgeizigen Projektes bietet, wie die Argumentation lautet. Dem Stand vom Oktober 2013 zufolge hat der Liefer-Quadrokopter bislang jedoch noch keine Aufstiegs- und Abwurfgenehmigung bekommen.

Ende Mai bricht das gegenwärtig größten Solarflugzeugs Solar Impulse vom Flugfeld Payerne im Schweizer Kanton Waadt zu seiner 48-stündigen Überquerung der Pyrenäen und des Mittelmeers auf, um einen Besuch im marokkanischen Rabat zu machen. Unterwegs wird auf dem Madrider Flughafen Barajas eine Zwischenlandung gemacht, damit sich die Piloten Piccard und Borschberg während der insgesamt rund 2.500 km langen Flugstrecke abwechseln. Der Flug über die Pyrenäen in einer Höhe von 7.833 m dauert 17 Stunden und 30 Minuten, und der Weiterflug von Madrid nach Rabat über eine Strecke von 830 km erfolgt Anfang Juni in rund 19 Stunden und 8 Minuten, wobei die Straße von Gibraltar auf einer Höhe von 8.229 m überflogen wird.

Der Flug, der auf Einladung der Moroccan Agency for Solar Energy (MASEN) und mit Sponsoring des marokkanischen Königs Mohammed VI stattfindet wurde mit dem Start der Arbeiten an dem weltweit größten Solarthermie-Kraftwerks in der Region Ouarzazate im Süden Marokkos koordiniert, das das im Rahmen von DESERTEC ab 2014 Solarstrom mit einer Leistung von 160 MW (andere Quellen: 500 MW) liefern soll.

Zu diesem Zweck fliegt die Solar Impulse im Juni von Rabat nach Ouarzazate und zurück (nach einem ersten, wegen starker Gegenwinde und Turbulenzen abgebrochenem Versuch), was jeweils rund 680 km und einer Flugzeit von 17 Stunden und 30 Minuten entspricht, bevor das Solarflugzeug Anfang Juli in einem knapp 17-stündigen Flug über rund 900 km nach Spanien, und drei Wochen später weiter in die Schweiz zurückkehrt, wobei die letzte Etappe 13 Stunden und 29 Minuten dauert.

Der Besuch soll zum einen Werbung für das Solarprogramm des Landes machen und zum anderen zur Vorbereitung für einen ersten weltumspannenden Flug dienen, der nach derzeitiger Planung ebenfalls 2014 stattfinden wird. Unterstützt wird die schweizerische Initiative auch von dem deutschen Unternehmen Bayer MaterialScience, welches das technische Know-how und die Hightech-Polymerwerkstoffe für die energiesparende Leichtbau-Konstruktion beisteuert.

Synergy Grafik

Synergy (Grafik)


Anfang Juni 2012 erreicht die Familie von Ingenieur John McGinnis aus Kalispell, Montana, ein wichtiges Etappenziel bei der Verwirklichung ihres Lebenstraumes, ein eigenes Passagier-Flugzeug zu bauen.

Der Vater der Familie tüftelt schon seit mehreren Jahren zusammen mit seinen Söhnen und weiteren Freunden an einem neuartigen Flugzeug namens Synergy (...hallo!), das Effizienz und Komfort in einem einzigartigen Design vereinen soll. Versuche mit einem kleinen Modellflugzeug sind bereits sehr erfolgreich, ein Patent existiert ebenfalls (US-Nr. 8.657.226).

Nun soll der erste große Prototyp über die Crowdfunding Plattform Kickstarter finanziert werden – und statt der gewünschten 65.000 $ gehen sogar 95.627 $ von 799 sogenannten ‚Backers’ Spenden ein, weil auch sie das Projekt soll toll finden.

Der 5-sitzige Flieger mit einem ultra-leisen Motor soll aufgrund seiner geschlossenen Flügel einen zehnfach geringeren Luftwiderstand haben, und daher um Längen effizienter sein als alles bisher bekannte in der Luftfahrt. Wesentliches Element der Planungen ist eine hohe Anpassungsfähigkeit an neue Hybrid-, Elektro- oder andere fortschrittlichen Antriebstechnologien. Die Realisation erfolgt durch die von McGinnis im April 2010 gegründete Firma Synergy Aircraft LLC.


Nachdem wir in den vergangenen Jahren bereits verschiedene Ansätze gesehen haben, Zielen wie z.B. Flugobjekten mittels Lasern oder Masern drahtlos Energie zuzuführen, berichtet die Fachpresse im Juni von einer weiteren Technologie, die an der University of Nebraska-Lincoln entwickelt wird. Das dortige NIMBUS lab arbeitet an einer praktischen Anwendung, um einen Quadrokopters mit einem Induktionssystem auszustatten, das stark gekoppelte magnetische Resonanzen nutzt, allerdings nur über sehr kurze Distanzen funktioniert. Für diese Technologie haben sich die Initiatoren auch schon einen sehr sinnvollen Einsatzbereich ausgedacht.

Das System funktioniert im Einzelnen so, daß der Quadrokopter mit einem Kupferdraht umwickelt ist, der so konfiguriert ist, daß er als Energie-Sender handeln kann. Das Ziel besitzt einen ähnlichen Drahtring, der allerdings konfiguriert ist, um Energie zu empfangen. Beide Kupferdrahtspulen erzeugen, wenn eingeschaltet, Magnetfelder.

Kommen diese beiden Felder dann miteinander in Kontakt, koppeln sie sich ein, schwingen stark (daher der Name ‚stark gekoppelte magnetische Resonanzen’) und übertragen die Leistung von dem Quadrokopter auf das Ziel. Mit dieser Form von Resonanz werden die Felder nur gesendet oder empfangen, wenn sie in Kontakt sind, während alles andere in der Nähe weitgehend unberührt bleibt. Bislang gelingt es dem NIMBUS-Team, über eine Entfernt von 20 cm 5,5 W Leistung zu übertragen, und dies mit einem Wirkungsgrad von 35 %.

Der Zweck des ganzen ist, mit dem Quadrokopter Geräte wie externe Sensoren, vergrabene Geräte oder Vorrichtungen die nur schwer zugänglich sind, wie auf Brücken oder an der Spitze von Funkmasten, aufzuladen. Ein derartiges Flugobjekt könnte die Zielgeräte regelmäßig besuchen und wieder aufladen, ohne sie jemals tatsächlich zu berühren.

FBike Grafik

FBike (Grafik)


Ebenfalls im Juni kursieren in den Blogs die Grafiken eines fliegenden Fahrrads, das auf die tschechoslowakische Designfirma Technodat zurückgeht, welche das FBike (o. flying bike) in Kooperation mit den ebenfalls tschechischen Firmen Evektor und Duratec in Produktion nehmen möchte.

Der erste Prototyp des im Herbst 2011 gestarteten Projekts soll bereits im August mit seinen Testflügen beginnen und im September auf der internationalen Maschinenbaumesse in Brünn präsentiert zu werden.

Das fliegende Fahrrad verfügt über zwei Hubgebläse vorne und hinten mit einen Durchmesser von jeweils 1,3 m sowie zwei seitlich angebrachte Stabilisierungspropeller von 65 cm Durchmesser, die 3,5 kW Motoren besitzen. Der Antrieb erfolgt über vier bürstenlose Elektromotoren mit einer Leistung von je 10 kW, was eine Spitzengeschwindigkeit von 50 km/h ermöglichen soll. In der Luft stabil gehalten wird das FBike über Gyroskope und Beschleunigungssensoren.

Bei einem Gerätegewicht von rund 85 kg (ohne Pilot) soll die theoretische Tragkraft 235 kg betragen. Als Fluggewicht einschließlich des Piloten werden 170 kg bestimmt. Mit den gut 20 kg schweren 50 Ah Li-Po-Akkus wird eine Flugzeit von 3 – 5 Minuten angestrebt.

Tatsächlich dauert die Umsetzung aber wesentlich länger als gedacht, und erst im Juni 2013 kann in Prag ein flugfähiges Modell gezeigt werden, auf dessen Sattel während des fünfminütigen, ferngesteuerten Flugs allerdings nur ein Dummy sitzt. Um einen Menschen durch die Luft zu bewegen, seien stärkere Batterien nötig, erklärte Milan Duchek, Technischer Direktor des Fahrrad-Rahmenbauers Duratec. Über weitere Schritte ist bislang nichts zu finden.

FlyNano Erstflug

FlyNano Erstflug


Im selben Monat startet der Prototyp des o.e. Mini-Tandemflüglers FlyNano, der auf der Aero im April des Vorjahres erstmals vorgestellt worden war, zu seinem Erstflug auf dem Hepari See nahe Helsinki. Der zum internationalen Patent angemeldete Flieger wird von einem Elektromotor angetrieben und soll eine Flugzeit von 20 bis 30 Minuten erreichen.

Die ersten Auslieferungen sollen nun Ende des Jahres 2013 stattfinden, und die Firma spricht von bereits 35 Vorbestellungen, obwohl der angekündigte Preis inzwischen auf rund 38.000 € gestiegen ist, während für den Anhänger nun 6.300 € veranschlagt werden.


Zeitgleich präsentieren Forscher des Labors für Intelligente Systeme der Schweizer Bundesforschungsanstalt EPFL eine Minidrohne mit zwei gegenläufigen Rotoren, die sich nach einem Absturz mittels ausfahrbarer Stützen von selbst wieder aufrichtet und erneut losfliegen kann (Active Recovery System). Propeller, Steuerflächen und Elektronik befinden sich innerhalb eines offenen, flexiblen Kohlefaser-Rahmens, der das UAV im Falle einer Kollision schützt.


Mitte 2012 beginnt die Firma e-volo GmbH (siehe dazu: Oktober 2011) zusammen mit einem Konsortium aus Forschung und Industrie den ersten zweisitzigen Volocopter der Welt zu bauen, nachdem das Bundeswirtschaftsministerium zugesagt hatte, die Projektkosten mit 2 Mio. € zu unterstützen.

VC200 Grafik

VC200 (Grafik)

Das Konzept des VC200 hat auch die zuständige Luftfahrtsbehörde so überzeugt, daß sie die Schaffung einer neuen nationalen Luftfahrtklasse beantragt hat. Wobei das Interesse auch ein allgemeines ist: Das YouTube-Video des ersten Volocopter-Tests wird millionenfach angeklickt. Im April hatte e-volo auf der AERO in Friedrichshafen außerdem den diesjährigen Lindbergh-Preis 2012 entgegennehmen dürfen.

Der VC200 wird ein zulassungsfähiger, 2-sitziger Volocopter mit einer Geschwindigkeit von über 100 km/h, einer Mindestflughöhe von 6.500 Fuß, einem Startgewicht von 450 kg und mit mehr als 1 Stunde Flugdauer. Nach umfangreichen Belastungstests der Fahrgastzelle, des Landegestells und der Rotorebene soll eine vorläufige Verkehrszulassung beantragt werden, um 2013 mit den Testflügen auf dem Flugplatz in Bruchsal beginnen zu können, wo sich auch das Werk der DG Flugzeugbau befindet, die den mechanischen Aufbau des Volocopters in Carbon-Leichtbauweise fertigt.

Am Ende des Erprobungsprogramms steht das Ziel einer Musterzulassung für die geplante Serienproduktion, damit der Elektrohubschrauber mit seinen 18 Rotoren schon bald in Deutschland mit einer Sportpilotenlizenz geflogen werden darf.


Ende Juni 2012 gelingt es dem US-Unternehmen LaserMotive den Akku einer Drohne während des Fluges per Laserstrahl nachzuladen und so die Einsatzdauer zu verlängern. Bei dem Test wird die elektrische Version einer Stalker-Drohne von Lockheed Martin eingesetzt, die üblicherweise aus der Hand gestartet wird, 6 kg wiegt und eine Spannweite von 3 m hat. Das UAV, das seit 2006 von Spezialeinheiten für Aufklärungsmissionen genutzt wird, und dafür mit verschiedenen Kameras und anderen Sensoren ausgestattet ist, kann eine Nutzlast von rund 1,3 kg tragen, hat eine Reichweite von etwa 20 km, und die Flugdauer mit voll geladener Batterie beträgt 2 Stunden.

Mit dem von LaserMotive entwickelten Ladesystem kann der Flieger dagegen über 48 Stunden lang in der Luft bleiben. Dazu wird die Drohne mit speziellen Photovoltaikmodulen ausgestattet, auf die vom Boden aus ein Laser gerichtet wird. Bei dem Test schwebt das Fluggerät im Windkanal der LaserMotive-Zentrale in Kent, Washington, um die Flugbedingungen zu simulieren. Es wird mehr als zwei Tage lang über eine Distanz von rund 9 m von dem Laser mit Energie versorgt.

Der Firma zufolge sei der Akku am Ende des Tests zudem voller geladen gewesen als am Anfang. Bereits im August folgen Tests unter freiem Himmel während Tag- und Nacht-Operationen in der Wüste. Die für die U.S. Special Forces entwickelte stille Drohne könnte zumindest theoretisch für immer fliegen, solange der Laser sie mit Energie versorgt.

Für die Firma LaserMotive, die uns bereits 2009 im Zuge des Power Beaming Wettbewerbs der NASA begegnet ist (s.o.), gilt der aktuelle Test als einer der letzten Schritte, um ihre Lasertechnologie auf den Markt zu bringen.


Währenddessen schaffen es Todd Humphreys und eine Gruppe Studenten der University of Texas in Austin im Sommer 2012, eine universitätseigene Drohne mit einem manipulierten GPS-Signal (GPS-Spoofing) vom Kurs abzubringen und in eine andere Richtung zu lenken.

Sie demonstrieren die Technik vor Beamten des Department of Homeland Security (DHS), wobei sie eine Minihubschrauberdrohne benutzen, die über einem Stadion in Austin fliegt. Den Studenten zufolge sei es leicht, eine unverschlüsselte Drohne zu spoofen. Jeder technisch versierte könne dies tun – und würde für die Ausrüstung umgerechnet nur rund 800 € ausgeben müssen.

Spy Hawk mit Steuerdisplay

Spy Hawk
mit Steuerdisplay


Anfang August soll in Großbritannien eine kleine Drohne auf den Markt kommen, die auf den ersten Blick wie ein einfachesferngesteuertes Flugzeug wirkt. Der 180 g schwere Spy Hawk der Firma RED5 hat jedoch eine 5-Megapixel Kamera mit an Bord, die Videos über eine Distanz von bis zu 400 m live streamen kann.

Zu sehen sind die Echtzeit-Aufnahmen auf einem 3,5 Zoll großen LC-Display, das in die Fernbedienung integriert ist. Aufgezeichnete Videos können auf einem 4 GB großem internen Flash-Speicher abgelegt werden.

Bei einer Flügelspannweite von 84 cm und einer Länge von 62 cm erreicht der ferngesteuerte mit seinem 450 mAh Lithium Ionen Akku eine Flugzeit von bis zu 20 Minuten. Die Ladezeit beträgt 40 Minuten. Außerdem ist die Spy Hawk Drohne mit einem Autopilot-Modus ausgestattet. Der Preis des Spionagefliegers beträgt 249 £ (~ 320 €; 2013 nur noch 220 £).


Etwas fragwürdig, aber sicherlich auch witzig ist ein winziger ferngesteuerten Helikopter, der ebenfalls zu dieser Zeit in die Läden kommt und etwa 30 € kosten soll.

Der Space Messenger von Sky besitzt neben seinen Flugrotoren einen ebenfalls rotierenden Doppelbalken mit LEDs, auf dem man wie auf einem Displays bis zu 7 Zeichen erscheinen lassen kann – was ausreicht, um z.B. Liebesbotschaften oder Geburtstagsgrüße zu übermitteln. Gesteuert wird alles von der mitgelieferten Fernsteuerung aus, die nicht nur zur Kontrolle der Flugbahn und der dargestellten Nachrichten, sondern zugleich auch als Ladegerät für den Helikopter dient.


Auch im August enthüllt die 2010 gegründete Firma Silent Falcon UAS Technologies aus Alburquerque, New Mexico, auf der Jahreskonferenz der Association for Unmanned Vehicle Systems International (AUVSI) in Las Vegas ihren mit Spannung erwarteten Silent Falcon, ein mit Solarstrom betriebenes unbemanntes System, das gemeinsam mit der Bye Aerospace entwickelt und gebaut wurde. Weiterer Partner ist der Spezialist für Dünnschicht-Photovoltaik Ascent Solar, dessen Solarzellen die Flügel der Drohne bedecken, die für militärische Aufklärungs- und Kampfeinsätze konstruiert ist.

Das tragbare kleine Unmanned Aircraft System (UAS) besteht aus leichten Kolefaster-Komposit-Materialien und hat ein solar-elektrisches Antriebssystem mit Li-Io-Batterien, das Flugzeiten von bis zu 14 Stunden erlaubt. Im reinen Akkubetrieb, beispielsweise in der Nacht, kann der Flieger bis zu 6 Stunden in der Luft kurven.

Mit einem Maximalgewicht von 12,3 kg kann das 1,77 m lange UAS aus der Hand gestartet werden, obwohl auch die Option eines Raketenstarts besteht. Drei Sätze von auswechselbaren Flügeln erlauben Spannweite von 2,1 m bis 5,2 m. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 112 km/h, die operative Flughöhe zwischen 30 m und über 6.000 m, und die Reichweite 25 km. Die 30 m werden angegeben, weil man in dieser Höhe den hocheffizienten 1,5 kW Motor des Fliegers nicht mehr hören kann – was auch zu seinem Namen führte.

Der Hauptvorteil des ‚stillen Falken’ gegenüber anderen kleinen Drohnen ist das in seinem Bauch integrierte kardanisch aufgehängte und motorisierte elektro-optische Hochleistungs-System mit Nachtsicht-Fähigkeit und vielen anderen militärisch interessanten Features. Derzeit befindet sich die Drohne noch in der Vorproduktion, doch mit der kommerziellen Produktion soll bereits Anfang des kommenden Jahres begonnen werden.

SEH-RPA Grafik

SEH-RPA (Grafik)

Bisher nur auf Konzeptebene arbeitet die Bye Aerospace zudem an einem Projekt namens Silent Guardian Solar-Electric Hybrid Remote Piloted Aircraft (SEH-RPA), das ebenfalls eine fortschrittliche Aerodynamik sowie elektrische Energie, leise effiziente Elektromotoren, Dünnschicht-Solarzellen und andere moderne Technologien nutzt, um die Flugdauer des unbemannten Flugzeugs zu verbessern.

Für einen schnellen Aufstieg soll der über 1,8 t schwere Flugkörper mit einem FJ33 Turbofan-Triebwerk von Williams International versehen werden. Bei Erreichen der Zielhöhe schaltet sich die Turbine ab, und die Solarzellen liefern den Strom für die vier kleinen Elektromotoren an den Spitzen der Flügel und des V-Leitwerks. In der Nachtet wird auf Akkubetrieb umgeschaltet.

Über ein drittes Konzept namens StarLight LTA berichte ich im Kapitelteil über Solar-Ballone und Solar-Luftschiffe, da dieses UAS mit einem Heliumballon ausgestattet ist.


Speziell für archäologische Einsätze wird an der Vanderbilt University in Nashville, Tennessee, eine Drohne mit der Bezeichnung SUAVe entwickelt (Semi-autonomous Unmanned Aerial Vehicle), die erstmals im August 2012 die Ruinen der aus dem 16. Jahrhundert stammenden peruanischen Siedlung Machu Llacta kartiert.

Die in den peruanischen Anden auf 4.100 m Höhe gelegene Stadt war während der spanischen Kolonialzeit auf den Resten einer ehemaligen Inka-Siedlung errichtet, und im 19. Jahrhundert aus unbekannten Gründen wieder aufgegeben worden. Für die Kartierung des 25 Fußballfelder großen Standorts braucht der in einem Rucksack verstaubare unbemannte Flugkörper nur rund zehn Minuten.

Algorithmen in der Software erlauben der Drohne, unter Einbezug vorgegebener geographischer Parameter eigene Flug-Muster auszuwählen, um Faktoren wie Windgeschwindigkeit, Sonnenwinkel und Überschneidungen zwischen den Fotos zu kompensieren. Mit den hochauflösenden Bildern soll anschließend ein 3D-Modell erstellt werden, für dessen Erarbeitung am Boden ein ganzes archäologisches Team 2 – 3 Saisonen gebraucht hätte. Bei erfolgreichem Verlauf des Ersteinsatzes könnte sich daraus eine neue Methode zur raschen Katalogisierung archäologischer Stätten entwickeln.

Die Drohne basiert auf dem 38.000 $ teuren Modell Skate der US-Firma Aurora Flight Sciences, das seit März diesen Jahres im Handel ist und bislang zumeist im militärischen Bereich eingesetzt wird (Spannweite 61 cm, Länge 48 cm, Gewicht inkl. Nutzlast und Batterie 1 kg, Flugdauer 60 Minuten). Für Aufgaben wie die Kartierung ist der Flugkörper deshalb so gut geeignet, weil er mit unabhängig kippbaren Motorgondeln ausgestattet ist, die es ihm erlauben, zwischen horizontalem und vertikalem Flug hin und her zu schalten und damit auch vertikale Starts und Landungen durchzuführen.

Anderen Quellen zufolge konstruieren der Archäologe Steve Wernke und die Ingenieurin Julie A. Adams zwei eigene Drohnen, da die herkömmliche Geräte mit der Höhenluft in Peru nicht gut zurechtkommen. Mit unter 2.000 $ kosten sie weniger als ein Zwanzigstel des Preises kommerzieller Angebote, was Wernke zufolge möglich war, weil der Drohnenbau durch Open-Source-Software und Websites wie DIY Drones immer stärker demokratisiert worden ist. Als nächstes wollen er und Adams einen Drohnenballon bauen, der noch besser mit extrem hohen Lagen zurechtkommen soll.


Auf der Internationalen Luftfahrtausstellung (ILA) in Berlin im September 2012 zeigt die Ende 2005 von den vier Luft- und Raumfahrtunternehmen EADS, Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft (IABG), Liebherr-Aerospace und MTU Aero Engines gegründete und vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie geförderte öffentliche Forschungseinrichtung Bauhaus Luftfahrt e.V. aus München das Konzept und Modell eines batteriebetriebenen Passagierflugzeugs mit dem Namen Ce-Liner. Der gemeinnützige Verein ist eine international ausgerichtete Ideenschmiede, die sich aus ganzheitlichen Blickwinkeln mit der Zukunft der Mobilität im Allgemeinen und der Zukunft des Luftverkehrs im Besonderen befaßt.

Das nun vorgestellte 43 m lange Flugzeug mit seinen zweifach geknickten Flügeln könnte im Jahr 2035 Platz für 190 Passagiere bieten, wobei bis zu 16 mit Lithium-Akkus gefüllte Container in der Frachtbucht die Energie für bis zu 1.600 km lange Reisen liefern sollen. Am Zielflughafen werden die genutzten Batterien dann gegen volle ausgetauscht. Für die zwei Elektromotoren des Antriebs und die Kabel zur Leistungsübertragung ist Hochtemperatur-Supraleitungs-Technik (HTS) vorgesehen. Aus heutiger Sicht ist der Bauhaus-Flieger vor allem als Denkanstoß zu verstehen.


Als das Brucknerhaus und und die Ars Electronica im September 2012 die voestalpine Klangwolke präsentieren, werden Quadrokopter zu Pixeln und bilden am Nachthimmel über Linz leuchtende 3D-Modelle. Dabei gelingt dem Futurelab der Ars Electronica zum ersten Mal weltweit ein koordinierter Outdoor-Formationsflug mit 49 Koptern von Ascending Technologies.

Während alles, was mit F&E zu tun hat, im Futurelab verbleibt, werden die kommerziellen Angelegenheiten beim weiteren Einsatz der Drohnen-Events an die SPAXELS GmbH weitergegeben, einer 100 %-igen Tochtergesellschaft der Ars Electronica Linz GmbH.

Als Beispiele weiterer Aktionen sind die Filmpremiere von Star Trek in London im März 2013 zu nennen, als 30 Quadrokopter am Himmel nahe der Tower Bridge das legendäre Starfleet-Logo zeigen – oder die Eröffnung des neuen Campus der Queensland University of Technology im August in Brisbane, Australien, wo die Spaxel zum ersten im Himmel der südlichen Hemisphäre fliegen.

Sunseeker Duo im Bau

Sunseeker Duo (im Bau)


Im Oktober versuchen Eric Raymond und das Team von SolarFlight ein Crowdfunding-Projekt auf Kickstarter durchzuziehen, um die elektronische Ausstattung des Solarflugzeugs Sunseeker III zu finanzieren, dessen Erstflug eigentlich schon für 2010 geplant war.

Innerhalb der vorgegebenen 30-Tages-Frist kommen statt der benötigten 70.000 $ aber nur 25.927 $ zusammen, womit der Versuch als gescheitert gilt (und die eingegangenen Spenden weder abgerufen noch ausbezahlt werden). Inzwischen firmiert das Projekt unter dem Label Sunseeker Duov– als Hinweis darauf, daß es sich um einen zweisitziges Reise-Motorsegler handelt.


Im selben Monat gibt das von Charles Johnson, ehemaliger Präsident der Firma Cessna und ex-Kampfpilot, gegründete F&E-Unternehmen Beyond Aviation bekannt, daß man in diesem Jahr mehrere erfolgreiche Testflüge mit einer umgebauten Cessna 172 absolviert habe, die in Zusammenarbeit mit den Lithium-Batterie-Hersteller Panacis mit einem vollelektrischen Antriebsstrang ausgestattet worden war. Beyond Aviation arbeitet seit zwei Jahren an dem Projekt und hofft, in Zusammenarbeit mit Cessna mittelfristig elektrische Flugzeuge auf den Markt bringen zu können. Technische Details oder weitere Informationen sind bislang nicht zu finden.

Bei der Recherche stellt sich jedoch heraus, daß das Projekt in Verbindung mit den Mitte 2010 begonnenen Arbeiten zur Entwicklung einer elektrischen Cessna in Verbindung steht, die Cessna damals zusammen mit Bye Engineering gestartet hatte. Es ist diese Firma, die später nach Englewood, Colorado, umzog und ihren Namen in Beyond Engineering änderte, um mit den Tests fortzufahren.


Wie sich eine militärische Anwendung sehr schnell ihren Weg auf den zivilen Markt ebnet, erfährt man im November 2012, als eine Entwicklung auf der Crowdfunding Plattform Indiegogo plaziert wird, die auf Forscher am Robotics & Intelligent Machines (RIM) Department des Georgia Institute of Technology zurückgeht. Diese hatten mit einem Zuschuß von der US Air Force in Höhe von 1 Mio. $ einen handtellergroßen Libellen-Roboter konstruiert, der wie sein echtes Gegenstück fliegen und schweben kann und für Luftaufnahmen, Sicherheit und Freizeit konzipiert ist.

Im Gegensatz zu einem Spielzeug-Helikopter oder anderen Flugobjekten verfügt die Robot-Libelle über vier Flügel, mit denen sie sich – ähnlich wie das Insekt in der Natur – äußerst schnell bewegen kann. Außerdem ist das Gerät dadurch in der Lage senkrecht abzuheben und zu landen. Die Libelle ist auch deshalb als Vorbild ausgewählt worden, weil diese Insekten aggressive Flugkunststücke durchführen können und als ‚Raubtiere der Lüfte’ an der Spitze ihrer Nahrungskette stehen. Für Spionagedrohnen bilden sie das perfekte Modell.

Die TechJet Dragonfly der RIM-Ausgründung TechJect Inc. in Atlanta, Gorgia, verfügt über aerodynamische Flügel, einen patentierten 4-Flügel-Mechanismus, bürstenlose Motoren und einen 250 mAh Lithium-Polymer-Akku. Die energieeffiziente Kunstlibelle ist 15 cm lang und wiegt 25 g, ist Wi-Fi-fähig und mit mehr als 20 Sensoren ausgestattet.

Das elektrische Insekt trägt die kleinsten und umfassendsten Autopiloten auf dem Markt, und ist mit Videokameras, GPS, Gyroskop und vielem mehr ausgestattet. Kontrollieren läßt siese sich von einem Computer oder – mit den entsprechenden Apps – von einem iPhone oder Smartphone aus. Die Schwebezeit soll 8 – 10 Minuten betragen, die maximale Gesamtflugzeit bis zu 30 Minuten.

Nachdem die Prototypen durch mehrere Design-Zyklen gegangen sind, wird das Projekt nun öffentlich gemacht, um mit der Produktion starten zu können. Angeboten werden den ‚Startinvestoren’ Preise von 99 $ für eine Standard-Drohne (später > 250 $), 179 $ für ein stärkeres und schnelleres Modell (später ~ 500 $), sowie 799 $ für einen ganzen Schwarm in unterschiedlichen Farben. Weitere Modelle mit noch ausgereifteren Bordcomputern sein ebenfalls schon angedacht. Die Kampagne, die genau am 31.12. endet, bringt dem innovativen Team statt der erwarteten 110.000 $ sage und schreibe 1.140.975 $ – so daß das angekündigte Lieferdatum September 2013 sicherlich eingehalten werden kann.

HX-1 von Hirobo

HX-1 von Hirobo


Ob das nächste und noch wesentlich stärker ambitionierte Produkt tatsächlich realisiert wird, ist dagegen fraglich.

Die japanische Firma Hirobo Corp. stellt schon seit mehreren Jahren kleine, ferngesteuerte Helikopter her. Nun präsentiert das Unternehmen bei einer expo in Nagoya einen Kleinhubschrauber HX-1 für Menschen, der Platz für eine Person bietet und auf bis zu 100 km/h beschleunigen kann. Betrieben wird er durch einen elektrischen Motor, welcher zudem noch sehr leise ist.

Der kompakte und futuristische Elektro-Hubschrauber sieht aus wie aus einem James Bond Film – und soll mit einer Batterieladung bis zu 30 Minuten lang fliegen können. Die einsitzige Chopper ist derzeit in der Entwickelt wird er mit Blick auf den persönlichen Transport und den Einsatz als Nothilfe-System. Nach Angaben des Unternehmens soll der Hubschrauber für etwa 375.000 $ verkauft werden – wenn er denn 2021 auf den Markt kommt.

Zuerst einmal will Hirobo über die nächsten sieben Jahre mehr als 125 Mio. $ in dieses Projekt stecken, hofft aber, schon 2013 zum ersten Testflug antreten zu können. Parallel soll auch noch eine Zweisitzer-Version entwickelt werden.


Im November 2012 macht in der Nähe von Pfaffikon in der Schweiz der Prototyp des unbemannten Solarfliegers AtlantikSolar seinen Jungfernflug, der an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) entwickelt und gebaut wurde. Ziel des Projekts ist die autonome Überquerung des Atlantiks im Juni 2015. Die geplante Strecke von Lissabon in Portugal bis nach Bell Island vor Kanada ist 5.000 km lang.

Der nur 6,3 kg schwere Flugzeug – das auch als kleiner Bruder der Solar Impulse bezeichnet wird – hat eine Spannweite von 5,6 m, 1,4 m2 Solarzellen auf den Flügeln und ist mit Li-Io-Akkus ausgerüstet. Der erste solarbetriebene Flug erfolgt im September 2013, der erste mit Autopilot im März 2014. Bereits im Juli gelingt dann ein Flug über mehr als 48 Stunden mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 35 – 40 km/h.

AtlantikSolar 2

AtlantikSolar 2

Im Juli 2015 sorgt der 6,8 kg schwere Nachfolger AtlantikSolar 2 für Schlagzeilen, als die Drohne allein durch die Kraft der Sonne 81,5 Stunden lang in der Luft verweilt (4 Tage und 3 Nächte) und damit einen neuen Flugdauer-Weltrekord für alle UAVs unter 50 kg Gesamtmasse aufstellt. Allerdings wird er beim Start und der Landung noch manuell gesteuert und trägt noch keine Kameras. Dabei legt die Drohne eine Strecke von 2.316 km zurück.

Da das Fixed-Wing Team am Autonomous Systems Lab der ETH Zürich um Projektleiter Philipp Oettershagen den Solarflieger als Teil des EU-Forschungsprojekts Icarus insbesondere für großflächige Rettungs- und Suchaktionen über der Flüchtlingsroute im Mittelmeer und in Krisengebieten entwickelt, sind totale Autonomie und technische Ausrüstung aber unabdingbar.

Im Juli 2016 gelingt denn auch ein vollautonomer, solarbetriebener 26-Stunden-Flug mit einem kleinen Computer sowie einer Farb- und einer Thermalkamera an Bord, mit deren Hilfe Menschen auch nachts gefunden werden können. Von der anfänglich geplanten Atlantik-Überquerung ist dagegen nichts mehr zu hören.


Unter dem Namen Ecologic Aircraft Design Concept stellt Daphnis Fournier, Designchef von ALPINI/METZELDER in Paris, im November 2012 ein hybrides Flugverkehrsmittel vor, das so schön ist, daß es hier und bei den Luftschiffen gezeigt wird.

Das Flugzeug kann als moderner Doppeldecker bezeichnet werden, denn der eigentliche Rumpf ist am Ende seiner leicht angestellten Flügel mit einer darüber liegenden, großen Tragfläche verbunden, die von oben gesehen die Silhouette eines Luftschiffs hat, aber auf Hochgeschwindigkeits-Stromlinienform abgeflacht ist.

Dazu ist sie mit Helium gefüllt, um energiesparende Starts zu ermöglichen. Und sie ist vollständig mit phototovoltaischen Zellen bedeckt, was besonderen Sinn macht, da das Flugzeug ja die meiste Zeit über den Wolken fliegt.

Die gezeigte Studie ist 65 m lang und kann 216 und 324 Passagiere transportieren, je nach Innenausstattung und Komfort. Die Spitzengeschwindigkeit wird mit 1.200 km/h angegeben und mittels vier großen elektrischen Turbinen erreicht, die ihre Energie ausschließlich aus der gewaltigen Solarfläche decken, weshalb Fournier sein Design auch als Vollelektroflugzeug bezeichnet.

HyTAQ

HyTAQ


Ende November 2012 erscheint eine besondere Drohne in der Presse, die am Illinois Institute of Technology (IIT) entwickelt wurde und an die oben gezeigte japanische Kugeldrohne erinnert.

Der HyTAQ (Hybrid Terrestrial und Aerial Quadrotor) besteht aus einem Quadrokopter und einem ihn umgebenden zylindrischen Schutzkäfig, die über eine Welle und Drehgelenke miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht es dem Gerät sowohl zu fliegen als auch über den Boden zu rollen, falls dies als sinnvoll oder notwendig erscheint.

Der Quadrokopter-Antrieb liefert auch für die terrestrische Fortbewegungsart genug Schub, wobei Hindernisse quasi übersprungen werden. Mit einer Batterieladung wird eine reine Flugzeit von 5 Minuten erreicht, in der eine Entfernung von 600 m zurückgelegt wird, während beim Rollen über eine glatte Oberfläche eine Betriebsdauer von 27 Minuten erreicht und eine Strecke von 2.400 m zurückgelegt wird.


Im Dezember folgen Meldungen über zwei weitere kabelgebundene Flugdrohnen, von denen die eine recht konventionell, die andere dafür um so martialischer aussieht. Es handelt sich um Entwicklungen der Firma CyPhy Works Inc. in Danvers, Massachusetts, die seit drei Jahren daran arbeitet, nachdem sie von der ehemaligen iRobot-Mitgründerin Helen Greiner im Jahr 2009 unter dem (damaligen) Namen DroidWorks gestartet wurde.

Dieses Unternehmen hatte umgehend einen 2,4 Mio. $ schweren Vertrag des National Institute of Standards and Technology gewonnen, um die Möglichkeiten der Verwendung unbemannter Drohnen im Bereich der Inspektion ziviler Infrastruktur wie Autobahnen, Brücken und Dämmen zu untersuchen.

Da die Flugdauer einer der größten limitierenden Faktoren von UAVs ist, sind die CyPhy-Drohnen über eine Leitung an ein bodengestützte Stromquelle angeschlossen – womit sie grundsätzlich unbegrenzt fliegen können.

Das tragbare Modell EASE (Extreme Access System für Entry) hat einem Durchmesser von 30 cm und eine Höhe von 41 cm, paßt in eine Standard-Rucksack und ist aufgrund seiner massiven Ummantelung in der Lage, problemlos durch Türen und Fenster fliegen. Mit den Batterien der Basisstation hält es sich für 50 Minuten in der Luft, solange diese nicht turnusgemäß ausgetauscht werden – und dann eine im Grunde unbegrenzte Flugzeit erlauben.

Die Stromzufuhr erfolgt über ein Mikrofilament-Kabel, das so dünn wie eine Angelschnur ist, aus zwei Strängen aus Kupferdraht besteht und auf einer Spule innerhalb des UAV selbst aufgerollt ist. Dies verleiht der Drohne eine größere Mobilität und sorgt dafür, das Kabel keiner Spannung auszusetzen, falls es in einem Ast oder einem anderen Hindernis verheddert.

Die Kabelverbindung wird auch dazu verwendet, um mit der ebenfalls transportablen Bodenstation zu kommunizieren, die als externes ‚Gehirn’ des UAV dient. EASE besitzt zwei Farb-HD-Video-Kameras – eine ist nach vorne, die andere nach unten gerichtet –, deren Ausnahmen in Echtzeit auf der Bodenstation angezeigt werden können. Als Option kann auch eine Wärmebildkamera installiert werden. Durch die Übertragung per Draht können die Videos auch nicht abgefangen oder gestört werden. Mit einer Reichweite von 305 m kann das Flugauge bis zu einer Höhe von 91 m über dem Boden arbeiten.

Das zweite Modell namens PARC (Persistent Aerial Reconnaissance and Communications) ist ein relativ einfacher, eckiger und etwas größerer Quadrokopter (140 x 41 cm), der neben den verschiedenen Kameras auch noch eine zusätzliche Nutzlast tragen kann.

Burrito Bomber

Burrito Bomber


Sehr nett ist auch der Burrito Bomber, der im Dezember in die Presse kommt. Es ist eine von Darwin Aerospace erdachte Drohne, deren Aufgabe es ist, Essen auszufliegen, weshalb auch schnell der Begriff ,Mampfdrohne’ auftaucht. Der Nutzer bestellt über eine Smartphone-App einen Burrito – wobei automatisch eine Route mit den Zielkoordinaten für den Abwurf generiert wird. Dann wird der Burrito nach Wunsch angefertigt und unter dem Rumpf der Drohne befestigt.

Die umgebaute Drohne vom Typ Skywalker X8 Flying Wing, ein Nurflügler mit einer Spannweite von 2,12 m, fliegt das einprogrammierte Ziel an, die wohlschmeckende Fracht wird einem Fallschirm abgeworfen, und dann kehrt der Burrito-Bomber zu seiner Basis zurück. Das ganze Projekt ist Open Source – und nur das erste einer ganzen Reihe ähnlicher Konzepte, die im Laufe der Folgejahre immer größere Dimensionen annehmen. Ein Beispiel dafür ist der Bier-abwerfende Oktokopter, der von Darwin Aerospace auf dem Oppikoppi Musikfestival in Südafrika eingesetzt wird.


Die letzte Meldung dieses Jahres kann als immense Unterstützung für den Einsatz von Drohnen gewertet werden: Umweltschützer vom World Wildlife Fund (WWF) versuchen in Asien und Afrika mittels der ferngesteuerten Flugobjekte Wilderer zu finden – und werden dabei von Google im Rahmen der Global Impact Awards mit 5 Mio. $ unterstützt. Der Konzern fördert mit diesen Preisen gezielt Organisationen die versuchen, „mit Hilfe von Technologien und innovativen Ansätzen die großen Herausforderungen der Menschheit zu bewältigen“.

Neben der ferngesteuerten Überwachung aus der Luft möchte der WWF das Geld auch verwenden, um spezielle Sensoren und eine Technologie zur Kennzeichnung von Wildtieren anzupassen und zu implementieren. Mit dem Wort Drohne scheint der WWF allerdings Probleme zu haben, denn in der Pressemeldungen des Vereins erscheint ausschließlich der Begriff ‚neue Beobachtungswerkzeuge’, angeblich, um die militärische Assoziation zu vermeiden.

 

Weiter mit den Elektro- und Solarflugzeugen...