De impact van autonome luchtvaart

By Linda Bak

Drones hebben een steeds belangrijker aandeel in onze economie en maatschappij. De ontwikkelingen gaan snel, maar er zijn ook vragen. Wat is de meerwaarde van drones, nationaal en internationaal gezien? Wat zijn de uitdagingen? Naast de technische mogelijkheden is het ook belangrijk om te kijken naar de regelgeving, de commerciële kansen en de impact op de omgeving.

Het Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum (NLR) speelt een belangrijke rol in het doen van onderzoek en het omzetten van kennis in waarde. Dit doet NLR aan de hand van negen strategische programma’s. Voor de serie ‘De luchtvaart van de toekomst’ spreekt Innovation Origins met alle programmaleiders.

Voor de vijfde aflevering spraken we met Joost Vreeken (programmaleider Onbemand en Autonoom) over de mogelijkheden en onmogelijkheden als het gaat om drones.

Wat houdt het kennisprogramma Onbemand en Autonoom precies in?

“De ontwikkeling van drones voor verschillende toepassingen gaat razendsnel. Een jaar of vijf geleden waren drones nog nauwelijks beschikbaar, tegenwoordig zijn het handige instrumenten in verschillende sectoren. Drones kunnen in de toekomst een belangrijke rol spelen in verschillende onderdelen van de economie en de samenleving. Bij NLR doen we onder andere onderzoek naar de inzet van onbemande en autonome drones. Daarbij willen we oplossingen vinden voor de maatschappelijke uitdagingen die met de inzet gepaard gaan. Denk aan de veilige integratie van drones in het luchtruim, maar ook de bescherming tegen ongewenste drones. Daarnaast willen we zorgen dat Nederlandse partijen de commerciële kansen die hierdoor ontstaan kunnen benutten, zowel nationaal als internationaal.”

“Een belangrijk onderdeel hierbij is Innovative Air Mobility. Dit is een vorm van luchtvaart met nieuwe soorten luchtvaartuigen, zowel bemand als onbemand. We willen verschillende initiatieven, zoals drone operaties in de stad en het passagiersvervoer testen. Hierin gaat het om technologische mogelijkheden en beperkingen, maar ook om andere factoren zoals geluidshinder of logistieke zaken. Denk aan de toegevoegde waarde van (medische) transport drones in minder goed bereikbare gebieden. Aan de andere kant denken we bijvoorbeeld dat personenvervoer via de lucht binnen steden in Nederland minimale tot geen toegevoegde waarde heeft ten opzichte van het bestaande vervoersnetwerk. Het zou misschien wel een mooie aanvulling zijn om mensen vanuit de regio naar de stad te brengen.”

Ondersteunen en verbeteren

“Drones zouden in de stad wel heel goed kunnen ondersteunen bij crowdcontrol, denk bijvoorbeeld aan het in de gaten houden van verkeersstromen en opstootjes in grote menigten. Een drone heeft overzicht van bovenaf. Met de gegevens van de drone kunnen beveiligers gerichter actie ondernemen. Dat komt de doorstroming en de veiligheid ten goede.”

Impact op omgeving

“De aanwezigheid van drones in een stad heeft ook weer de nodige impact, op zowel de drones als de stad. Tussen gebouwen heeft de wind een ander effect dan boven open vlaktes. Daarom testen we uitvoerig met drones in een stad op schaal. Daarin kunnen we niet alleen de invloed van de stad op de drone, maar ook die van de drone op de stad meten. We kijken bijvoorbeeld naar geluidshinder voor inwoners. We hebben daarnaast ondervonden dat het voor mensen heel belangrijk is om te weten waarom een drone overvliegt. Mensen zijn vaak bang dat ze begluurd worden met een drone. Dat is natuurlijk niet fijn. Vliegt de drone over voor de inspectie van een gebouw? Of een brand? Dan is het een ander verhaal.”

Veilige luchtruimintegratie

“Binnen dit programma kijken we bovendien naar de luchtruimintegratie. We onderzoeken hoe onbemande luchtvaartuigen in alle soorten luchtruim (van relatief laag bij de grond, tot hoog in de lucht) veilig en verantwoord kunnen vliegen. Hierin werken we veel samen met het programma Veilige en Concurrerende Operatie. Zo kijken we bijvoorbeeld naar de radarsystemen die nodig zijn om andere objecten in de lucht te detecteren en omzeilen. Dit is zowel voor civiele als voor militaire toepassingen een belangrijk punt.”

Vanuit een klein testgebied zetten we stappen naar een autonome operatie in de dagelijkse praktijk.

Joost Vreeken

Waarom is het belangrijk dat NLR hiermee bezig is?

“Er gebeurt heel erg veel op het gebied van onbemand en autonoom vliegen. NLR is een kennispartner en helpt overheidsorganisaties en bedrijven op drie gebieden. Ten eerste kijken we naar de conceptuele kant van de ontwikkelingen. We vormen een visie rondom een bepaalde ontwikkeling. Daarnaast zorgen we voor testomgevingen en ondersteuning bij testen. Bij NLR hebben we een stuk luchtruim waar we testen met drones kunnen doen. Hier doen we testen voor onze eigen onderzoeken, maar andere organisaties kunnen er ook gebruik van maken. Dit is verbonden aan ons Dronecentrum waar ook een werkplaats en kantoorruimte te vinden is. Daarnaast hebben we bij NLR de ruimte om echt aan de techniek te werken en de procedures kritisch en onafhankelijk te beproeven.”

Kraamkamer

“Je kunt het onderzoek naar onbemande drones zien als de kraamkamer voor de bemande luchtvaart. Met drones kunnen we zaken op kleine schaal testen, denk bijvoorbeeld aan vliegen op waterstof, om het daarna verder te laten groeien naar grote bemande toestellen. Dat geldt niet alleen voor de technische ontwikkelingen, maar ook voor het beleid er omheen.”

Urban drones op zoek naar infrastructuur en verkeersleiding

Natuurlijk zijn er nog wel wat technische uitdagingen rond Innovative Air Mobility – zeg maar: drones met meer functies dan alleen plezier – maar daar zit waarschijnlijk niet de grootste belemmering.

Commerciële kansen

“We kijken ook naar het benutten van commerciële kansen. Zo onderzoeken we bijvoorbeeld hoe we bemande luchtvaartuigen en onbemande drones samen kunnen laten werken. We creëren veel testmogelijkheden voor nieuwe drones en toepassingen van drones. Wanneer een product of ontwikkeling klaar is voor de markt, dan nemen commerciële bedrijven de ontwikkeling over en doet NLR een stap terug.”

“Een ander belangrijk onderdeel hiervan is CNS: communicatie, navigatie en surveillance. We zorgen bijvoorbeeld dat de drone gebruik kan maken van het nieuwste satellietnavigatiesysteem. Daarnaast kijken we ook naar certificering van nieuwe, onbemande luchtvaartuigen. Omdat dit allemaal nieuw is, moeten er helemaal nieuwe kaders en richtlijnen gesteld worden, in Nederland maar natuurlijk ook in Europees verband.”

De toekomst van drones is autonoom

“In de toekomst zie ik compleet autonoom opererende drones voor me. We hebben nog een lange weg te gaan om dat werkelijkheid te laten worden. Op dit moment vliegen drones hoog geautomatiseerd, maar nog niet volledig autonoom. Vandaag de dag werken we aan het verder optimaliseren van visual line of sight operaties. Dat betekent dat de drone altijd binnen het zicht van de piloot moet blijven. Daarbij werken we aan het stiller en efficiënter maken van die vluchten, ook in situaties met slecht weer. Vluchten buiten het zichtveld van de piloot (beyond visual line of sight) zijn de volgende stap. Hiermee worden op dit moment de eerste testen gedaan. Zo test de brandweer in het oosten van het land of ze een drone vooruit kunnen sturen naar de locatie van een brandmelding. Het ultieme doel is dat de hulpdiensten overal drones gestationeerd hebben die informatie verzamelen voordat hulpverleners ter plaatse zijn. We verwachten nu dat dit soort vluchten rond 2030 op grote schaal gedaan worden.”

“De volgende stap is dat drones op dagelijkse basis kunnen samenwerken met bemande luchtvaart. Dit kan gebruikt worden rondom inspecties bij search en rescue activiteiten. Met de hulp van drones is het mogelijk om te werken met grotere zoekgebieden. Hier horen ook de dronezwermen bij. Dat is een grote groep van (verschillende) drones die samen een taak uitvoeren.”

“De laatste stap is dan een compleet autonoom opererende drone. De drone is dan zo slim geworden dat hij zelf op een veilige manier kan beslissen wat hij gaat doen op een bepaald moment, zonder de invloed van mensen. Dus als een drone windmolens op zee gaat inspecteren, dan beslist hij zelf welk onderdeel hij moet inspecteren, wanneer hij terug moet naar het oplaadstation en welke andere handelingen er uitgevoerd moeten worden. Dit moet de operatie vele malen efficiënter maken en is essentieel om de volledige potentie van onbemande luchtvaart te benutten. Ik verwacht dat dit rond 2040 mogelijk is. Daar moeten we dan wel nu mee starten. Volgend jaar willen we daarom de eerste testen gaan uitvoeren met drones die echt autonoom opereren. Vanuit een klein testgebied gaan we dan stappen zetten naar een autonome operatie in de dagelijkse praktijk.”