Unbemanntes hochfliegendes Solarflugzeug: HAP-alpha besteht wichtige Bodentests
Hochfliegende unbemannte Plattformen können langandauernd in der unteren Stratosphäre verbleiben und dort vielfältige Aufgaben im Bereich der Erdbeobachtung und Kommunikation erfüllen – von der Überwachung von Schifffahrtswegen bis hin zum Katastrophenmanagement oder der Bereitstellung von Internet. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat nun einen wichtigen Schritt in der Entwicklung eines eigenen hochfliegenden Solarflugzeugs erreicht: Vor kurzem wurde ein Standschwingungsversuch an der innovativen hochfliegenden Plattform „HAP-alpha“ durchgeführt. Die umfangreiche Bodenerprobung fand am Nationalen Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme des DLR in Cochstedt statt. Weitere Tests folgen, und eine erste Flugerprobung in bodennahen Höhen ist in Abhängigkeit von idealen Wetterbedingungen bis kommendes Jahr vorgesehen.
„Mit HAP-alpha zeigt das DLR seine umfassende Systemkompetenz ein neues innovatives Luftfahrzeug vollständig zu entwerfen, zu entwickeln und zu betreiben unter Einbeziehung aller Disziplinen“, erklärt DLR-Bereichsvorstand Luftfahrt Dr. Markus Fischer. „Damit engagieren wir uns in einem wichtigen Innovationsfeld, um den Technologie- und Wirtschaftsstandort Deutschland zu stärken und um unseren öffentlichen Stakeholdern neue Perspektiven in der Zusammenarbeit und im Wissensaustausch zu eröffnen.“
Die HAP-alpha ist eine hochelastische, solarbetriebene Flugplattform in extremer Leichtbauweise, die mit einem Gesamtgewicht von nur 138 Kilogramm bei einer Spannweite von 27 Metern am DLR-Standort Braunschweig gefertigt wurde. Das Ziel des DLR-eigenen Projekts ist es, eine hochfliegendes unbemanntes Solarflugzeug zu entwickeln, zu bauen und zu betreiben. Es soll als Test-Plattform bis in die untere Stratosphäre auf etwa 20 Kilometer Höhe fliegen. Dort sollen Sensorsysteme und Systemtechnologien für den langandauernden Einsatz auf einer hochfliegenden Plattform erprobt werden.
Wichtiger Test für Flugtauglichkeit absolviert
Der nun absolvierte Standschwingungsversuch (GVT – Ground Vibration Test) ist ein wichtiger Test, um das Schwingungsverhalten von Flugzeugen zu untersuchen. Ziel ist es, kritische Schwingungen zu identifizieren, die während des Fluges oder beim Start-/Landezyklus auftreten können. Damit wird festgestellt, ob das Flugzeug sicher ist und damit seine Flugtauglichkeit erlangt. Der erfolgreiche GVT markiert einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu ersten Flugversuchen, die in Abhängigkeit von idealen Wetterbedingungen bis kommendes Jahr vorgesehen sind und sich auf erste grundlegende Flugmanöver in niedriger Höhe beziehen.
„Der erfolgreiche Ground Vibration Test ist ein bedeutender Schritt in der Entwicklung unserer hochfliegenden Plattform“, sagte Julian Sinske vom DLR-Institut für Aeroelastik, das den GVT durchgeführt hat. „Er zeigt, dass wir auf dem richtigen Weg sind, die komplexen aeroelastischen Herausforderungen zu meistern und die Plattform für den Flug vorzubereiten.“
Während des jetzt erfolgten Standschwingungsversuchs wurden zahlreiche Sensoren eingesetzt, um die dynamischen Eigenschaften der Plattform zu erfassen. Die Plattform wurde mit elektro-mechanischen Schwingern angeregt, damit ihre Schwingungscharakteristika identifiziert werden können. Eine besondere Herausforderung des GVT am Fluggerät High Altitude Platform war die sehr leichte und damit auch sehr flexible Bauweise.
Die gewonnenen Daten werden nun genutzt, um die Simulationsmodelle zu aktualisieren und das Flugverhalten noch präziser vorauszusagen – insbesondere bei Manövern, Turbulenzen und Windböen. „Damit kann sich das Projektteam nun den anstehenden Gesamtsystemtests widmen, die den Abschluss der Bodenerprobung markieren und die anschließende Flugerprobung ermöglichen“, ergänzt HAP-Projektleiter Florian Nikodem vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik.
Erprobung von Sensorsystemen und Systemtechnologien
Das DLR verfolgt mit HAP-alpha das Ziel, umfassendes Know-how für die Entwicklung leistungsfähiger, hochfliegender Solarflugzeuge aufzubauen. Weiterhin wird mit dem HAP-alpha eine Trägerplattform zur Erprobung von Sensorsystemen und Systemtechnologien unter realen Einsatzbedingungen in der unteren Stratosphäre aufgebaut. Neben der Plattform selbst entwickelt das DLR zwei Sensorsysteme zum Einsatz auf dem HAP-alpha sowie optimierte Auswertungsverfahren.
Bei den Sensorsystemen handelt es sich um ein hochauflösendes Kamerasystem (MACS-HAP – Modular Aerial Camera System High Altitude Platform) und ein Radar mit synthetischer Apertur (HAPSAR – High Altitude Platform Synthetic Aperture Radar). Das DLR leistet damit umfassende Arbeiten auf dem Weg zu nachhaltigen, langlebigen Hochfliegerplattformen, die künftig eine Vielzahl von Anwendungen in der Erdbeobachtung, im Umweltmonitoring und der Kommunikation ermöglichen.
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