Mit Modellen lernen
Report: VTOL-Wettbewerb für Studenten
Mit Modellen lernen
Entwicklung eines autonomen Flugsystems, welches mit einem Kamera-System ausgestattet ist und von der Plattform eines Bootes starten und landen kann – so lautete die Aufgabe des Studentenwettbewerbes mit Innovationspreis der Deutschen Gesellschaft für Luft und Raumfahrt (DGLR), zu dem die Vereinigung anlässlich des offiziellen Erstfluges des Senkrechtstarters Do 31 vor 50 Jahren an 50 deutschen Hoch- und Fachschulen aufgerufen hatte.
Die Größe der gedachten Plattform betrug 1,5 × 1,5 m, woraus sich für die Flugmodelle eine Spannweite von 1,5 m ergab. Das Flugsystem sollte in einer Kiste von 1,5 m × 0,5 m × 0,5 m verpackt werden können. Die Auf- und Abbauzeit sollte maximal 10 Minuten betragen. Allerdings sollten die Modelle auch manuell steuerbar sein. Wahrscheinlich keine ganz so leichte Aufgabe, trotz der angesagten Geldpreise von 7.000, 3.500 und 2.500 für den ersten bis dritten Preis. Die 18-seitige Ausschreibung, die von Studenten der Technischen Universität München erarbeitet wurde, sollte deutsche Hochschulen und Universitäten erreichen, deren Fakultäten sich mit luftfahrtrelevanten Themen beschäftigen. Die Resonanz fiel indessen eher mager aus. Warum?
Hohen Anforderungen
Es kamen nur drei Teams, die zuvor ihre Arbeiten bei einer Jury einrichten mussten. Die Aufgabe war neben einer flugfähigen Konstruktion, die einen senkrechten Start und eine senkrechte Landung verlangte, mehrere Pylone über eine längere Zeit zu umfliegen. Die Anforderungen kurz zusammengefasst: das senkrecht startende und landende unbemannte Flugzeug sollte, ausgestattet mit spezieller Sensorik, auch in der Dämmerung und bei höherem Wellengang einer Wasserfläche über eine längere Zeit und größeren Strecke Suchaufgaben in einem vorgesehen Suchgebiet aufnehmen können. Einreichungstermin war der 30. April 2018 für die Teams, die eine Konzeptbeschreibung, eine Detailkonstruktion und Berechnungen, beispielsweise des Steuersystems, beifügten.
Am 31. Juli war es soweit. In einem abgesperrten Areal des Friedrichshafener Flughafens traten die Mannschaften der RWTH Aachen, der FH Aachen und der TU-Braunschweig zu einem Vergleichsfliegen an. Wegen eines technischen Defektes schied die FH Aachen mit Starrflügel-UAV und Pusherantrieb schon vor Beginn aus. Rudermaschinen und Elektroniken seien ausgefallen. Kein Wunder, denn am Tag des Wettbewerbs herrschten am Flughafen tropische Temperaturen von weit über 30 Grad Celsius.
Modellbau-Technik
Bravourös präsentierte sich die RWTH mit MAVerix, einem Kippflügler, der von Teamleiter Robin Akron-Punselie gesteuert wurde. Wie aus dem Team zu erfahren war, sind alle Teammitglieder erfahrene Modellflieger! Die Translation des manuell gesteuerten Fluggerätes war so perfekt, dass man schon jetzt fast davon ausgehen kann, dass das Aachener Team seine Aufgabe voll erfüllt hat.
Über Details befragt, erklärte Robin Punselie: „Die zwei Hauptmotoren sind eigentlich für Kurzdauer bei etwa 2200 Watt ausgelegt. Wir betreiben sie aber unterhalb 300 Watt Dauerleistung. Der Heckrotor ist eigentlich für FPV-Quadrocopter gedacht, das aber mit einen Drehrichtungsumkehr innerhalb einiger zehntel Millisekunden. Das Fluggerät hat ein maximales Abfluggewicht von 2 kg, wurde aber für den Wettbewerb modifiziert und mit etwa 2,5 kg geflogen. Es hat sich dabei in Flugtests als stabil und zuverlässig erwiesen. Wir benutzten zwei 3s-Standardakkus mit 5.400 mAh und 10 C Belastbarkeit, die parallel geschaltet wurden. Bei etwa 24 A in Schwebeflug und rund 10 A in Flächenflug haben wir eine Flugdauer von etwa 45 min mit Nutzlast einschließlich Reserve nachgewiesen. Wir glauben, dass eine Stunde in der momentanen Konfiguration realistisch ist.“
Mit Schwierigkeiten bei Start und Landung hatte das Braunschweiger Team AKAMAV zu kämpfen, die einen Nurflügel-Senkrechtstarter ins Rennen schickten. Der Flugkörper basierte auf einem im Handel erhältlichen Fertigmodell, dessen Demoversion jedoch vom Original stark abwich. Die Translation wies leider einige Schwächen auf. Umso stabiler zeigte sich das Fluggerät aber im aerodynamischen Flug.
Besondere Ehrung
Die Preisverleihung des von der hochkarätigen Jury ausgewählten Teams erfolgte anlässlich des Deutschen Luft- und Raumfahrtkongresse (DLRK) am 5. September 2018 im Dornier Museum. Mit einem Dokumentarfilm über den Wettbewerb wurden die Teams und ihre Arbeit gewürdigt. Parallel hierzu läuft bereits seit dem Frühjahr die Sonderausstellung „Senkrechtstarter“, an der die frühere Firma Dornier unter anderem mit der Do 31 einen ganz entscheidenden Anteil hatte. Der Besuch zur Sonderausstellung ist für jedermann zugänglich und ist im Eintrittspreis mit enthalten. Die am Wettbewerb teilgenommenen Modelle werden ebenfalls dort ausgestellt.
