Die Mobilität am Himmel soll zukünftig durch autonom fliegende Verkehrsflugzeuge geprägt sein. Um das Vertrauen der Passagiere für eine Steuerung ohne Pilot zu gewinnen, können integrierte, autonome Rettungssysteme einen Beitrag liefern. Aufbauend auf dem Lufttaxi-Entwicklungsprojekt Silent Air Taxi der RWTH Aachen wurde das Flugzeug-Strukturkonzept vom Sicherheitssystem ausgehend neu entworfen. Beim Silent Air Taxi wird nun im Notfall die Kabine gleichzeitig als Rettungseinheit genutzt und vom Rumpf getrennt. Im Notfall gelangen dann die Passagiere sicher zur Erde zurück. Die Vielfalt der Faserverbunde stellt hierfür zahlreiche Möglichkeiten und Lösungen für einen innovativen Hochleistungsleichtbau bereit.
Trennung erwünscht
Bisher existieren für Ultraleichtflugzeuge sogenannte Gesamtrettungssysteme, engl. Ballistic Recovery Systems. Der Pilot kann in einer Notlage einen Rettungsfallschirm mit einer Rakete abschießen, an welchem das gesamte Flugzeug samt Insassen zu Boden sinkt. Der Unterschied zu dem hier vorgestellten Rettungssystem liegt in der Zweiteilung des Flugzeugs zwischen Kabinenkapsel und Rumpf mit seinen Tragflächen. Ist eine Notlandung aufgrund eines Zwischenfalls im autonomen Steuerungssystem erforderlich, wird das Kabinenteil von den übrigen Flugzeugkomponenten getrennt. Automatisch werden die Passagiere vor direkten Gefahrenquellen wie Kraftstoff, Motor und Propellern geschützt. Gleichzeitig reduziert sich das Strukturgewicht der Rettungseinheit um mehr als 80%. Anstelle eines Fallschirms kommt ein Gleitschirm zum Einsatz, der die Sinkgeschwindigkeit des Moduls verringert und zu einer besseren Steuerung beiträgt. Um den Aufprall zu reduzieren, wird zusätzlich kurz vor der Landung der integrierte Bodenairbag aktiviert. Auch der Rumpf wird sicher per Schirm zur Erde gebracht, muss aber nicht den Anforderungen an eine sichere Landung genügen.
Der Mix macht’s!
Drei Fertigungskonzepte finden Anwendung, um leichte, aber robuste Strukturen zu realisieren. Die Rumpfstruktur bildet ein Fachwerk aus pultrudierten CFK-Rohren und ermöglicht hierbei einen extremen Leichtbau bei günstigen Produktionskosten. Die Flügelstruktur basiert auf einem durch Wickeln einfach herzustellenden Rohrholmkonzept. Eine Änderung der inneren Dicken am Rohr erlaubt es zudem, mit geringem Aufwand die Steifigkeit anzupassen, ohne dessen äußere Geometrie zu verändern. Das Kabinensegment, die Sicherheitskapsel für die Passagiere, erfüllt die Crashanforderungen im Falle einer ungewollten Landung. Dafür kommen nach dem Resin-Transfer-Moulding-Verfahren hergestellte verklebte Schalen aus carbonfaserverstärktem Kunststoff zum Einsatz.
Im vorgestellten Konzept entfallen so lediglich 200kg auf die Kabine und etwa 900kg auf die restliche Struktur, womit die Rettungseinheit am Boden geringeren Lasten ausgesetzt ist.
Die Einführung eines modularen Aufbaus reduziert weiterhin die Turnaround-Zeit autonomer Flugzeuge. So kann je nach Verwendungszweck das Kabinenmodul zum Transport von Gütern durch ein Nutzlastelement getauscht werden. Auch die Wartung sonst schwer zugänglicher Komponenten wird schnell und einfach ermöglicht. Die Individualität wiederum kann durch personalisierte Passagiermodule erreicht werden.
