Voor velen van ons zijn drones in de eerste plaats speelgoed. Maar ze kunnen steeds meer. Civiele drones nemen steeds meer serieuze taken op zich, zoals het vervoeren van bloedplasma of medicijnen, het inspecteren van spoordijken, bruggen of industriële installaties op schade of het verzamelen van milieugegevens. En er komen er steeds meer. In een recente studie verwacht de Duitse vereniging van onbemande luchtvaartuigen dat de drone-markt tegen 2030 met 525 procent zal groeien. Tegen die tijd zouden er 126.000 commerciële en ongeveer 721.000 particuliere drones boven Duitsland vliegen. Om ongelukken te voorkomen, komt er nu een speciaal stuk luchtruim voor drones.
Grootschalige test van DLR
Vooral boven grote steden maken drones, luchttaxi’s, helikopters en vliegtuigen dan gecontroleerd gebruik van hetzelfde luchtruim. De EU heeft al een richtlijn uitgevaardigd die precies dit regelt. Deze trad gisteren (23 januari 2023) in werking. Wetenschappers van het Duitse lucht- en ruimtevaartcentrum (DLR) hebben op de onderzoeksluchthaven Cochstedt bij Maagdenburg praktische tests uitgevoerd om na te gaan hoe het luchtverkeersbeheer onder dergelijke omstandigheden moet werken.
In het “CORUS-XUAM“-project hebben de onderzoekers een “Volocopter”-vrachtdrone en een DLR-helikopter gebruikt om verschillende operationele scenario’s te testen die in de nabije toekomst boven onze steden zouden kunnen plaatsvinden. “CORUM-XUAM” staat voor “Concept of Operations for European UTM systems – Extensions for urban air mobility”.
Het doel was te leren hoe drones en helikopters elkaar het beste uit de weg kunnen gaan en hoe de luchtverkeersleiding voor beide kan werken. Naast DLR waren daarbij ook de Duitse luchtvaartnavigatiedienstverlener DFS, zijn dienstverlenende dochteronderneming Droniq en de luchttaxifabrikant Volocopter betrokken.
Een speciaal luchtruim voor drones
De huidige luchtverkeersleiding of luchtvaartnavigatiediensten berusten op twee pijlers. De eerste pijler is een uitgebreid pakket regels voor het luchtverkeer dat vluchtpaden, vlieghoogten, start- en landingsprocedures, maar ook vermijdingsregels voorschrijft. De tweede pijler is constant radiocontact tussen piloten en luchtverkeersleiders op de grond.
Dit systeem bereikt echter zijn grenzen. Veel drones zijn te klein en vliegen te laag om door bewakingsradars te worden gedetecteerd. Bovendien zijn het er steeds meer en zullen veel drones autonoom zijn. Dit vereist een sterk geautomatiseerd vluchtleidingssysteem dat de conventionele luchtverkeersleiding aanvult en uitbreidt tot het extreem lage hoogtebereik.
DLR en Europese partners werken aan de zogenaamde “U-Space”. Hierbij worden dronevluchten automatisch begeleid van het opstijgen tot het landen op het doelpunt. Een U-space is een afgebakend gebied in het onderste luchtruim van minder dan 120 meter boven een stedelijke omgeving. Daarin worden zowel de vluchten van drones als die van luchttaxi’s, helikopters of vliegtuigen gecontroleerd en gecoördineerd. Dit is om er, net als nu, voor te zorgen dat er te allen tijde een reddingshelikopter kan passeren.
Serviceprovider
Voornamelijk commerciële en industriële drones moeten in de U-space vliegen. De coördinatie van een U-Space wordt verzorgd door een speciale U-spaceprovider. Gebruikers kunnen hun vluchten registreren bij deze dienstverlener en de vlucht zelf volgen. Hier krijgen ze de vluchtklaring en een veilige vliegroute.
De U-Spaceprovider biedt de volgende diensten aan:
- Identificatie van de drone, die is uitgerust met een elektronische nummerplaat en zijn positie doorgeeft.
- Goedkeuring, vliegklaring en routeplanning.
- Informatie over het huidige verkeer en eventuele vliegbeperkingen in U-ruimte.
“Tijdens de CORUS-XUAM-vliegtests in Cochstedt hebben we de levering van een U-Space-dienst die routeconflicten van een luchttaxi zowel in de planningsfase als tijdens de actieve vlucht kan detecteren en oplossen, in detail overgenomen”, aldus Karolin Schweiger van het DLR-instituut voor vluchtbegeleiding. “Dit zorgt ervoor dat de luchttaxi ook in de lucht veilig kan communiceren met spontaan opduikende en onvoorspelbare weggebruikers zoals reddingshelikopters.”
Stedelijke scenario’s in de testvlucht
De wetenschappers van DLR hebben in Cochstedt twee scenario’s nagebootst. Een daarvan simuleerde een verbinding tussen het centrum van Frankfurt en de luchthaven Rijn-Main. Het tweede scenario simuleerde een verbinding tussen London City Airport en London Heathrow met een drone. Voor beide scenario’s hadden de deskundigen posities bepaald die verschillende vertiports moesten voorstellen. Registratie, klaring en planning van de individuele vliegroutes werden uitgevoerd via het digitale netwerk van de U-Space dienst. De vliegproeven omvatten ook alternatieve scenario’s, bijvoorbeeld voor het geval dat een reddingshelikopter door U-Space moest vliegen of er moest landen.
Koerscorrecties
De rol van de reddingshelikopter werd gespeeld door een echte ADAC-helikopter. De wetenschappers testten vervolgens verschillende reactiemogelijkheden in de afzonderlijke scenario’s. In het “Frankfurt”-scenario moest de Volocopter-drone de helikopter ontwijken met behulp van automatische koerscorrectoren. Boven virtueel Londen kozen de onderzoeksteams voor een andere aanpak. Deze keer lieten ze de drone langzamer vliegen om afstand te houden van normaal luchtverkeer of, opnieuw, om een helikopter te ontwijken. Een lagere vliegsnelheid helpt ook bij het opvangen van vertragingen bij het doel.
Europese U-spaces
De tests op de onderzoeksluchthaven van Cochstedt maken deel uit van een hele reeks soortgelijke tests in heel Europa. In Duitsland zijn er al andere grootschalige tests geweest met een U-Space. Een voorbeeld is een grootschalige proef boven de haven van Hamburg. Tussen mei 2021 en november 2021 hebben DFS en Droniq samen met partners uit Hamburg een echt U-Space laboratorium uitgevoerd. Deelnemers waren onder meer de havenautoriteit van Hamburg, Hamburg Aviation en de economische autoriteit van de stad. Net als bij Cochstedt moesten de voor een U-ruimte belangrijke diensten onder reële omstandigheden worden getest. Voor het eerst werden dus drones ingezet boven een stuk van 30 vierkante kilometer van de haven van Hamburg, overeenkomstig de eisen van het Europees Agentschap voor de veiligheid van de luchtvaart EASA. De resultaten zullen dan uitmonden in het ontwerp van echte U-spaces boven onze steden.
Foto boven: Een drone tijdens een vlucht als onderdeel van de U-Space Reallabor Hamburg Harbour.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
