Flugzeuge sicher landen mit E-Safe

Die Pilotin beziehungsweise der Pilot wird mitten im Flug ohnmächtig. Bei großen Verkehrsmaschinen kann der Kopilot beziehungsweise die Kopilotin das Steuer übernehmen. Aber bei kleineren Flugzeugen der sogenannten Allgemeinen Luftfahrt ist die Pilotin beziehungsweise der Pilot allein – also was tun? Dieser Frage gingen Arno Fallast und Andreas Hinze vom Institut Luftfahrt / Aviation der FH JOANNEUM gemeinsam mit Partnern aus der Industrie nach.

Der Flugzeugbauer Diamond Aircraft aus Wiener Neustadt stellte für die Forschungen ein zweimotoriges Flugzeug des Typs „DA 42“ zur Verfügung, das man zu diesem Zweck umrüstete. Die Hardware installierte die Firma TTTech Computertechnik. Mit an Bord waren auch Flugzeuggigant Airbus und die Universität Stuttgart. Gefördert wurde das Projekt im Rahmen der Programmlinie „Take-Off“ der Österreichischen Forschungsgesellschaft (FFG).

Navi für Flugzeuge

Ursprünglich war geplant, dass Hard- und Software die komplette Flugzeugkontrolle übernehmen. Das Flugzeug sollte vollautomatisch und vor allem sicher landen. „Unsere Teilaufgabe war es, die Software zu entwickeln, damit das Flugzeug zu einem passenden Flughafen oder Flugplatz hinfindet“, erklärt Arno Fallast. Was für ein Navigationssystem in einem Fahrzeug ein Kinderspiel ist, ist im Flugverkehr deutlich schwieriger umzusetzen. „Beim Navi gibt es ja nur bestimmte Straßen. Fahre ich bei einer Kreuzung also links oder rechts? Ein Algorithmus kann das schnell herausfinden“, sagt Arno Fallast. „In der Luft ist das anders, da gibt es keine Straßen. Es gibt unendlich viele Wege zum Flugplatz. Die Frage ist: Wie findet man den besten?“

Auch über den Wolken gilt es einige Hindernisse zu überwinden. Gesperrte Lufträume blockieren einerseits Teile der möglichen Flugwege. Andererseits müssen die Landschaft und die sogenannten Flugleistungen berücksichtigt werden, also Kurvenradien sowie Steig- und Sinkleistungen. „Wir berechneten Kurse, die rund um Hindernisse wie Berge herumführen“, erklärt Andreas Hinze. Die Software sollte bei der Routenwahl nicht nur die Entfernung zum Ziel berücksichtigen, sondern auch Wetter und Wind einkalkulieren. Denn bei der Wahl der richtigen Landebahn ist etwa die Windrichtung von immenser Bedeutung.

Testflug erfolgreich gelandet

Das System muss sehr schnell reagieren. Denn das Flugzeug benötigt nach dem Drücken des Panikknopfes sofort Steuerbefehle, sollte ein Pilot beziehungsweise eine Pilotin ohnmächtig werden. In rund zehn Sekunden muss die Software eine optimale Lösung gefunden haben, die der Flugsicherung über Funk gemeldet wird. Das Flugzeug fliegt dann den Kurs automatisch ab.

Erste Tests fanden im Forschungssimulator der FH JOANNEUM statt, anschließend erfolgte die Feuerprobe in Wiener Neustadt. „Nach simulierten Ausfällen ermittelte das Flugzeug „DA 42“ den Kurs und flog genau wie berechnet nach Hause“, erzählt Arno Fallast. Derzeit ist der Aufwand in einem kleinen Flugzeug noch viel zu groß. Man benötigt drei unabhängige Rechner, drei GPS-Empfänger sowie zahlreiche Sensoren und Aktoren, die die Ruder und Klappen betätigen. Immerhin: „Das System ist optimal geeignet, dem Piloten eine Route vorzuschlagen, wenn er sich beispielsweise verirrt hat“, sagt Andreas Hinze. An der weiteren Optimierung wird geforscht.