Ein unbemanntes Fluggerät für die Stadt

Studierende der RWTH Aachen haben die Aufgabe der diesjährigen NASA/DLR Design Challenge am besten gemeistert. Mit ihrem Luftfahrtzeugsystem “Urban Ray” belegten sie Platz 1.

Auf Bestellung vollautomatisch ein Päckchen quer durch die Stadt aus der Luft erhalten. Das ist die Vision, für die die NASA/DLR Design Challenge in diesem Jahr innovative Lösungen suchte. Sieben Studierendenteams zeigten Ende August 2020 in Hamburg beim finalen Symposium des deutschen Wettbewerbsteils mit Kreativität und vielfältigen Ideen, wie die Zukunft der Logistik in urbanen Räumen per unbemannter Luftfahrzeuge, Paketstationen und Landeplattformen aussehen kann. Mit dem ersten Platz prämierte die Jury des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) das Konzept Urban Ray der RWTH Aachen. Es folgten die Universität Stuttgart mit aERO auf Platz zwei und die TU-München mit Mercurius auf Platz drei.

Paketdrohne in 120 Metern Höhe
Die Herausforderung des Wettbewerbs in diesem Jahr war ein effizientes und stadttaugliches unbemanntes Fluggerät samt Bodenstationen, Bodenlogistik, Sicherheitskonzept und Geschäftsmodell zu entwickeln. Dabei mussten die Studierenden berücksichtigen, dass ihre Paketdrohne kleine Päckchen von bis zu 2,5 Kilogramm in eine Entfernung von bis zu 15 Kilometern direkt befördert und dabei auch bei Seitenwind sicher auf sehr beschränkten Plattformen starten und landen kann. Die Flughöhe wurde auf 120 Meter angesetzt, einem Teil des städtischen Luftraums, der bisher weitgehend ungenutzt ist und damit vielfältige Möglichkeiten für unbemannte Fluggeräte bei entsprechend zusätzlicher Regulierung ermöglicht.

Urban Ray – Das Luftfahrtzeugsystem der RWTH Aachen
Das Konzept Urban Ray der RWTH Aachen besteht aus einem vollautonomen, elektrischen UAS (unbemanntes Luftfahrtzeugsystem) in Blended-Wing-Body-Konfiguration, das über einen getrennten Antrieb (Rotoren) für den Schwebeflug und den Vorwärtsflug verfügt. Dies ermöglichte dem Team eine innovative, schubbasierte Lösung für die Flugsteuerung zu entwickeln, bei dem auf herkömmliche Steuerflächen verzichtet wird. Weiterhin kombiniert das Design ein Fallschirmsystem mit einer stoßabsorbierenden Struktur aus Schaumstoff, um die hohen Sicherheitsanforderungen für den Einsatz eines solchen Systems in innerstädtischen Gebieten zu erfüllen. Die vertikale Start- und Landefähigkeit ermöglicht zudem den Einsatz von kleinen Plattformen bei gleichzeitig hoher Reisegeschwindigkeit. Für den Aufbau eines dichten und anpassungsfähigen Netzwerks wurde deshalb eine modulare Plattformfamilie entwickelt. Diese beinhaltet eine einfache, faltbare Plattform bis hin zu einem zentralen Hub, der über ein vollautomatisiertes System zur Paketbeladung, -lagerung samt Batteriewechsel verfügt. Urban Ray soll im Rahmen eines Pay-per-Use-Modells als Dienstleistung für Paketlogistikunternehmen und weitere Kunden, die beispielsweise Konsumgüter oder Gesundheitsprodukte verkaufen, angeboten werden.

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Von Chang Cao, RWTH Aachen University

01.09.2020