Die Bedeutung und auch der Einsatz unbemannter Luftfahrzeuge nehmen stetig zu. In Zukunft könnten Frachtflugzeuge zunehmend vom Boden aus gesteuert werden. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat sich im Projekt Unmanned Freight Operations (UFO) mit der Integration dieser Flugzeuge in den bestehenden Luftverkehr beschäftigt.
„Vom Boden aus gesteuerte Frachtflugzeuge bieten einige Vorteile“, erklärt Dr. Annette Temme vom DLR-Institut für Flugführung. „Ihre Crews am Boden sind beispielsweise flexibler einsetzbar, da sie nicht an Bord von Langstreckenflügen mitreisen müssen, sondern das Fluggerät immer vom selben Ort aus bedienen können.“ So werden längere Flugzeiten und eine ausgewogene Verteilung der Arbeitsbelastung möglich.
Die DLR-Institute für Flugführung, Flugsystemtechnik, Kommunikation und Navigation, Luft- und Raumfahrtmedizin sowie die DLR-Einrichtung Lufttransportsysteme haben sich im Projekt UFO einer der wichtigsten Herausforderungen für den Betrieb der unbemannten Frachtflugzeuge angenommen: diese in den bestehenden, konventionellen Luftverkehr zu integrieren. Dafür erarbeiteten sie konkrete Lösungsansätze für den von der Flugsicherung kontrollierten Luftraum. So entstanden drei verschiedene Szenarien für die die Wissenschaftler neue Unterstützungssysteme, Verfahren und Technologien für Lotsen und Piloten entwickelten und validierten.
Die Szenarien
Die drei erarbeiteten Anwendungsszenarien umfassen den Transport von Werksgütern zwischen zwei Fabrikstandorten, den Langstreckenfrachttransport und den Hilfsgütertransport. Diese drei Beispiele unterscheiden sich vor allem in der Größe der eingesetzten Maschinen und der Länge der zurückzulegenden Strecken. „Die ausgewählten Szenarien decken ein breites Spektrum der verschiedener Fragestellungen der Integration in den Luftraum ab“, erklärt Temme die Auswahl.
Neben den technischen Herausforderungen an Kommunikation, Navigation und Überwachung sowie der Zustandsüberwachung des unbemannten Luftfahrzeugs flossen auch Human-Factors-Aspekte in die Untersuchung ein. Hier entwickelten die Wissenschaftler Ideen zur Unterstützung der Bediener und Lotsen. „Zusätzlich fanden wir in einem Workshop mit der Deutschen Flugsicherung heraus, dass die Überwachungsaufgaben eines Piloten am Boden generell Ähnlichkeit zum heutigen Aufgabenspektrum eines Fluglotsen haben“, berichtet Temme von den weiteren Ergebnissen.
Integration in den Luftraum
Die drei Szenarien ziehen bei der Integration in den Luftraum unterschiedliche Anforderungen nach sich. Für das Szenario des Hilfsgütertransports bietet sich als Überwachung ähnlich wie für bemannte Hilfsmissionen eine Separierung des Luftraums durch spezielle Korridore an. Hierbei werden die Luftfahrzeuge auf festgelegten Routen getrennt vom umgebenden Luftverkehr geführt. Beim Transport von Werksgütern kommt sowohl eine Zertifizierung und Zulassung für eine spezielle Transportaufgabe (EASA SORA SPECIFIC) als auch eine Integration in den konventionellen Luftverkehr in Betracht.
Langstreckenfrachttransporte dagegen können nur in den konventionellen Luftverkehr integriert werden. Hier wäre eine sektorlose Führung denkbar, bei der ein Lotse unbemannte Flugzeuge über einen längeren Streckenabschnitt überwacht. Hierbei könnten speziell geschulte Lotsen die Betreuung der unbemannten Flugzeuge übernehmen, die mit einem Piloten am Boden in Kontakt stehen. Dieser führt die entsprechenden Anweisungen der Lotsen aus.
Integration am Flughafen
Im Flughafennahbereich werden die unbemannten Luftfahrzeuge unter Berücksichtigung ihrer spezifischen Anforderungen in die An- und Abflugsequenz eingegliedert. Insbesondere an hochfrequentierten Flughäfen sollen dem konventionellen Flugverkehr keine Nachteile durch die unbemannten Frachtflugzeuge entstehen. Hierzu erweiterten die Wissenschaftler die Lotsenunterstützungssysteme so, dass der Lotse Besonderheiten des unbemannten Luftfahrzeugs erkennen kann und testeten diese. In einem Beispiel wurde dabei auf etablierte Schleppvorgänge zurückgegriffen. Wie beim normalen Verkehrsflugzeug wird das unbemannte Frachtflugzeug durch die Bodenkontrollstation an den Schlepperfahrer übergeben, von der Landebahn geschleppt, ent- und beladen, zur Startbahn geschleppt und dort an den Piloten übergeben.
„Das Projekt hat gezeigt, dass der unbemannte Langstreckenfrachttransport generell technisch und organisatorisch möglich ist“, freut sich Dr. Annette Temme. Bis zur tatsächlichen Durchführung unbemannter Frachtflüge sind noch viele offene Fragen, wie beispielsweise die Festlegung der Verantwortlichkeiten für Aktivitäten, die bisher ein Pilot vor Ort durchgeführt hat, oder die Sicherheit des Kommunikationsdatenlinks, zu klären. Dann aber wäre ihr Einsatz in absehbarer Zeit umsetzbar.
(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 20.12.2017 – NPO)
