Unbemannter elektrischer Multikopter absolviert an der Hochschule Karlsruhe erfolgreich einstündigen Testflug

Die Hochschule Karlsruhe gehört zu sechs Konsortiumsmitgliedern, die ein neuartiges Fluggerät, den so genannten Volocopter, entwickelt.

Er wird von einem Piloten gesteuert und im Gegensatz zu einem Helikopter wird er nicht von einem oder zwei, sondern von bis zu 18 horizontalen, elektrischen Rotoren angetrieben. Dadurch wird er ausgesprochen leise, umweltschonend und führt zudem zu einer signifikanten Senkung der Flugkosten. An der Hochschule Karlsruhe werden für das neuartige Fluggerät

Navigations- und Steuerungssystem entwickelt. „An diesen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten beteiligen wir unsere Studierenden, die so modernste Technologien und das selbstständige Arbeiten in interdisziplinären Teams kennenlernen“, so Projektleiter Professor Jürgen Walter an der Fakultät für Maschinenbau und Mechatronik der Hochschule. „Dabei geht es sowohl um ingenieurspezifische Entwicklungsarbeit und Berechnungen als auch um computergestützte Simulationen und Tests, auch mit unbemannten Flugobjekten.“ 

Ein solcher konnte an der Hochschule Karlsruhe nun sehr erfolgreich abgeschlossen werden. Über seine Bachelor-Thesis konnte Maximilian Ihle einen Rekord aufstellen: Der elektrisch betriebene Multikopter VC25-A – ein

25 kg schweres Modell mit insgesamt 18 elektrischen Motoren – blieb über eine Stunde stabil in der Luft stehen. Mit dem an der Hochschule entwickelten Steuerungssystem konnte also automatisch seine Position im Raum konstant gehalten werden. Dafür sorgten eine ausgeklügelte Regelung mit

14 Sensoren und die Verwendung von GPS-Signalen. Die Energie wurde dem Multikopter über ein Kabel zugeführt; es war also ein sogenannter Fesselflug auf dem Gelände der Hochschule, der mit Genehmigung des Regierungspräsidiums Karlsruhe durchgeführt werden konnte. 

Der Entwurf des Multikopters in Form eines 6-fachen Kleeblatts wurde gemeinsam mit Studierenden des Maschinenbaus als „Iron Bird“ entwickelt.

„Eigentlich fliegt so ein ‚eiserner Vogel‘ nicht“, so Professor Jürgen Walter, „sondern dient als Testaufbau in der Entwicklung von Luftfahrzeugen. Durch das gezielte ‚Spielen‘ mit verschiedenen Lösungsmöglichkeiten entstand aber ein ‚eiserner Vogel‘ aus Aluminium, der stundenlang in der Luft bleiben kann.“

Die Auswahl der Prozessoren und die hardwarenahe Programmierung erfolgten mit Studierenden aus der Mikrocomputertechnik in der Mechatronik. Für die Motorauswahl und die Verkabelung sorgte Jeromin Schwenk, Bachelorabsolvent der Mechatronik.

Die mehr als 100 000 Zeilen umfassende Software, die das Zusammenspiel der Motoren zur sicheren Navigation des Multikopters steuert, wurde vollständig von Jan Zwiener an der Hochschule Karlsruhe entwickelt. Seit Abschluss des Masterstudiums Geomatik an der Hochschule Karlsruhe arbeitet er dort als wissenschaftlicher Mitarbeiter und promoviert in Kooperation mit der TU Darmstadt. 

Die jetzt möglichen Forschungsarbeiten mit dem VC25-A bilden die Grundlage für einen sicheren Flug des bemannten Volocopters. Auf dem vorhandenen Versuchsträger können so Tests durchgeführt werden, die beispielsweise den Ausfall von Motoren durch Vogelschlag simulieren oder zum Einsatz besonders ausfallsicherer, redundanter Computersysteme für Motorsteuerung und Navigation führen. 

Eine wesentliche Aufgabe sieht dabei Professor Jürgen Walter in der Wissensweitergabe: „Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten haben einen Umfang angenommen, dass ich inzwischen häufig auch Vermittler der Forschungsergebnisse zwischen den beteiligten ‚Studierendengenerationen‘ bin.“