Viele Experten erhoffen sich von einem intensiveren Luftverkehr über urbanen Ballungsräumen eine Entlastung des Straßenverkehrs. Und tatsächlich wird das schon in naher Zukunft Realität sein. Ein neues DLR-Konzept für den urbanen Luftraum, macht es möglich.
Neues DLR-Konzept für den Luftraum über Städten: Wie Paketdrohnen und Lufttaxis flexibel den gleichen Luftraum nutzen können
Die Fortschritte bei unbemannten Fluggeräten und kleinen, senkrecht startenden und landenden Lufttaxis werden wohl dafür sorgen, dass über unseren Städten noch lebendiger wird als bisher. Speziell der bislang unkontrollierte Luftraum unter 762 Meter muss in das System der Flugsicherung einbezogen werden. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) legen nun ein Konzept vor, der in diesem Segment des Luftraums reibungsloses Fliegen möglich machen soll.
DLR-Experten präsentieren Konzept für urbanen Luftraum
„Kern des Konzepts ist eine flexible Bewertung jedes einzelnen Fluggeräts nach technischer Ausstattung und Größe“, sagt Dr. Dagi Geister, die am DLR-Institut für Flugführung die Fachgruppe Unbemannte Luftfahrzeugsysteme leitet. „Die in Bezug auf Navigationssystem, Detect and Avoid sowie Kommunikation-und Überwachungsfähigkeit gut technisch ausgestatteten Drohnen dürfen zahlreich in einem betrachteten Luftraumsegment fliegen. Kommen andernorts Drohnen mit weniger leistungsfähiger Technik zum Einsatz, sind nur wenige Flugbewegungen in großem Abstand erlaubt.“ Im neuen Konzept können aber alle Luftraumteilnehmer fliegen, unabhängig von ihrer technischen Ausstattung.
Zukünftig sollen unbemannte und bemannte Fluggeräte nebeneinander den urbanen Luftraum nutzen. Das DLR hat dazu Lösungen in einem wegweisenden Konzept vorgelegt. (#1)
Das DLR-Konzept erschien unter dem Titel „Blueprint Concept for Urban Airspace Integration“. Praktische Tests sollen im Rahmen des DLR-Projekts „City-ATM“ erfolgen. Im Prinzip geht es darum, jeden Luftfahrzeug einen sicheren Flugweg zuzuweisen. Das verhindert kritische Situationen und sorgt dafür, dass kritische Infrastrukturen und sensible Orte umflogen werden.
DLR-Konzept umgibt Luftfahrzeuge mit virtueller Sicherheitszone
Das computergestützte Leitsystem der Flugsicherung ordnet jedem Fluggerät ein virtuelles, mehrdimensionales Polygon zu. Dessen Größe richtet sich nach der Größe des Luftfahrzeugs sowie nach der seiner technischen Ausstattung. Je schlechter diese Ausrüstung ist hinsichtlich Navigation, Kommunikation und der Fähigkeit, andere Luftfahrtzeuge aufzufassen und auf sie zu regieren, desto größer ist dieses virtuelle Polygon. Umgekehrt ist dieses Polygon je kleiner, desto besser das betreffende Fluggerät ausgerüstet ist. Der Luftraum selbst wird in dreidimensionale Zellen aufgeteilt.
Das Polygon legt somit eine Schutzzone um das Fluggerät fest. Im Rahmen des DLR-Konzepts könnte es also sein, dass einer Kameradrohne ein großes Polygon zugeordnet wird. Dadurch wäre in den Zellen, die diese Drohne durchfliegt, nur wenig Platz für andere Luftfahrzeuge
Auf der anderen Seite würde besser ausgerüsteten Fluggeräten, einem konventionellen Hubschrauber etwa, ein kleineres Polygon zugewiesen. Eine Luftraumzelle könnte dann in einem bestimmten Zeitraum entweder von wenigen Luftfahrzeugen mit eingeschränkter Ausstattung und geringer Leistung oder von deutlich mehr leistungsfähigeren Fluggeräten benutzt werden.
Im DLR-Konzept für urbane Lufträume kann eine Luftraumzelle innerhalb eines Zeitintervalls entweder von wenigen Luftfahrzeugen mit geringer Performance oder von mehreren Luftfahrzeugen mit hoher Performance verwendet werden. Entsprechend größer oder kleiner fallen die Sicherheitsabstände aus. (#2)
Wie das DLR-Konzept Unfallwahrscheinlichkeit senkt
Im bodennahen Luftraum über Städten finden sich zahlreiche sensible Zonen. Dazu zählen Industrieanlagen, Bahnhöfe, Kraftwerke und Stromverteiler, aber auch Wohngebiete oder große Menschenansammlungen. Sie dürfen nur eingeschränkt oder überhaupt nicht überflogen werden. Das DLR-Konzept beruht auf einer Luftraumsegmentierung nach Position, Zeit, Ausrüstungsgrad und Leistungsfähigkeit. Hinzu kommen Kriterien wie geographische Beschaffenheit oder das Auftreten von Sichtflug-Verkehr.
Also wollen die DLR-Experten einen so genannten U-Space-Service einrichten, der den urbanen Luftraum oder U-Space zentral verwaltet. Wer sein Flugzeug oder seine Drohne beim U-Space-Service anmeldet, erhalt einen vorab simulierten und möglichst risikoarmen Flugweg zugewiesen. Kritische Bereiche am Boden und bereits stark besetzte Zonen in der Luft werden so vermieden. Diese Vorab-Simulation soll helfen, die Wahrscheinlichkeit von unerwünschten Überflügen, kritischen Begegnungen und Kollisionen möglichst weit nach unten zu drücken.
Bildnachweis: © Titelbild: Shutterstock-Mopic, #1 DLR (CC-BY 3.0), #2 DLR
