L3.1 Unmanned Aerial Vehicles (UAV)

Leitung

Prof. Dr.-Ing. Uwe Klingauf
Leitung

TU Darmstadt
FG Flugsysteme/Regelungstechnik
Petersenstr. 30
64287 Darmstadt

Tel.: 06151 / 162490
Fax: 06151 / 165434
E-Mail: klingauf(at)fsr.tu-darmstadt.de

Thomas Gottmann
Stellvertr. Leitung

Airbus Defence and Space
Rechliner Strasse
85055 Manching

Tel.: +49 8459 81 79670
E-Mail: Thomas.Gottmann(at)airbus.com

Definition, Abgrenzung, Ziele

Definition

Der Fachausschuss "Unmanned Aerial Vehicles (UAV)" fasst alle System- und Projekt bezogenen DGLR-Aktivitäten auf dem Gebiet der Entwicklung, der Produktion und des Betriebes von UAV-Systemen und UAV-Subsystemen zusammen.

UAV-Systeme umfassen dabei - je nach militärischen oder zivilen Aufgabenstellungen - Bord- und Bodensysteme, deren Einsatzführung sowie die zugehörigen Nutzlasten. Sie bestehen aus den folgenden Teilsystemen/Hauptbaugruppen:

  • Unbemannte Fluggeräte (UAVs)
  • Bodenkontrollsystem
  • Startfahrzeug/-vorrichtung
  • Datenübertragungssystem
  • Landesystem/-vorrichtung
  • Bergefahrzeug/-vorrichtung
  • Instandsetzungsfahrzeug/-Vorrichtung
  • Diverse Hilfsvorrichtungen (z.B. Betankung, Stromversorgung, Hebevorrichtungen, Transportbehälter)

Die UAVs werden für die verschiedensten Anwendungen und Aufgaben eingesetzt, deren Umfang in Zukunft weiter wachsen wird. UAVs werden vornehmlich für Aufklärung, Erkundung, Zielortung und Bekämpfung eingesetzt, und zwar in unterschiedlicher Größe und Gestalt (Micro- und Mini-UAV, taktische UAV mittlerer Größe, hoch und ausdauernd fliegende UAV vom Typ MALE und HALE). Die Aufklärungsaufgabe kann je nach mitgeführter Nutzlast durch bildgebende Sensorik (z.B. CCD-Kamera, IR-Kamera, SAR) oder signalerfassende Sensorik (z.B. SIGINT, ELINT, Peiler, ABC-Abstandsanalyse) erfolgen, deren Ergebnisse via Datalink in Bodenkontrollstationen dargestellt und aus-/bewertet werden. Die UAVs können auch im Verbund oder als Schwarm eingesetzt werden. Die Bekämpfung erfolgt entweder mit den UAVs selbst oder durch mitgeführte, eingewiesene und selbstlenkende Flugkörper/ Bewaffnung.

Abgrenzung

Die UAVs selbst sind unbemannte, bordautonome Fluggeräte mit implementierter Sensorik (Zielsensorik, Lagereferenz), Intelligenz (Missionssoftware, Flugführung und Einsatzverhal-ten), Aktuatoren (Ruderstellsysteme, aerodynamische Steuerungsmittel) und Antrieb, welche über längere Zeit (z.B. mehrere Stunden) in der Luft verweilen und deren Missionen jederzeit im Fluge via Bodenkontrollstation und Datalink geändert sowie wiederholt eingesetzt werden können (bis auf einige Kampf-UAVs).

Die technologischen Herausforderungen bei der Entwicklung und Produktion liegen vor allem in der Integration sehr unterschiedlicher Fachdisziplinen zu einem auf kleinsten Raum zu realisierenden, zuverlässigen und effektiven Fluggerät. Für den Betrieb der UAVs liegt die Herausforderung vor allem in der Schaffung der Voraussetzungen, Nachweise und Eigen-schaften, welche für Zulassung, Eingliederung und Teilnahme am zivilen Luftverkehr notwen-dig sind.

Beispiele für UAV-Systeme sind:

  • CL-289
  • KZO (Kleinfluggerät Zielortung)
  • LUNA (luftgestützte unbemannte Nahaufklärungsausstattung)
  • Mini- und Micro-UAVs
  • MALE/HALE

Beispiele für UAV-Systemkomponenten sind:

  • Fluggerät
  • Bodenkontrollstation
  • Datalink
  • Start-/Landesystem
  • Wartungsfahrzeug
  • Bergevorrichtung
  • Antriebssystem
  • Nutzlasten

Beispiele für Fachdisziplinen sind:

  • Systemtechnik
  • Funktionsketten (z.B. Bildketten, Ziellokalisierung)
  • Aerodynamik, Flugmechanik, Flugphysik, Flugleistungen, Bahnmechanik
  • Flugführung, Flugregelung, Navigation
  • Flugeigenschaften und Flugversuchstechnik
  • Datenverarbeitung, SW-Architektur, Bedienoberflächen, Ergonomie
  • Missionsplanung und Auswertung
  • Datenübertragung, Datensicherheit, Datenkompression, Störfestigkeit
  • Entwurf und Konstruktion
  • Antriebstechnik
  • Nutzlasttechnik, Sensorfusion
  • EMV, Elektronik
  • Werkstoffe und Bauweisen
  • Tarntechnologie


Ziele

Die Arbeit des Fachausschusses L3.1 hat als Zielsetzung:

  • ein Forum zu bilden für den Austausch technisch wissenschaftlicher Ideen und Vorgehensweisen auf dem Gebiet der UAV-Systemtechnik
  • das Fachgebiet auf technischen Tagungen und Konferenzen zu vertreten, sowie den Fach-bezogenen Austausch, vor allem auf neuen Wissensgebieten durch eigene Veranstaltungen zu fördern
  • für die beteiligte Industrie, die Institute und die Bedarfsträgerseite ein Forum zu bilden, welches die technischen Schwerpunkte und Technologietrends identifiziert und für gemeinsame Probleme und Herausforderungen nach Lösungen sucht
  • den Nachwuchs an Fachingenieuren auf den verschiedenen Wissensgebieten und auf dem Gebiet der UAV-Systemtechnik zu fördern
  • Bedeutung, Stellenwert und Zukunftsfähigkeit der UAV-Systeme zu erhalten, auszubauen und deren allgemeine Akzeptanz zu fördern
  • die Wegbereitung, Anknüpfung und den Ausbau neuer Kontakte zur UAV-Gemeinde umzusetzen

Technische Unterteilung

Die technische Unterteilung der Aktivitäten des Fachausschusses L3.1 spiegelt sich in den beteiligten, unterschiedlichen Fachdisziplinen wider wie sie beispielhaft unter Punkt 2 aufgeführt wurden. Die UAV-Systemtechnik bildet dabei die Klammer für den Einsatz dieser Fachdisziplinen. Wegen des zum Teil hoch komplexen Zusammenwirkens der verschiedenen Komponenten und Verfahren in einem integrierten Gesamtsystem, kommt der Systemtechnik in allen UAV-Phasen eine herausragende Bedeutung zu.

  • UAV-Auslegung und UAV-Systemdefinition
  • UAV-System Engineering, -Spezifikation, -Entwicklung
  • UAV-Simulation (mathematische Modelle und Hardware in the Loop)
  • UAV-Systemintegration, -Test, -Flugversuche und –Systemnachweise
  • Betrieb, Logistik, Wartung (Integrated Logistic Support)
  • UAV-Systemeinbindung in übergreifende Operationen (System in Systemen)

Stand der Technik

Mit dem Aufbau der Bundeswehr und dem Eintritt der Bundesrepublik Deutschland in die NATO wurde auf den verschiedenen Technologiefeldern weitgehend der Anschluss der UAV-Systemtechnologie an die Weltspitzenleistung hergestellt. Auf einigen Gebieten konnte sowohl national als auch gemeinsam mit anderen europäischen Nationen Spitzenpositionen auf- und ausgebaut werden. Auf anderen Gebieten konnte der Anschluss nicht gehalten werden und muss hinzugekauft bzw. durch Beteiligung/Einbindung gelöst werden.

Bei den taktischen UAV werden und lassen sich nationale UAV-Projekte komplett selbst durchführen.

Bei den Mini- und insbesondere bei den Micro-UAVs wird erhebliches Neuland betreten, wo deutliche Innovationen und Investitionen erforderlich sind, um den internationalen Anschluss zu erreichen.

Bei den MALE- und HALE-Projekten sind heute die USA Vorreiter, sodass hier durch Kooperation oder durch eine gemeinsame europäische Anstrengung eine Beteiligung an diesem UAV-Segment erreicht werden kann.

Aktuelle Veranstaltungen, Literaturempfehlungen

Literaturempfehlungen

/1/ Haberfellner/Nagel/Becker/Büchel/von Massow
Systems Engineering
Methodik und Praxis
Herausgeber: W.F.Daenzer / F.Huber
Verlag Industrielle Organisation Zürich
ISBN 3-85743-986-6

/2/ Benjamin S. Blanchard / Wolter J. Fabrycky
Systems Engineering and Analysis
PRENTICE HALL, Englewood Cliffs, New Jersey 07632
ISBN 0-13-880758-2

/3/ Jane’s
“Unmanned Aerial Vehicles and Targets”
Edited by Kenneth Munson
ISBN 0 7 106 1257 5
www.janes.com


/4/ The Shephard Press LTD
“Unmanned Vehicles Handbook”
111 High Street, Burnham
Buckinghamshire SL1 7JZ, England
Erscheint jährlich
“Unmanned Vehicles Magazine”
www.shepard.co.uk
“UVonline”
www.uvonline.com


/5/ Peter van Blyenburg
UVS International
„UAVs: A Global Perspective“
86 rue Michel-Ange
75016 Paris, France
info@uvs-international.org

/6/ Office of the Secretary of Defense (USA)
“Unmanned Aerial Vehicles Roadmap 2002 – 2027”
December 2002

/7/ University of Bristol 2004
“UAVs Nineteenth International Conference”
29 March – 31 March 2004, Bristol, United Kingdom
Conference Papers
ISBN 0 86292 551 7

/8/ Steven Kosiak and Elizabeth Heeter
“Unmanned Aerial Vehicles – Current Plans and Prospects for the Future”
Washington, DC: Center for Strategic and Budgetary Assessments,
07/11/1997

/9/ Katrina Herrick
“2000 And Beyond – A UAV Forecast”
Oct 99 Vol 4 01/02/2000
www.uvonline.com

/10/ IQPC LTD
“UCAV Conference”
28th –29th October 2003, London
www.iqpc.co.uk

/11/ Blyenburg & Co
“UAVs a Vision of the Future”
Newsdesk Communication Ltd