Autonome Frachtdrohne ALAADy fliegt mit Künstlicher Intelligenz

Luftfahrtexperten der Europäischen Kommission prognostizieren, dass bis 2050 immer mehr autonome Drohnen Luftfracht transportieren werden. Was diese technisch realisierbar, zuverlässig, sicher und gleichzeitig wirtschaftlich werden lässt, erforscht das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in seinem Projekt Automated Low Altitude Air Delivery (ALAADy).

Die zu erforschende autonome Frachtdrohne ist mit einer Tonne Nutzlast und zweieinhalb Tonnen Eigengewicht vergleichsweise groß und in einer Flughöhe von bis zu 150 Metern unterwegs. Sieben Institute des DLR beschäftigen sich seit Februar 2016 mit dem Konzept der ALAADy-Drohne und den Rahmenbedingungen, unter denen sie sich im Luftraum bewegt – und die sind komplex. Die Frachtdrohne muss zuverlässig fliegen, ihrem Auftrag optimal dienen, sich wirtschaftlich rechnen und sie darf niemanden gefährden.

Aufgrund der erforderlichen Sicherheitsnachweise der Europäischen Agentur für Flugsicherheit (European Aviation Safety Agency, EASA) für den Einsatz von Drohnen stand für das Projekt früh fest: Wird eine Zertifizierung vergleichbar mit der bemannten Luftfahrt angestrebt, lohnt sich eine solche Drohne nicht. „Mit den Kosten der Nachweisführung für Entwicklung, Konstruktion, Herstellung und Wartung würde sich der Business Case nicht rechnen“, fasst ALAADy-Projektleiter Johann Dauer vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik zusammen. Statt in Zuverlässigkeit des Fluggeräts wie in der bemannten Luftfahrt zu investieren, entschieden die Projektverantwortlichen, das Risiko des Drohnenbetriebs zu minimieren. Die ALAADy-Drohne soll zum Beispiel auf geringer Höhe den üblichen Verkehr umfliegen und dicht besiedelte Gebiete meiden. Der skalierte Prototyp, ein Tragschrauber mit 450 Kilogramm Gewicht und rund 20 Kilogramm Nutzlast, wird im Augenblick in einem Schwesterprojekt aufgebaut, um die Konzepte mit praktischen Flugversuchen zu untermauern.

Algorithmen sollen sicheren Flug der Frachtdrohne ermöglichen

„Für den Flug haben wir Algorithmen entwickelt, mittels deren die Drohne automatisch alles Kritische meidet und überwacht, ob sie sich in eine riskante Situation begibt“, erklärt Projektleiter Dauer. Mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) soll sie beispielsweise Siedlungen selbstständig ausweichen und ständig sicherstellen, dass sie gegen keine Betriebsannahmen der Nachweisführung verstößt. Andernfalls soll sie die Mission autonom stoppen und den Flug sicher beenden.

Automated Low Altitude Air Delivery (ALAADy), Drohne, Luftfracht
Automated Low Altitude Air Delivery (ALAADy), Drohne, Luftfracht
Automated Low Altitude Air Delivery (ALAADy), Drohne, Luftfracht

Marktanalysen haben der ALAADy-Frachtdrohne vielfältige Einsatzmöglichkeiten attestiert: Sie kann unter anderem Hilfsgüter in schwer oder gar nicht zugängliche Katastrophengebiete sowie Ersatzteile oder zeitkritische Komponenten zwischen Industriestandorten transportieren.

Automated Low Altitude Air Delivery (ALAADy), Drohne, Luftfracht
Automated Low Altitude Air Delivery (ALAADy), Drohne, Luftfracht
Automated Low Altitude Air Delivery (ALAADy), Drohne, Luftfracht

Neben dem ersten Flugbetrieb des Prototyps ist die Analyse der entwickelten Algorithmen der KI die nächste Forschungsaufgabe. Derzeit werden alle Komponenten in eine Simulationsumgebung integriert, am Ende soll die Drohne von einem Piloten am Simulator gesteuert werden. Zudem geht es um die Frage, ob sich Verkehrsflughäfen in das Konzept integrieren lassen, Frachtdrohnen auf den vorhandenen Runways starten können oder eigene benötigen, oder ob für sie grundsätzlich eigene Flughäfen notwendig sind. „Am Ende des Projekts werden wir wissen, ob – oder mit welchen Eigenschaften – die Frachtdrohne sicher und kostentechnisch sinnvoll ist“, sagt Dauer.

Text von Marion Frahm
Visualisierungen: DLR