Das Studierendenprojekt IFSys

Das Studierendenprojekt IFSys am Institut für Luft- und Raumfahrt der Technischen Universität Berlin bietet Studierenden die Möglichkeit durch selbständiges Entwickeln eines unbemannten und automatisch steuernden Flugzeuges mit Bodenstation am gesamten Lebenszyklus eines komplexen Systems und seinem Betrieb beteiligt zu sein. Das Projekt wird von Prof. Dr.-Ing. Robert Luckner, sowie Christopher Ruwisch, M.Sc. vom Fachgebiet für Flugmechanik, Flugregelung und Aeroelastizität betreut, hauptsächlich jedoch von Studenten verschiedener Fachrichtungen in der Freizeit oder im Rahmen von Studien- und Abschlussarbeiten, durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung eines UAS (Unmanned Aerial System).

In der ersten Phase des Projekts wurde das Fluggerät konstruiert und gebaut. Im weiteren Verlauf wurde ein Konzept für einen Flugsteuerungsrechner und die Sensorik entwickelt und weitgehend umgesetzt. Zum jetzigen Zeitpunkt bietet das System die Möglichkeit bei einem manuellen ferngesteuerten Flug Sensordaten aufzuzeichnen und per Funkmodem an eine Bodenstation zu senden.

Als Abstraktion eines Seenotrettungseinsatzes wurde das Lokalisieren eines roten Objektes auf einer grünen Wiese als Zielmission definiert. Dazu soll das Flugzeug in einer Höhe von 70-100m ein Suchraster über einem vorgegebenem Gebiet abfliegen.


Der Versuchsträger

Der erste einsatzbereite Versuchsträger hat eine Spannweite von 4 m bei einer Leermasse von circa 11 kg. Er verfügt über einen elektrischen Motor mit 1,5 kW Leistung, welcher einen Druckpropeller antreibt. Er ist auf eine Fluggeschwindigkeit von 20 m/s ausgelegt. Die 5000 mAh-Litium-Polymer-Akkumulatoren ermöglichen eine Flugzeit von circa 25 Minuten. Das Flugzeug verfügt über zwei Leitwerksträger und ein umgekehrtes V-Leitwerk sowie schnell fahrende Hinterkantenklappen. Damit verfügt es über Direct-Lift-Control (DLC)-Eigenschaften.

Das Hardwarekonzept

Für automatische Flüge verfügt der Versuchsträger über ein Flugsteuerungssystem. Dieses besteht aus einem Flugsteuerungsrechner (Flight Control Computer - FCC), Sensoren zur Ermittlung von Lage, Position und Anströmbedingungen sowie Aktuatoren zur Anlenkung der Steuerflächen.

Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, ist zusätzlich zum FCC die manuelle Steuerung über ein Fernsteuerungssystem vorgesehen. Damit hat ein Sicherheitspilot am Boden jederzeit die Möglichkeit, die Kontrolle über das Fluggerät zu übernehmen.

Zur Überwachung des Fluges und des Fluggerätes sowie zur Vorgabe neuer Wegpunkte vom Boden aus ist eine Bodenstation vorgesehen. Neben der telemetrischen Erfassung der Zustandsdaten und deren Visualisierung können Low-Level- und High-Level-Befehle an den FCC übertragen werden. Zur Kommunikation wird ein 868 MHz Funkmodem verwendet.

Im weiteren Verlaufe des Projekts ist die Mitnahme einer Nutzlast - beispielsweise einer Kamera - bis zu circa 1 kg vorgesehen.

Bevor das System für automatische Flüge eingesetzt wird, werden zunächst umfangreiche SiL/HiL (Software in the Loop/Hardware in the Loop)-Tests durchgeführt, um nachzuweisen, dass das System entsprechend den zu erfüllenden Anforderungen reagiert.