Autonom Aufwinde ausnutzen: Solardrohne fliegt den ganzen Tag
Eine experimentelle Starrflügeldrohne nutzt Sonnenenergie mehrfach: Durch Solarzellen und autonomes Nutzen von Aufwinden.
Ausstellung der autonomen Solardrohne auf der Drohnenmesse Xponential in Chicago. Die Flügelspannweite beträgt etwa 4 Meter.
(Bild: Daniel AJ Sokolov)
Eine experimentelle unbemannte Motorsegeldrohne kann nur mit der Kraft der Sonne den ganzen Tag fliegen. Ein Computer erkennt und nutzt Aufwinde, dazu kommt ein mit Strom aus Solarzellen angetriebener Propeller. "Wir sind an zwei Tagen jeweils elf Stunden geflogen, von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang. Und am Ende hatten wir noch Strom im Akku", erzählte der Luftfahrtingenieur Dr. Dan Edwards vom US Naval Research Laboratory (NRL) heise online diese Woche auf der Drohnenmesse Xponential in Chicago.
Der Marathoneinsatz klappt auch mit günstigen Solarzellen: "Wir haben fünf verschiedene Solarzellentypen ausprobiert, von den billigen bis zu den extrem teuren der Raumfahrt. Dabei hat sich herausgestellt, dass wir diese teuren Zellen gar nicht benötigen", sagte Edwards. Schon 14 Prozent Sonnenlicht-Ausbeute waren ausreichend. Möglich macht das ALOFT (Autonomous Locator of Thermals), ein System des NRL zur autonomen Erkennung und Nutzung von Aufwinden.
Für die offene See
Die Drohne soll insbesondere über dem offenen Meer zum Einsatz kommen. "Die größte Herausforderung war, das Karbon der Flügel gemeinsam mit den Solarzellen auszuhärten, ohne die Solarzellen zu beschädigen oder Kurzschlüsse auszulösen", verriet Edwards. Er hat das System als ziviler Mitarbeiter des NRL, einer Forschungseinrichtung von US-Kriegsmarine und US-Marineinfanterie, entwickelt.
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Das Forschungsprojekt hat 2015 begonnen und soll dieses Jahr mit einem Flug abgeschlossen werden, bei dem eine militärische Mission simuliert wird. In Frage kommen etwa Überwachungs- oder Aufklärungsflüge, Wettererhebungen oder der Einsatz als fliegendes Funk-Relay. Eines Tages möchte die US-Marineinfanterie über unbemannte Drohnen verfügen, die wochenlang rund um die Uhr autonom unterwegs sein können.
Dieses Ziel kann vielleicht durch eine Kombination aus Solarzellen, Aufwindnutzung und dynamischem Segelflug erreicht werden. Dabei werden Unterschiede der Windgeschwindigkeiten benachbarter Luftschichten ausgenutzt, um Höhe zu gewinnen. Ein bekanntes Beispiel für dynamischen Segelflug im Tierreich sind Albatrosse, die so kraftsparend Langstreckenflüge über dem offenen Meer zurücklegen. (ds)
