Mit dem bemannten Erstflug des Volocopter VC200 schlägt die Karlsruher e-volo GmbH ein neues Kapitel in der Geschichte der Fortbewegung auf: Sie will den Traum vom Fliegen ab 2018 für jedermann möglich machen. Das Luftfahrzeug ist dank seines elektrischen Antriebs zudem umweltfreundlich und leise. Selbstfliegende Lufttaxis bis hin zu ganzen Transportnetzwerken in der dritten Dimension sind mit der nun erfolgten Validierung dieser Technik in greifbare Nähe gerückt.
Im Februar 2016 hatte der Volocopter VC200 von der zuständigen deutschen Luftfahrtbehörde bereits die vorläufige Verkehrszulassung (VVZ) als Ultraleicht-Luftfahrtgerät erhalten. Im Rahmen des Erprobungsprogramms hat das Karlsruher Unternehmen nun damit begonnen, bemannte Flüge durchzuführen. Beim Erstflug am 30.03.2016 saß Geschäftsführer Alexander Zosel an einem Flugplatz nahe Karlsruhe am Steuer.
Das völlig neuartige, senkrechtstartende Fluggerät ist dank seiner innovativen Flugsteuerung extrem leicht zu fliegen. Gesteuert wird der Volocopter einhändig lediglich mit einem Joystick. Ein umfassendes Redundanzkonzept für alle kritischen Bauteile ermöglicht darüber hinaus die Kompensation von Ausfällen einzelner Komponenten. So soll selbst beim Ausfall mehrerer Antriebe ein sicheres Landen gewährleistet sein. Im Rahmen der Zulassung wurden diverse Ausfallszenarien umfangreich demonstriert. Zudem ist der Volocopter leise und durch den reinen Elektroantrieb mit schnell austauschbaren Wechselakkus lokal emissionsfrei. Technische Unterstützung wurde von dem deutschen Drohnenhersteller Ascending Technologies geleistet, der vor kurzem vom US-Chiphersteller Intel übernommen worden war.
Nächstes Ziel von e-volo ist es, die Musterzulassung zu erhalten und den Volocopter in Serie zu produzieren. So soll in den kommenden zwei Jahren der Markteintritt im etablierten Luftsportbereich ähnlich den Tragschraubern und Helikoptern erfolgen. In einem weiteren Schritt der Entwicklung sollen Lufttaxi-Services auf zunächst einzelnen vorgegebenen Strecken beispielsweise als Flughafenzubringer oder an sensiblen Verkehrsknotenpunkten wie Brücken etabliert werden. Mittelfristig können mit dem Volocopter gänzlich neue, zunehmend autonome Mobilitätskonzepte angeboten werden, bei denen der individuelle sowie öffentliche Nahverkehr teilweise in die Luft verlagert wird. Die NASA hat hierzu eine Studie veröffentlicht, die den positiven Beitrag eines solchen Systems zur Behebung der täglichen Verkehrsprobleme im Silicon Valley aufzeigt.
Startschuss für bemanntes Testflugprogramm
Der Erstflug markiert den Beginn des Testflugprogramms mit dem Volocopter, das in drei Phasen durchgeführt wird. In der ersten Flugphase sind Flüge mit einer Geschwindigkeit von maximal 25 km/h bei niedriger Höhe vorgesehen. In der zweiten Testphase sollen Flugmanöver mit einer Fluggeschwindigkeit bis 50 km/h in mittlerer Höhe durchgeführt werden. Testflüge innerhalb der dritten Testphase dienen der Validierung des Systems in größeren Höhen und im vollständigen Geschwindigkeitsspektrum des VC200 bis 100 km/h.
Im Vorfeld der Erteilung der Zulassung hatte das e-volo-Team Erfahrungen bei über 100 unbemannten Testflügen gesammelt. Mithilfe einer professionellen Fernsteuerung führte das Team Belastungstests des Gesamtsystems, einzelner Baugruppen und einzelner Komponenten durch und schaltete u.a. Antriebsmotoren, Akkus sowie Flugsteuerungen im Flug aus. Auch speisten die Tester bei den Flügen Fehlinformationen von „defekten“ Sensoren ins Steuersystem ein und führten unbemannte Flüge bei turbulenten Wetterbedingungen durch.
Technische Beschreibung des Volocopters
Der Volocopter VC200 ist aus Faserverbundwerkstoffen in Leichtbauweise gefertigt und beherrscht neben dem Reiseflug die Fähigkeit zum senkrechten Starten und Landen sowie Auf-der-Stelle-Schweben. Die Schubkraft für den reinen Auftrieb erzeugen beim Volocopter 18 individuell und unabhängig angetriebene Rotoren mit jeweils zwei feststehenden Blättern. Im Unterschied zum Hubschrauber kann beim VC200 der Anstellwinkel der einzelnen Rotorblätter nicht verstellt werden. Die Größe der erzeugten Schubkraft wird einzig durch die Drehzahlen der einzelnen Rotoren bestimmt.
Durch geeignete Kombination der durch Drehzahlunterschiede der einzelnen Rotoren erzeugten Drehmomente um die Hochachse (Gieren) und senkrecht dazu (Nicken/Rollen) sowie durch Verändern des von allen Rotoren gemeinsam erzeugten Gesamtschubes, kann der Volocopter alle drei rotatorischen Freiheitsgrade (Nicken, Rollen, Gieren) und aufgrund der festen Ausrichtung der Rotoren einen translatorischen Freiheitsgrad (vertikal, „nach oben/unten“) direkt beeinflussen. In Kombination mit dem Lagewinkel kann er insgesamt jedoch Flugbewegungen zusätzlich indirekt auch horizontal („nach vorne/hinten“ und „nach rechts/links“) ausführen und beherrscht damit allen sechs möglichen rotatorischen und translatorischen Freiheitsgrade.
Das Fluggerät ist vollständig elektrisch angetrieben. Die Elektromotoren der 18 Antriebseinheiten werden von 9 unabhängigen Akkus versorgt. Der Leistungsbedarf beträgt im Schwebezustand bei einem Abfluggewicht von 450 kg je nach Luftdruck/Temperatur in etwa 50 kW.
Das Flugsteuerungssystem besteht aus mehreren vollständig unabhängigen Einheiten. Jede Flugsteuerungseinheit beinhaltet einen vollständigen Satz Lagesensorik, bestehend aus Druckmesser, Gyroskop, Beschleunigungsmesser und Magnetfeldmesser für alle drei Raumachsen. Jede Flugsteuerungseinheit ist für sich alleine in der Lage den VC200 vollständig zu kontrollieren. Dabei steuert der Pilot mit nur einer Hand alle Flug-Achsen intuitiv über Achs- und Drehbewegungen des Joysticks. Die Pilotenvorgaben für Steigen und Sinken erfolgen mit einem Daumen-Höhenregler. Zur Landung drückt der Pilot den Höhenregler einfach komplett nach unten, bis der Volocopter am Boden steht. Die Steuerung verlangsamt in Bodennähe automatisch das Sinken und der Volocopter setzt sanft auf.
Weitere Informationen auf der Webseite der e-volo GmbH
