DLR-Solarflugzeug: HAP-alpha besteht wichtige Bodentests

Foto: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
Eine besondere Herausforderung des „Ground Vibration Tests“ am Fluggerät „High Altitude Platform“ stellte war die sehr leichte und damit auch sehr flexible Bauweise dar. Die extreme Leichtbauweise, ermöglicht eine Spannweite von 27 Metern bei einem Gesamtgewicht von nur 138 Kilogramm. Die Tragflächen des Fluggeräts sind für die Tests noch nicht bespannt, so dass hier im Bild die tragenden Strukturen zu sehen sind.
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat einen bedeutenden Meilenstein bei der Entwicklung seines hochfliegenden Solarflugzeugs HAP-alpha erreicht. Nach erfolgreichen Bodentests folgt die erste Flugerprobung in den kommenden Monaten.

Hochfliegende unbemannte Plattformen können langandauernd in der unteren Stratosphäre verbleiben. Ein Vorteil, um dort vielfältige Aufgaben bei der Erdbeobachtung und Kommunikation zu erfüllen. Beispiele sind Schifffahrtswege zu überwachen, Katastrophen zu managen oder Internet bereitzustellen. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat nun einen wichtigen Schritt in der Entwicklung eines eigenen hochfliegenden Solarflugzeugs erreicht. Vor kurzem wurde ein Standschwingungsversuch an der innovativen hochfliegenden Plattform „HAP-alpha“ durchgeführt. Die umfangreiche Bodenerprobung fand am Nationalen Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme des DLR in Cochstedt statt. Weitere Tests folgen, und eine erste Flugerprobung in bodennahen Höhen ist in Abhängigkeit von idealen Wetterbedingungen bis kommendes Jahr vorgesehen.

Systemkompetenz und Innovationskraft des DLR

„Mit HAP-alpha zeigt das DLR seine umfassende Systemkompetenz ein neues innovatives Luftfahrzeug vollständig zu entwerfen, zu entwickeln und zu betreiben“, erklärt DLR-Bereichsvorstand Luftfahrt Dr. Markus Fischer. „Damit engagieren wir uns in einem wichtigen Innovationsfeld, um den Technologie- und Wirtschaftsstandort Deutschland zu stärken und um unseren öffentlichen Stakeholdern neue Perspektiven in der Zusammenarbeit und im Wissensaustausch zu eröffnen.“

Technische Details und Zielsetzung des Projekts

Die HAP-alpha ist eine hochelastische, solarbetriebene Flugplattform in extremer Leichtbauweise. Die Plattform mit einem Gesamtgewicht von nur 138 Kilogramm bei einer Spannweite von 27 Metern wurde am DLR-Standort Braunschweig gefertigt. Das Ziel des DLR-eigenen Projekts ist es, eine hochfliegendes unbemanntes Solarflugzeug zu entwickeln, zu bauen und zu betreiben. Es soll als Test-Plattform bis in die untere Stratosphäre auf etwa 20 Kilometer Höhe fliegen. Dort sollen Sensorsysteme und Systemtechnologien für den langandauernden Einsatz auf einer hochfliegenden Plattform erprobt werden.

Wichtiger Test für Flugtauglichkeit von HAP-alpha absolviert

Der nun absolvierte Standschwingungsversuch (GVT – Ground Vibration Test) ist ein wichtiger Test, um das Schwingungsverhalten von Flugzeugen zu untersuchen. Ziel ist es, kritische Schwingungen zu identifizieren, die während des Fluges oder beim Start-/Landezyklus auftreten können. Damit wird festgestellt, ob das Flugzeug sicher ist und damit seine Flugtauglichkeit erlangt. Der erfolgreiche GVT ist wichtig für erste Flugversuche, die bei idealen Wetterbedingungen bis kommendes Jahr vorgesehen sind und sich auf erste grundlegende Flugmanöver in niedriger Höhe beziehen.

Bedeutung des Ground Vibration Tests für die Plattform

„Der erfolgreiche Ground Vibration Test ist ein bedeutender Schritt in der Entwicklung unserer hochfliegenden Plattform“, sagte Julian Sinske vom DLR-Institut für Aeroelastik, das den GVT durchgeführt hat. „Er zeigt, dass wir auf dem richtigen Weg sind, die komplexen aeroelastischen Herausforderungen zu meistern und die Plattform für den Flug vorzubereiten.“

Sensoren und Herausforderungen beim GVT

Während des jetzt erfolgten Standschwingungsversuchs wurden zahlreiche Sensoren eingesetzt, um die dynamischen Eigenschaften der Plattform zu erfassen. Die Plattform wurde mit elektro-mechanischen Schwingern angeregt, damit ihre Schwingungscharakteristika identifiziert werden können. Eine besondere Herausforderung des GVT am Fluggerät High Altitude Platform war die sehr leichte und damit auch sehr flexible Bauweise.

Auswertung der Daten und nächste Schritte

Die gewonnenen Daten werden nun genutzt, um die Simulationsmodelle zu aktualisieren und das Flugverhalten noch präziser vorauszusagen. Dies gilt insbesondere bei Manövern, Turbulenzen und Windböen. „Damit kann sich das Projektteam nun den anstehenden Gesamtsystemtests widmen, die den Abschluss der Bodenerprobung markieren und die anschließende Flugerprobung ermöglichen“, ergänzt HAP-Projektleiter Florian Nikodem vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik.

Erprobung von Sensorsystemen und Systemtechnologien für das Solarflugzeug

Das DLR verfolgt mit HAP-alpha das Ziel, umfassendes Wissen für die Entwicklung leistungsfähiger, hochfliegender Solarflugzeuge aufzubauen. Weiterhin wird mit dem HAP-alpha eine Trägerplattform zur Erprobung von Sensorsystemen und Systemtechnologien unter realen Einsatzbedingungen in der unteren Stratosphäre aufgebaut. Neben der Plattform selbst entwickelt das DLR zwei Sensorsysteme zum Einsatz auf dem HAP-alpha sowie optimierte Auswertungsverfahren.

Bei den Sensorsystemen handelt es sich um ein hochauflösendes Kamerasystem (MACS-HAP – Modular Aerial Camera System High Altitude Platform) und ein Radar mit synthetischer Apertur (HAPSAR – High Altitude Platform Synthetic Aperture Radar). Das DLR leistet damit umfassende Arbeiten auf dem Weg zu nachhaltigen, langlebigen Hochfliegerplattformen, die künftig eine Vielzahl von Anwendungen in der Erdbeobachtung, im Umweltmonitoring und der Kommunikation ermöglichen.

DLR zum Stand der Bodentest-Ergebnisse für HAP-alpha

  • Die hochfliegende Plattform HAP-alpha des DLR hat Standschwingungsversuch erfolgreich bestanden.
  • HAP kann über längere Zeit in der unteren Stratosphäre vielfältige Aufgaben in der Erdbeobachtung und Kommunikation erfüllen.
  • Umfangreiche Bodentests fanden am Nationalen Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme des DLR in Cochstedt statt.
  • Eine erste Flugerprobung in niedriger Höhe ist bis kommendes Jahr vorgesehen.
  • Schwerpunkte: Luftfahrt, Flugsystemtechnik

Projekt HAP-alpha – Hochfliegende unbemannte Plattform

  • Laufzeit: Januar 2018 bis Dezember 2025
  • Federführendes Institut: Institut für Flugsystemtechnik (FT)
  • Projektart: HGF Programmorientierte Förderung
  • Fördermittelgeber: Programmdirektion Luftfahrt, Raumfahrt und Sicherheit

Überblick der HAP-alpha beteiligten DLR-Institute und Einrichtungen

Das Projekt HAP-alpha wird vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik geleitet und mit 15 Instituten und Einrichtungen des DLR durchgeführt.

  • Institut für Flugsystemtechnik (Projektleitung)
  • Institut für Systemleichtbau
  • Institut für Aeroelastik
  • Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
  • Institut für Flugführung
  • Institut für Softwaretechnologie
  • Systemhaus Technik
  • Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
  • Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme
  • Institut für Methodik der Fernerkundung
  • Institut für Physik der Atmosphäre
  • Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe
  • Institut für Vernetzte Energiesysteme
  • Institut für Weltraumforschung
  • Nationales Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt | www.solarserver.de © Solarthemen Media GmbH

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