DE102012112489A1

DE102012112489A1 - Drehflügler als Plattform für UAV-Missionen

Info

Publication number: DE102012112489A1
Application number: DE201210112489
Authority: DE
Inventors: Peter Faulhaber; Michael Grünewald
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: DE102012112489B4

Abstract

Ein Drehflügler (10) umfasst eine UAV-Transporteinrichtung (16) zum Transport mindestens eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV) (18); eine UAV-Starteinrichtung (24) zum Starten des UAV (18) sowie eine UAV-Steuereinrichtung (12) zur Steuerung des Fluges des UAVs (18). Dadurch ist es möglich, das UAV (18) oder mehrere UAVs (18) schnell und unter geringen Gefahren in das Einsatzgebiet zu transportieren, dort in kurzer Zeit zu starten, den Flug des UAV (18) zu steuern und dieses anschließend wieder aufzunehmen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehflügler.
Unbemannte Luftfahrzeuge (sog. UAVs = unmanned aerial vehicles) werden abhängig von ihrer Größe bisher von Bodenfahrzeugen zu ihrem Einsatzort gebracht. Vor allem bei militärischen Einätzen in Kriegsgebieten birgt dies eine erhebliches Risiko, da Straßen und Flüsse mit wenig Aufwand vermint oder mit Sprengfallen versehen werden können. Ebenso sind Hinterhalte und Überfälle auf Fahrzeugkonvois in abgelegenen Gebieten einfach durchzuführen. Ein weiterer Nachteil beim Transport von UAVs auf schlechten Straßen und Pisten mit Lastwagen oder gepanzerten Fahrzeugen ist die Tatsache, dass UAVs mit erschütterungsempfindlichen technischen Geräten wie Sensoriken bzw. Optiken ausgestattet sind. Sie müssen daher besonders aufwändig in vibrations-, staub- und wassergeschützten Behältnissen transportiert werden. In unwegsamen Regionen, besonders bei ungünstigen Witterungsbedingungen kann der bodengebundene Transport unter Umständen unmöglich sein.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die obigen Nachteile zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch einen Drehflügler umfassend:

– eine UAV-Transporteinrichtung zum Transport mindestens eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV);
– eine UAV-Starteinrichtung zum Starten des mindestens einen unbemannten Luftfahrzeugs;
– eine UAV-Steuereinrichtung zur Steuerung mindestens eines unbemannten Luftfahrzeugs.

Der erfindungsgemäße Drehflügler ermöglicht es, ein oder mehrere UAVs schnell und unter geringen Gefahren in das Einsatzgebiet zu transportieren, dort schnell und einfach zu starten, den Flug zu steuern und zu überwachen und das UAV bzw. die UAVs anschließend wieder aufzunehmen für weitere Einsätze vorzubereiten oder gegebenenfalls aus dem Einsatzgebiet wieder zurückzutransportieren.
Dabei ist es möglich, logistisch und operationell vollkommen autark zu agieren. Die Erfindung ist genauso für UAVs für große Höhen und lange Ausdauer (HALE = high altitude long endurance) als auch für kleinere oder kleinste (sog. „Handheld”) UAVs anwendbar. Der Drehflügler bzw. Hubschrauber wird dazu mit der Anzahl bzw. Auswahl der erforderlichen UAVs bestückt. Es können natürlich auch verschiedene UAV-Typen gemeinsam transportiert werden, beispielsweise solche, die als Relaisstationen für den Datentransport von der UAV-Steuereinrichtung zum UAV und umgekehrt dienen. Der Hubschrauber kann im Einsatzgebiet schnell zum UAV-Start vorbereitet werden, insbesondere wenn die UAV-Starteinrichtung automatisch oder zumindest halbautomatisch in den Betriebszustand bringbar und das UAV in gleicher Weise startbereit gemacht werden kann. Alternativ ist es natürlich auch möglich, die UAV-Starteinrichtung manuell zu montieren aber besonders vorteilhaft ist es, wenn diese automatisch ausgefahren wird und vom Personal nur noch beispielsweise am Boden fixiert werden muss.
Je nach den geographischen und Gefährdungsverhältnissen kann der Hubschrauber mit der integrierten UAV-Steuereinrichtung am Boden bleiben oder selber aufsteigen und die Steuerung des UAV autonom oder manuell durchführen. Es ist auch möglich, mehrere UAVs nach einander zu starten wenn entweder die UAV-Steuereinrichtung mehrere Konsolen für mehrere UAV-Piloten umfasst oder ein zumindest teilweise autonomer Betrieb bzw. eine autonome Steuerung der UAVs möglich ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die UAV-Starteinrichtung aus einer Transportstellung in eine Startstellung automatisiert ausfahrbar ist. Dies ermöglicht eine sehr schnelle Herstellung der Einsatzbereitschaft und ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein UAV-Start während des Fluges des Drehflüglers erfolgt.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die UAV-Starteinrichtung eine Dreheinrichtung aufweist, um die Starteinrichtung in eine gewünschte Startrichtung auszurichten. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass mit geringem Aufwand das UAV stets gegen den Wind gestartet werden kann, was die Unfall- und Schadensgefahr in der Startphase reduziert.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die UAV-Starteinrichtung einen UAV-Start während des Fluges des Drehflüglers erlaubt. Auf diese Weise lassen sich UAVs auch unter besonders beschränkten Umständen benutzen, bei denen selbst ein Drehflügler nicht landen kann, beispielsweise über Wasserflächen oder in Gebirgslandschaften. Auch ist es möglich, die Zeit bis zur Verfügbarkeit des UAV über dem Zielgebet zu reduzieren.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die UAV-Transporteinrichtung für die Aufnahme mehrerer UAVs eingerichtet ist. Insbesondere umfasst die UAV-Transporteinrichtung einen Container pro transportiertes UAV. Auf diese Weise lässt sich einerseits eine optimale Lagerung bzw. Fixierung des enthaltenen UAVs sicherstellen und Schäden durch Vibrationen, Stöße etc. minimieren. Ferner lässt sich die Logistik vereinfachen, wenn nur die entsprechenden Container geladen bzw. gehandhabt werden müssen.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die UAV-Transporteinrichtung mit der UAV-Starteinrichtung gekoppelt ist, um automatisiert ein UAV aus der Transporteinrichtung auf die UAV-Starteinrichtung zu verbringen. Auf diese Weise ist eine automatisierte Startvorbereitung des UAV möglich. Das UAV ließe sich automatisiert aus der Transporteinrichtung entnehmen und in die Startposition bringen, was die Rüstzeit verkürzt und die Schadensanfälligkeit reduziert.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Drehflügler eine UAV-Energieversorgungseinrichtung umfasst, um die transportierten UAVs mit Energieträgern für die Durchführung von Flügen zu versorgen. Vorzugsweise umfasst die UAV-Energieversorgungseinrichtung Treibstofftanks oder Austauschbatterien. So können insbesondere mit Flüssigtreibstoff betriebene UAVs ohne Flüssigtreibstoff gelagert und transportiert werden und erst für die Startvorbereitungen betankt werden. Bei elektrisch betriebenen UAVs können Austauschbatterien bzw. Akkumulatoren mitgenommen werden. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn ferner eine Akku-Ladeeinrichtung (beispielsweise ähnlich einem Notstromaggregat) vorhanden ist.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die UAV-Steuereinrichtung zur manuellen Steuerung von UAVs eingerichtet ist. Die manuelle Steuerung der UAVs mittels UAV-Piloten ermöglicht die größtmögliche Flexibilät und Reaktionsfähigkeit auf unvorhergesehene Situationen (z. B. Ausweichen von festgestellten Gefährdungen durch Bodenpersonal oder fremde Flugobjekte). Daher ist die zumindest optionale manuelle Steuerung der UAVs von großem Vorteil, selbst wenn diese zumindest im Grundbetrieb autonom operieren können, also die Standard-Missionsprofile wie Zielanflug, Basisrückflug oder Landeanflug autonom durchführen können. Hierzu umfasst die UAV-Steuereinrichtung mindestens eine Konsole für den UAV-Piloten.
Die UAV-Steuereinrichtung ist vorzugsweise in einem eigenen Container untergebracht, der alle notwendigen Bestandteile zum autonomen Betrieb desselben umfasst. Dies ermöglicht es, herkömmliche Hubschrauber relativ einfach umzurüsten in einen erfindungsgemäßen Drehflügler.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Drehflügler eine Waffentransporteinrichtung umfasst, in der Waffen transportierbar sind, mit denen das mindestens eine UAV ausrüstbar ist. Wenn das UAV Waffen für den Offensiv- oder Defensiveinsatz (insb. zum Selbstschutz) umfasst, ist es von Vorteil, wenn derartige Waffen in speziell geschützten Transportmitteln untergebracht sind, um eine Gefährdung von Personal, UAV und Drehflügler außerhalb der Einsatzperiode zu vermeiden. Ein solches Transportmittel kann insbesondere einen Schutz gegen Projektile, Hitze und/oder Stöße umfassen.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Drehflügler eine UAV-Einfangeinrichtung umfasst. Eine solche UAV-Einfangeinrichtung kann ein aufspannbares nachgiebiges Netz umfassen, das am Boden manuell oder teilautomatisiert aufgespannt wird. Alternativ kann diese auch dazu ausgebildet sein, das UAV während des Flug des Hubschraubers einzufangen, wenn beide Flugobjekte parallel zu einander in geringem Abstand fliegen. Dazu müsste die UAV-Einfangeinrichtung vorzugsweise teleskopierbar aus dem Drehkreis der Rotorblätter herausragen, um aus dem Abwindberich der Rotorblätter herauszukommen, innerhalb der ein Einfangen des UAV problematisch wäre.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die UAV-Steuereinrichtung ausgebildet ist, während dessen Fluges mindestens ein UAV zu steuern. Hierdurch lässt sich so eine flexiblere Operation der UAVs erreichen, denn für eine möglichst störungsfreie Steuerung sollten UAV und die UAV-Steuereinrichtung über optische Kommunikationsmittel Daten austauschen können, wofür es nötig ist, dass diese beiden Datenaustauschpartner in einer direkten Sichtlinie zu einander stehen.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die UAV-Steuereinrichtung als integrale Einheit ausgebildet ist, die im Drehflügler montier- und demontierbar ist. Dadurch lässt sich jeder ausreichend große Hubschrauber schnell als Transport- und Operationsplattform für UAVs ausrichten. In diesem Fall ist es sinnvoll, wenn auch die UAV-Starteinrichtung und die UAV-Transporteinrichtung in gleicher Weise montier- bzw. demontierbar ist.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Drehflügler einklappbare Rotorblätter aufweist, um eine Behinderung bei der Start- und vor allem der Lande- bzw. Einfangphasen von UAVs zu verhindern, wenn dies bei stehendem Drehflügler erfolgt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigt:
1: eine schematische Darstellung eines Drehflüglers;
2: eine schematische Darstellung einer UAV-Operation
In 1 ist schematisch ein Hubschrauber 10 im Flug dargestellt, bei dem es sich vorzugsweise um einen Transporthubschrauber handelt. Im Transportraum des Hubschraubers 10 ist eine UAV-Steuereinrichtung 12 dargestellt, die vorzugsweise als integrale Einheit ausgebildet ist, welche außenseitig nicht gezeigte Befestigungsvorrichtungen zur Fixierung im Transportraum aufweist. Entweder umfasst die UAV-Steuereinrichtung 12 ihre eigene Stromversorgung (als Akkumulatoren oder Stromaggregat) oder diese ist über eine Verbindungsleitung mit dem Spannungsnetz des Hubschraubers 10 verbunden und bezieht ihre Energie von diesem. Vorzugsweise ist die UAV-Steuereinrichtung 12 auch in der montierten Stellung zugänglich, besonders bevorzugt nach vorn und hinten, um einerseits einen Zugang von der Pilotenkabine aus zu ermöglichen und andererseits einen Zugang in den Bereich hinter der UAV-Steuereinrichtung 12 für Wartungs- oder Montagezwecke zu ermöglichen. Die UAV-Steuereinrichtung 12 ist vorzugsweise eingerichtet, mindestens einen UAV-Piloten aufzunehmen, enthält also in diesem Fall für jeden UAV-Piloten geeignete Sitze ähnlich den Flugzeugführersitzen, ferner Konsolen und Anzeigen. Zum Zweck der Kommunikation mit UAVs ist die UAV-Steuereinrichtung 12 mit Kommunikationseinrichtungen 14 gekoppelt, die zum Schutz in einer Art Radom untergebracht sein können.
Der Hubschrauber 10 umfasst ferner eine UAV-Transporteinrichtung 16 zur Aufnahme mindestens eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV) 18. In der UAV-Transporteinrichtung 16 ist das mindestens eine UAV 18 gegen typische Einwirkungen wie Stöße, Vibrationen, ev. Feuchtigkeit und Waffeneinwirkung, geschützt.
Im Transportraum des Hubschraubers 10 ist ferner eine UAV-Energieversorgungseinrichtung 20 vorgesehen, welche Energie für das UAV 18 bereitstellt. Typischerweise ist dies Kerosin oder Flugbenzin, kann aber alternativ oder zusätzlich auch elektrische oder gasförmige Energiequellen umfassen.
Im Transportraum des Hubschraubers 10 ist ferner eine Waffentransporteinrichtung 22 vorgesehen, welche Angriffs- und/oder Abwehrwaffen für das UAV 18 lagert und vorzugsweise gegenüber Einwirkungen von außen wie insbesondere Hitze, Vibrationen und Stöße schützt.
Im Transportraum des Hubschraubers 10 ist ferner eine UAV-Starteinrichtung 24 angeordnet, die vorzugsweise dort fixiert ist und auch bei der Startphase eines UAV im fixiertem Zustand bleibt. Alternativ ist es auch möglich, die UAV-Starteinrichtung 24 für einen UAV-Start aus dem Hubschrauber 10 zu entfernen und außerhalb am Boden zu platzieren und ggf. dort zu fixieren.
In eine möglichen Ausführungsform ist die UAV-Starteinrichtung 24 mit einer nicht dargestellten Heckklappe des Hubschraubers 10 gekoppelt bzw. daran befestigt und kann durch Aufklappen der Heckklappe in eine Startposition gebracht werden. Dies kann im abgestellten Zustand des Hubschraubers 10 oder im Flug erfolgen. Vorzugsweise automatisch über nicht dargestellte Transporteinrichtungen wird vorher oder nachher ein UAV 18 aus der UAV-Transporteinrichtung 16 entnommen und auf die UAV-Starteinrichtung 24 verbracht.
In 2 ist eine mögliche Missionssituation dargestellt, bei der ein UAV 18 von einem mit den in 1 dargestellten Einrichtungen ausgestatteten im Flug befindlichen Hubschrauber 10a gesteuert wird, damit dieser sich mit einem Ziel 26 befassen kann. Hindernisse wie Hügel oder Berge 28 behindern die vorzugsweise über gerichtete Funkwellen oder optische Kommunikationsmittel erfolgende Kommunikation 30 zwischen Hubschrauber 10 und UAV 18 nicht.
Der am Boden befindliche Hubschrauber 10b kann das UAV nicht so effizient und sicher steuern, da entweder stärkerer und ungerichteter Funk für die Kommunikation erforderlich ist, der gestört werden kann oder eine Kommunikation über Satelliten erforderlich ist.

Claims

Drehflügler (10) umfassend: – eine UAV-Transporteinrichtung (16) zum Transport mindestens eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV) (18); – eine UAV-Starteinrichtung (24) zum Starken des mindestens einen unbemannten Luftfahrzeugs (18); – eine UAV-Steuereinrichtung (12) zur Steuerung mindestens eines unbemannten Luftfahrzeugs (18).
Drehflügler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UAV-Starteinrichtung (24) aus einer Transportstellung in eine Startstellung automatisiert ausfahrbar ist.
Drehflügler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die UAV-Starteinrichtung (24) eine Dreheinrichtung aufweist, um die Starteinrichtung in eine gewünschte Startrichtung auszurichten.
Drehflügler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die UAV-Starteinrichtung (24) einen UAV-Start während des Fluges des Drehflüglers (10) erlaubt.
Drehflügler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UAV-Transporteinrichtung (16) für die Aufnahme mehrerer UAVs (18) eingerichtet ist.
Drehflügler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UAV-Transporteinrichtung (16) mit der UAV-Starteinrichtung (24) gekoppelt ist, um automatisiert ein UAV (18) aus der Transporteinrichtung (16) auf die UAV-Starteinrichtung (24) zu verbringen.
Drehflügler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine UAV-Energieversorgungseinrichtung (20) umfasst, um das mindestens eine transportierte UAV (18) mit Energieträgern für die Durchführung von Flügen zu versorgen.
Drehflügler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UAV-Energieversorgungseinrichtung (20) Treibstofftanks und/oder Austauschbatterien umfasst.
Drehflügler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UAV-Steuereinrichtung (12) zur manuellen Steuerung von UAVs eingerichtet ist.
Drehflügler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Waffentransporteinrichtung (22) umfasst, in der Waffen transportierbar sind, mit denen das mindestens eine UAV (18) ausrüstbar ist.
Drehflügler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine UAV-Einfangeinrichtung umfasst.
Drehflügler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die UAV-Einfangeinrichtung zum Einfangen von UAVs während des Fluges des Drehflüglers ausgebildet ist.
Drehflügler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UAV-Steuereinrichtung (12) ausgebildet ist, während dessen Fluges mindestens ein UAV (18) zu steuern.
Drehflügler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UAV-Steuereinrichtung (12) als integrale Einheit ausgebildet ist, die im Drehflügler (10) montier- und demontierbar ist.
Drehflügler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einklappbare Rotorblätter aufweist.