UAV Demonstrator - BIG I

Rotorcraft UAV - BIG I

 

Das Rotorcraft UAV - BIG I wurde für die Demonstration von neuartigen Flugführungskonzepten entwickelt.


Anforderungen an das Betriebskonzept:
  • gute Flug-Performance
  • sicherer Betrieb des Fluggeräts
 
  • ausreichend hohe Payload-Kapazität für Sensoren und Bordrechner
 
  • Onboard-Automation (verschiedene Autopilotenfunktionen inklusive Wegpunktnavigation)
 
  • Vorhandene Ausstattung (Datenlink, HMI, ...) zur Fernführung durch einen Menschen
 

 

Basis des UAV Demonstrators ist ein Modellhubschrauber der Firma XXL Modellhelikopter mit einem stabilen Aluminium-Chassis. Das Antriebssystem des Hubschraubers stellt eine Zwei-Wellenleistungsturbine der Firma JetCat dar. Zusätzlich Anbauten und Modifikationen des Fluggeräts wurde aus CFK gefertigt.


Technische Daten des BIG I
Rotordurchmesser: 2,6m
Leistung des Antriebs (Turbine): max. 8kW
Abfluggewicht (betankt, ohne Payload) ca. 19 kg
Maximales Abfluggewicht: ca. 25kg
Maximale Flugzeit (bei 6l Kerosin): 30 min

 

Der BIG I bei der Durchführung eines Testflugs

 

Kern des Demonstrators ist die eigens am Institut entwickelte Avionik-Box als Implementierungsgrundlage durchgeführter Forschungsarbeiten.

 

Liste der derzeitigen Avionikkomponenten
  • Embedded Rechner auf Basis des PC104 Standards:

Flight Control Computer

Rechner für die Aufnahme der Flugregelungs-algorithmen, Sensordatenauswertung und Kommunikation mit der Bodenkontrollstation

Missions
Management
Computer

Rechner für die Aufnahme von neuartigen Automationsfunktionen zur hochautomatisierten Flugführung und der Steigerung der Onboard-Autonomie
  • Flugzustands-Sensoren:

IMU

Kombiniertes Trägheitsnavigationssystem (NAV420 der Firma Crossbow) für die Erfassung der aktuellen Drehraten, Fluglage, Geschwindigkeit und Position des Fluggeräts.
SDSYS Zusätzliches Sensordatenerfassungssystem (SDSYS). Erfasst mittels eines Mikrocontrollers zusätzliche Informationen über den Flugzustand (Barometrische Höhe, Lufttemperatur, WOW) und den Versorgungszustand der Avionikkomponenten (Stromverbrauch, aktuelle Betriebsspannung).
  • Missionssensor:
EO-Kamera Schwenk und neigbare, elektro-optische Kamera mit einem digitalen Videolink für die Übertragen des Videostream vom UAV zur Bodenkontrollstation
  • Sonstiges
Datenfunk Robuster, serieller, bidirektionaler Datenlink für die Übertragung von Telecommand und Telemetrieinformationen zwischen dem UAV und der Bodenkontrollstation

 

Der BIG I mit Sicht auf die Avionikbox und das Antriebssystem:


 

Großer Wert wurde auf einen sicheren Betrieb des Demonstrators bei Flugversuchen gelegt. Das Sicherheitskonzept sieht einen Sicherheitspiloten vor, welcher eine permanente Sichtverbindung zum UAV sicherstellt und zu jedem Zeitpunkt des Fluges festlegt, ob das Fluggerät automatisch oder manuell gesteuert wird.

 

Technische Komponenten und Eigenschaften des Sicherheitskonzepts:
  • Trennung der Avionik- und RC-Systeme des Fluggeräts
 
  • Redundante Funkstrecke (auf unterschiedlichen Frequenzbändern) für die Übermittlung der Steuereingaben des Sicherheitspiloten
 
  • Redundante Stromversorgung der RC-Komponenten (Sevos) und der beiden Empfangsanlagen
 
  • Realisierung der Umschaltmöglichkeit von manueller Steuerung auf Automatik durch zwei kaskadierte COTS-Komponenten (Emcotec-DPSI)