Drohnen-Flugabbruchsysteme (FTS) bieten eine spezielle Notfallmaßnahme zur Beendigung des UAV-Flugs, wenn durch normale Steuerung, Notfallverfahren oder automatisierte Bergungsmaßnahmen keine sichere Eindämmung mehr gewährleistet werden kann. Diese Systeme können manuell oder autonom aktiviert werden und verfügen unter anderem über unabhängige Sender, Empfänger, Steuermodule, Schaltkomponenten sowie getrennte Strom- und Kommunikationswege.
Auf dieser Seite werden Anbieter von FTS für Drohnen vorgestellt, die zur Abschaltung des Antriebs, zur Deaktivierung der Flugsteuerung, zum kontrollierten Notabstieg und zur fallschirmgestützten Bergung dienen.
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Drohnen-Flugabbruchsysteme (FTS) bieten eine spezielle Möglichkeit, den Flug zu beenden, wenn ein unbemanntes Luftfahrzeug nicht mehr innerhalb akzeptabler Sicherheits- oder Eindämmungsgrenzen gehalten werden kann. Sie dienen eher als Notfallfunktion denn als routinemäßiger Bergungsmechanismus und sind für Situationen vorgesehen, in denen normale Steuerung, Notfallverfahren oder automatisierte Bergungsmaßnahmen keine angemessene Lösung bieten können.
Ein Flugabbruchsystem für UAVs kann vom Fernpiloten initiiert, automatisch ausgelöst oder für beide Modi ausgelegt sein. Je nach Architektur können die Komponenten eines Flugabbruchsystems ein bordeigenes Steuermodul, einen Flugabbruch-Empfänger, einen dedizierten Sender, Schalt-Hardware, entsprechend getrennte Stromversorgungsanlagen sowie einen separaten Kommunikationsweg umfassen. Bei der Systemauslegung muss nicht nur berücksichtigt werden, ob ein Flugabbruch befohlen werden kann, sondern auch die Zuverlässigkeit des Befehls, die Verhinderung einer unbeabsichtigten Aktivierung sowie das Verhalten des Fluggeräts nach Auslösung des Flugabbruchs.
Unterschiedliche Abbruchmethoden führen zu unterschiedlichen Sinkflugprofilen und Ergebnissen bei der Eindämmung. Die Auswahl hängt daher von der Konfiguration des Fluggeräts, der Antriebsarchitektur, den Betriebsbedingungen und der Entfernung ab, die das Fluggerät nach der Aktivierung noch zurücklegen kann.
„Beyond 22“-Flugabbruchsystem für Drohnen von Vixos.
Die Wirksamkeit einer Methode wird letztendlich durch die gesamte Flugbahn nach der Aktivierung und den daraus resultierenden Aufprall- bzw. Trümmerbereich bestimmt, nicht lediglich dadurch, ob Antrieb oder Flugsteuerung deaktiviert wurden.
Die Flugbeendigung kann Teil einer Eindämmungsstrategie sein, die darauf abzielt, zu verhindern, dass ein Luftfahrzeug angrenzende Bereiche mit höherem Risiko erreicht. Die Festlegung, wo die Beendigung erfolgen muss, erfordert die Berücksichtigung von Fluggeschwindigkeit, Höhe, Wind, Befehlsverzögerung, Erkennungszeit, Systemreaktionszeit und Flugbahn nach der Aktivierung. Aktuelle EASA-Unterlagen verknüpfen Eindämmungsanforderungen mit dem Einsatzvolumen, der Risikopufferzone am Boden und angrenzenden Gebieten.
Geofencing und Geocaging steuern die Flugbewegungen von Flugzeugen im Verhältnis zu geografischen Grenzen, erfüllen jedoch eine andere Funktion als der Flugabbruch. Die Grenzlogik kann das Flugzeug anweisen, anzuhalten, zu wenden, umzukehren oder innerhalb eines definierten Volumens zu verbleiben. Das FTS bietet eine weitere Notfallmaßnahme, wenn diese Maßnahmen die Eindämmung nicht aufrechterhalten können, insbesondere wenn Unabhängigkeit vom primären Navigations-, Flugsteuerungs- oder Leitsystem erforderlich ist.
Der Verlust der primären Befehls- und Kontrollverbindung (C2) erfordert nicht zwangsläufig eine sofortige Flugbeendigung. Ein UAS kann zunächst ein vordefiniertes Wart-, Rückkehr- oder Landeverfahren ausführen. Wenn die Sicherheitsarchitektur einen unabhängigen Notfallpfad vorschreibt, können ein dedizierter Sender und Empfänger für die Flugabbruchsteuerung die Abbruchfähigkeit aufrechterhalten, selbst wenn die primäre C2-Verbindung ausgefallen ist oder unzuverlässig geworden ist. Der Abbruchpfad muss selbst über eine ausreichende Verfügbarkeit für den vorgesehenen Betriebsbereich verfügen.
Ein „Flyaway“ kann entstehen, wenn Ausfälle der Navigation, Steuerung, Kommunikation oder des Antriebsmanagements das Luftfahrzeug daran hindern, seiner vorgesehenen Flugbahn zu folgen. Die Flugbeendigung bietet ein letztes Mittel zur Begrenzung der weiteren Flugbewegung, doch ihr Nutzen hängt davon ab, wo das Luftfahrzeug nach der Aktivierung absinken wird. Bei schnellen oder hochgleitenden Plattformen sind eine ausreichende Abbruchdistanz und ein ausreichender Sicherheitsabstand zum Boden besonders wichtig.
Ein autonomes Flugabbruchsystem kann Position, Höhe, Geschwindigkeit, Kurs und projizierte Flugbahn anhand vordefinierter Grenzwerte überwachen. Eine vorausschauende Auslösung kann die Abbruchsequenz einleiten, bevor eine Grenze physisch überschritten wird, und bietet so zusätzlichen Spielraum für die Verarbeitung und die Reaktion des Fluggeräts. Wo Unabhängigkeit erforderlich ist, sollten die Auslöselogik und die Positionsquelle angemessen von Systemen getrennt sein, deren Ausfall zum Verlust der Eindämmung führen könnte. Die Schwellenwerte müssen zudem verhindern, dass normale Manöver in der Nähe der Grenze des Betriebsvolumens eine unnötige Aktivierung auslösen.
Einsätzeaußerhalb der Sichtlinie (Beyond Visual Line of Sight, BVLOS) sind in höherem Maße von Kommunikation, Navigationsintegrität, bordseitiger Überwachung und vordefinierten Notfalllogiken abhängig als Einsätze, die unter ständiger direkter Beobachtung durchgeführt werden. Ein FTS kann eine unabhängige Notfall-Eindämmungsfunktion bereitstellen, wenn diese primären Maßnahmen die Bewegung des Fluggeräts nicht mehr kontrollieren können.
Wenn UAS in der Nähe von Menschen, Infrastruktur, Sperrgebieten oder anderen sensiblen Standorten eingesetzt werden, muss das Abbruchverhalten neben dem Risiko eines fortgesetzten Fluges berücksichtigt werden. Verbleibende horizontale Flugstrecke, Sinkgeschwindigkeit, Trümmerteile und der voraussichtliche Aufprallbereich können allesamt Einfluss darauf haben, ob eine vorgeschlagene FTS-Strategie einen angemessenen Sicherheitsnutzen bietet. Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass eine Flugbeendigung das Risiko verringert, es sei denn, der daraus resultierende Sinkbereich wurde ebenfalls bewertet.
Bei Lieferflügen kommen üblicherweise wiederkehrende Routen, Korridore oder Einsatzvolumina zum Einsatz. Eine automatisierte Überwachung kann Abweichungen von diesen Bereichen erkennen, während eine ferngesteuerte oder autonome Beendigung eine abschließende Reaktion auf schwerwiegendere Sicherheitsversagen darstellt. Die Beendigungslogik muss zudem berücksichtigen, an welcher Stelle entlang der Route das Fluggerät voraussichtlich absinken wird.
Inspektions-UAS werden häufig in der Nähe von Brücken, Türmen, Energieinfrastruktur, Industrieanlagen und anderen Anlagen eingesetzt. Eine Flugabbruchvorrichtung kann verhindern, dass sich ein schwerwiegender Ausfall zu einem umfassenderen Kontrollverlust ausweitet; ihre Aktivierung darf jedoch keine größere Gefahr für Mitarbeiter, Ausrüstung oder benachbarte Betriebsabläufe darstellen.
Starrflügler können aufgrund ihrer Restgeschwindigkeit und Gleitleistung noch weit über den Zeitpunkt der Antriebsabschaltung hinaus weiterfliegen. Eine wirksame Flugbeendigung hängt daher von der Flughöhe, den aerodynamischen Eigenschaften, dem Wind, dem Gelände, dem Steuerungsverhalten nach der Beendigung und der verfügbaren Sicherheitsdistanz sowie von der Funktionsweise des FTS selbst ab.
Flugabbruch-Empfänger von TUALCOM.
Schwerlast-UAS weisen eine höhere potenzielle Aufprallenergie auf und können Nutzlasten transportieren, die die Stabilität während eines Notabstiegs beeinträchtigen. Ihre Architektur zur Flugabbruchsteuerung erfordert daher möglicherweise eine genauere Berücksichtigung von Redundanz, Nutzlastsicherung, Abstiegsverhalten, Trümmerbildung und der Integration in Systeme zur Aufprallminderung.
Automatisierte UAS können wiederholte Einsätze mit begrenzter kontinuierlicher Pilotenunterstützung durchführen. Ein bordeigenes Modul zur Flugbeendigung kann parallel zur Zustandsüberwachung, zur Sicherheitslogik und zur Fernüberwachung eingesetzt werden, wobei der Systemstatus vor dem Start überprüft und während des Fluges überwacht wird. Eine zuverlässige Fehleranzeige, der korrekte Aktivierungsstatus sowie regelmäßige Funktionsprüfungen sind besonders wichtig, wenn die Automatisierung die Möglichkeiten für ein direktes Eingreifen des Bedieners einschränkt.
Relevante Rechtsvorschriften und technische Normen befassen sich mit der Eindämmung, der Architektur, der Verifizierung sowie der von Flugabbruch-Funktionen erwarteten Leistung.
Die Entwicklung konzentriert sich zunehmend darauf, die Flugunterbrechung vorhersehbarer zu gestalten, weniger von einem einzigen Kommunikations- oder Steuerungsweg abhängig zu machen und besser in umfassendere UAS-Sicherheitsfunktionen zu integrieren.
Diese Entwicklungen machen das Drohnen-FTS zu einem enger integrierten Bestandteil der Konzeption von Eindämmungs- und Notfallmaßnahmen, wobei der Schwerpunkt zunehmend auf Systemunabhängigkeit, vorhersehbarem Verhalten nach der Aktivierung und der gesamten Flugbahn nach der Beendigung liegt – und nicht mehr allein auf dem Beendigungsbefehl.
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