Einflußreduzierte Innerstädtische Lufttransport-Technologie

Das Forschungsvorhaben Einflußreduzierte Innerstädtische Lufttransport-Technologie (EILT) ist Teil der Holistic Air Mobility Initiative der Bayerischen Landesregierung. Das gemeinsame Forschungsvorhaben der Firmen Reiser Simulation, f.u.n.k.e Avionics und der Hochschule München läuft über 3 Jahre und hat eine gesamte Zuwendung von ca. 1,5 Mio €. Die Hochschule München erhält eine Fördersumme von 740.000€. Es sind die Fakultäten 03 (Prof. Dr. Alexander Knoll), 07 (Prof. Dr. Gudrun Socher) und 12 (Prof. Marion Kießling) beteiligt.

Lufttaxis oder Urban Air Mobility Vehicles sollen zukünftig Passagiere von kleinen Landefeldern aufnehmen und mittels elektrischen Antriebs auf direkter Strecke schnell über Land transportieren. Ebenso sollen Drohnen Lasten wie z.B. Waren an jeden Ort der Welt schnell ausliefern können. Hierzu müssen diese Vehikel auch oft im bodennahen Bereich von Städten operieren, wo durch Verwirbelungen u.a. bei entsprechendem Wind mit heftigen Auf- und Abwinden sowie mit Turbulenzen zu rechnen ist. Dies beeinflusst nicht nur den Flugkomfort und die Flugsicherheit, die erforderliche Steuerreaktion der Motoren führt zudem zu einem überhöhten Energieverbrauch und verringert so stark deren Reichweite bzw. verschlechtert die Nachhaltigkeit. Gefährdet sind Vehikel wie Lieferdrohnen oder Luftrettung, die unter allen Wetterbedingungen imstande sein sollen, „überall“ zu landen.

Die lokalen Strömungsverhältnisse in urbanen Bereichen sind eines der komplexesten und am wenigsten verstandenen Mikroklimata, denn es gehen neben Windstärke und -richtung sowie Turbulenzgrad die gesamte Bebauung, die Vegetation und auch die Oberfläche der Gebäude, wie z.B. die Balkongestaltung, ein. Veränderungen im Stadtbild wie Neubauten etc. verändern auch die Mikroklimata. Diese riesige Anzahl von Parametern kann nicht ausreichend in einem Modell dargestellt werden. Trotzdem ist das Ziel des Forschungsvorhabens, Methoden zu finden, mit denen die lokalen Strömungsverhältnisse aus bekannten großskaligen Messwerten, wie Windrichtung und Windgeschwindigkeit vorhergesagt werden können und damit sichere Flugwege für die Lufttaxis oder Lieferdrohnen unter den aktuellen Bedingungen ermittelt werden können.

Folgender Ansatz wird zur Lösung des Problems verfolgt:

Aus den Flugverläufen von Lufttaxis wird bestimmt, wie die Windverhältnisse während des Flugs an allen abgeflogenen Punkten waren. Parallel dazu werden die großflächigen Windbedingungen der gesamten Stadt (Windrichtung und -geschwindigkeit) festgehalten. Diese Werte werden für möglichst viele Flüge aufgezeichnet.

Eine Künstliche Intelligenz ermittelt aus diesen Daten anschließend nach Eingabe der aktuellen großskaligen Windrichtung und -geschwindigkeit eine Vorhersage von Orten mit kritischen Windbedingungen. Daraus werden optimale Flugrouten ermittelt und an die Lufttaxis und Drohnen übermittelt.

Außerdem wird im Forschungsvorhaben noch untersucht, wie diese Informationen bei bemannten Fluggeräten am besten vermittelt werden. Dies kann z.B. eine Darstellung geeigneter Bereiche für die Piloten sein oder aber eine entsprechende Darstellung für die Passagiere von autonom fliegenden Fluggeräten.

Zudem wird so eine Möglichkeit geschaffen zu bestimmen, wie ausgeprägt die Wind- und Turbulenzbedingungen sind, für die Lufttaxis und Drohnen auszulegen sind.

Das Forschungsvorhaben umfasst sowohl theoretische Anteile als auch Messflüge mit Drohnen und mit bemannten Hubschraubern, die dabei als Ersatz für Airtaxis verwendet werden. Insbesondere die Flüge von Rettungshubschraubern können viel zur Datengewinnung beitragen.