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Interviews after the first manned flight with Volocopter VC200 | D-MYVC

First manned flight with Alexander Zosel.
First manned flight with Alexander Zosel.

Karlsruhe, im April 2016. Der bemannte des weltweit einzigen zugelassenen Multicopters, dem Volocopter VC200, läutet den Beginn einer neuen Ära in der Fortbewegung der Menschheit ein. Die Karlsruher e-volo GmbH will mit dem Volocopter den Traum vom Fliegen ab 2018 für jedermann möglich machen. Der Volocopter ist dank elektrischem Antrieb zudem umweltfreundlich und leise. Selbstfliegende Lufttaxis bis hin zu ganzen Transportnetzwerken in der dritten Dimension sind mit der nun erfolgten Validierung dieser Technik in greifbare Nähe gerückt.

Im Februar 2016 hatte der Volocopter VC200 von der zuständigen deutschen Luftfahrtbehörde bereits die vorläufige Verkehrszulassung (VVZ) als Ultraleicht-Luftfahrtgerät erhalten. Im Rahmen des Erprobungsprogramms hat das Karlsruher Unternehmen nun damit begonnen, bemannte Flüge durchzuführen. Beim historischen Erstflug am 30.03.2016 saß Geschäftsführer Alexander Zosel an einem Flugplatz nahe Karlsruhe am Steuer.

„Der Flug war total super” sagte Alex Zosel direkt nach seiner Landung. „Das Gerät war absolut zuverlässig, es hat keine Vibrationen gehabt, es war gigantisch. Also der erste Flug war einfach unglaublich. Ich habe mich reingesetzt, wir haben Vorchecks gemacht vielleicht 20 Sekunden gefühlt, dann habe ich schon die Freigabe für den Flug erhalten. Ich habe nicht lange gezögert, ich habe einfach den Hebel nach oben gedrückt und der Volocopter ist einfach mit einem Satz nach oben gesprungen. Es war unglaublich, es war ein total schwereloses Schweben, also es hat sich überhaupt nicht angefühlt als wären da wahnsinnige Kräfte am Werk, sondern es war alles total leicht und jede Bewegung, die ich mit dem Joystick gemacht habe, hat er sofort umgesetzt.

Es ist schon ein erhabenes Gefühl, abzuheben, zu fliegen die ersten Meter und dann wirklich mal die Hand vom Joystick wegzunehmen und zu merken, ja es ist als würde ich auf dem Boden stehen und dann gucke ich runter und es sind 20-25 Meter. Also es ist schon unglaublich was wir da geschaffen haben. Es ist echt unglaublich!“

Das völlig neuartige, senkrechtstartende Fluggerät ist dank seiner innovativen Flugsteuerung leicht zu fliegen. Gesteuert wird der Volocopter einhändig lediglich mit einem Joystick. Alex Zosel demonstriert diese Eigenschaft eindrucksvoll, als er während dem Premierenflug seine Hand vom Joystick nimmt, um seinem Team zu applaudieren. Ein umfassendes Redundanzkonzept für alle kritischen Bauteile ermöglicht darüber hinaus die Kompensation von Ausfällen einzelner Komponenten. So ist selbst beim Ausfall mehrerer Antriebe ein sicheres Landen gewährleistet. Im Rahmen der Zulassung wurden beeindruckende Ausfallszenarien am Volocopter umfangreich demonstriert. Zudem ist der Volocopter leise und durch den reinen Elektroantrieb mit seinem schnell austauschbaren Wechselakkusystem absolut emissionsfrei.

Technische Unterstützung wurde von dem deutschen Drohnenhersteller Ascending Technologies geleistet, der vor kurzem vom US-Chiphersteller Intel übernommen worden war.

„Intel gratuliert e-volo für diese Leistung“, sagte Josh Walden, Senior Vice President und General Manager von Intel.

„Technologie von Ascending Technologies assistiert in den Flugsteuerungen, der Motorelektronik und Schlüsselkomponenten, die Multirotor UAV-Technologie zu dieser neuen Art von Fluggerät erweitert. Wir freuen uns darauf die Entwicklung weiterer bemannter und unbemannter Systeme in der Zukunft zu unterstützen.“

Durch die Gesellschafterrolle von Ascending Technologies wurde Intel Capital nun zu einem direkten Gesellschafter der e-volo GmbH. Stephan Wolf, Mitgründer und Geschäftsführer der e-volo GmbH, freut sich: „Intel hat stark in den Markt der unbemannten Flugsysteme (UAV) investiert und ist heute eines der global führenden Unternehmen in diesem Bereich. Aus dieser Kooperation erwachsen große Vorteile für unsere Volocopter.“

Nächstes Ziel von e-volo ist es, die Musterzulassung zu erhalten und den Volocopter in Serie zu produzieren. Somit wird in den kommenden 2 Jahren der Markteintritt im etablierten Luftsportbereich ähnlich den Tragschraubern und Helikoptern erfolgen. In einem weiteren Schritt der Entwicklung sollen Lufttaxi-Services auf zunächst einzelnen vorgegebenen Strecken beispielsweise als Flughafenzubringer oder an sensiblen Verkehrsknotenpunkten wie Brücken etabliert werden. Mittelfristig können mit dem Volocopter gänzlich neue, zunehmend autonome Mobilitätskonzepte angeboten werden, bei denen der individuelle sowie öffentliche Nahverkehr teilweise in die Luft verlagert wird.

Florian Reuter aus der e-volo Geschäftsführung hat im März auf der NASA auf dem „On Demand Mobility“ Workshop in Washington Fachleuten aus Luft- und Raumfahrt die neusten Entwicklungen rund um den Volocopter präsentiert. In dem Workshop wurden auch die rechtlichen Rahmenbedingungen besprochen, die international angepasst werden müssen, um individuellen Flugverkehr im urbanen Raum für jedermann zu ermöglichen. Die NASA hatte hierzu vorab eine Studie veröffentlicht, die den positiven Beitrag eines solchen Systems zur Behebung der täglichen Verkehrsprobleme im Silicon Valley aufzeigt.

Startschuss für bemanntes Testflugprogramm

Der Erstflug von Alex Zosel markiert den Beginn des Testflugprogramms mit dem Volocopter, das in drei Phasen durchgeführt wird. In der ersten Flugphase sind Flüge mit einer Geschwindigkeit von maximal 25 km/h bei niedriger Höhe vorgesehen. In der zweiten Testphase sollen Flugmanöver mit einer Fluggeschwindigkeit bis 50 km/h in mittlerer Höhe durchgeführt werden. Testflüge innerhalb der dritten Testphase dienen der Validierung des Systems in größeren Höhen und im vollständigen Geschwindigkeitsspektrum des VC200 bis 100 km/h.

Unbemannte Testflüge als Wegbereiter der Zulassung

Im Vorfeld der Erteilung der Zulassung hatte das e-volo-Team Erfahrungen bei über 100 unbemannten Testflügen gesammelt. Mithilfe einer professionellen Fernsteuerung führte das Team Belastungstests des Gesamtsystems, einzelner Baugruppen und einzelner Komponenten durch und schaltete u.a. Antriebsmotoren, Akkus sowie Flugsteuerungen im Flug aus. Auch speisten die Tester bei den Flügen Fehlinformationen von „defekten“ Sensoren ins Steuersystem ein. Des Weiteren führten sie unbemannte Flüge bei turbulenten Wetterbedingungen durch.

Somit hat e-volo schon vor Markteinführung der Volocopter eindrucksvoll bewiesen, dass diese Fluggeräte schon heute weitgehend autonom fliegen können. Doch bis autonomes Fliegen zugelassen wird, müssen die internationalen Regularien noch weiter angepasst werden – ein Prozess, der in Politik und Behörden bereits angestoßen ist.

Technische Beschreibung des Volocopters

Der Volocopter ist aus Faserverbundwerkstoffen in Leichtbauweise gefertigt und beherrscht neben dem Reiseflug die Fähigkeit zum senkrechten Starten und Landen sowie auf der Stelle schweben. Das Fluggerät ist vollständig elektrisch angetrieben. Die Elektromotoren der 18 Antriebseinheiten werden von 9 unabhängigen Akkus versorgt. Der Leistungsbedarf des VC200 beträgt im Schwebezustand bei einem Abfluggewicht von 450 kg je nach Luftdruck/Temperatur in etwa 50 kW. Der Volocopter erreicht systemweit einen hohen Grad an Ausfallsicherheit durch redundante Auslegung. Dieses Prinzip realisiert der VC200 in allen für einen sicheren Flugbetrieb nötigen Systemteilen und -komponenten. Die für den der Schwerkraft entgegengesetzten Auftrieb nötige Schubkraft erzeugen beim Volocopter 18 individuell und unabhängig angetriebene Rotoren mit jeweils zwei feststehenden Blättern. Im Unterschied zum Hubschrauber kann beim VC200 der Anstellwinkel der einzelnen Rotorblätter nicht verstellt werden. Die Größe der erzeugten Schubkraft wird einzig durch die Drehzahlen der einzelnen Rotoren bestimmt.

Durch geeignete Kombination der durch Drehzahlunterschiede der einzelnen Rotoren erzeugten Drehmomente um die Hochachse (Gieren) und senkrecht dazu (Nicken/Rollen) sowie durch Verändern des von allen Rotoren gemeinsam erzeugten Gesamtschubes, kann der Volocopter alle drei rotatorischen Freiheitsgrade (Nicken, Rollen, Gieren) und aufgrund der festen Ausrichtung der Rotoren einen translatorischen Freiheitsgrad (vertikal, „nach oben/unten“) direkt beeinflussen. In Kombination mit dem Lagewinkel kann er insgesamt jedoch Flugbewegungen zusätzlich indirekt auch horizontal („nach vorne/hinten“ und „nach rechts/links“) ausführen und beherrscht damit allen sechs möglichen rotatorischen und translatorischen Freiheitsgrade.

Obwohl der Volocopter aufgrund seiner mehreren Rotoren mit festem Blattanstellwinkel zunächst instabile Flugeigenschaften aufweist, sorgt sein mehrfach redundantes Flugsteuerungssystem für eine exakte Fluglage- und Positionsstabilität. Im Vergleich zu herkömmlichen Luftfahrzeugen sogar wesentlich stabiler. So folgt er exakt den Pilotenvorgaben und gleicht äußere Einflüsse weitestgehend selbständig aus. Dies entlastet den Piloten, der den Volocopter dadurch auch in schwierigen Umgebungsbedingungen sicher steuern kann.

Das Flugsteuerungssystem besteht aus mehreren vollständig unabhängigen Einheiten. Jede Flugsteuerungseinheit beinhaltet einen vollständigen Satz Lagesensorik, bestehend aus Druckmesser, Gyroskop, Beschleunigungsmesser und Magnetfeldmesser für alle drei Raumachsen. Jede Flugsteuerungseinheit ist für sich alleine in der Lage den VC200 vollständig zu kontrollieren. Dabei steuert der mit nur einer Hand alle Flug-Achsen intuitiv über Achs- und Drehbewegungen des Joysticks. Die Pilotenvorgaben für Steigen und Sinken erfolgen mit einem Daumen-Höhenregler. Zur Landung drückt der Pilot den Höhenregler einfach komplett nach unten, bis der Volocopter am Boden steht. Die Steuerung verlangsamt in Bodennähe automatisch das Sinken und der Volocopter setzt sanft auf.

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Erfolgreicher Jungfernflug mit dem ersten grünen Hubschrauber der Welt

e-volo

Der Volocopter von e-volo ist eine Luftfahrt-Revolution Made in Germany. Sicherer, einfacher und sauberer als gewöhnliche Hubschrauber, ändert er die Art, sich fortzubewegen – eine bahnbrechende . Der Volocopter ist ein umweltfreundlicher und emissionsfreier Privathubschrauber. Anstatt von einem Verbrennungsmotor wird er von achtzehn elektrisch betriebenen Rotoren angetrieben.

Mit dem Prototyp des 2-Sitzers VC200 wurden am Sonntag, 17. November 2013, der Jungfernflug sowie erste Testflüge mit Unterstützung der Karlsruher Messe- und Kongress GmbH (KMK) in der dm-arena in Karlsruhe erfolgreich durchgeführt. Auf seiner Grundlage wird in den kommenden Jahren die Serienproduktion vorbereitet. „Schon heute gibt es für den Volocopter zahlreiche Anfragen aus aller Welt“, so e-volo-Geschäftsführer Alexander Zosel.

Bei mehreren Flügen von einigen Minuten Dauer bis in Hallendecken-Nähe der 22 m hohen dm-arena mit etlichen sanften Starts und Landungen, wurden alle Erwartungen an das Konzept der Volocopter bei weitem übertroffen. „Satter und unglaublich leiser Sound, absolut keine spürbaren Vibrationen im Flug, überzeugende Struktur mit tollem neuem Federbein-Fahrwerk und extrem ruhiger Rotorebene“, so das Fazit des e-volo Geschäftsführers, der der KMK dankte. „In der Messe Karlsruhe werden stets Innovationen präsentiert, die unsere Welt verändern können. Von daher war es für uns eine Selbstverständlichkeit, dem Team von e-volo partnerschaftlich die Testflüge in der dm-arena zu ermöglichen“, so KMK Geschäftsführerin Britta Wirtz: „Die Messe ist nicht nur das Schaufenster für die Stärken der TechnologieRegion, wir unterstützen hier ganz konkret Pioniere auf dem Gebiet der Luftfahrt.“

Dass der Volocopter kinderleicht zu Fliegen ist, war dem Entwicklungsteam von e-volo von vornherein klar. Dass er viel leiser als ein Hubschrauber sein wird, war aufgrund von aufwendigen Simulationen an der Uni bereits erforscht. Doch der angenehm tiefe, satte Sound und der niedriger als erwartete Geräuschpegel haben bei den ersten Flügen für großen Jubel beim e-volo-Team gesorgt.

Auf ein Ergebnis war man sehr gespannt: Gibt es störende oder gar gefährliche Vibrationen in der mechanischen Struktur der Rotorebene? „Denn solche Vibrationen sind ein großes Problem bei üblichen Hubschraubern“, so e-volo-Geschäftsführer Stephan Wolf: „Dort sind sie zusammen mit dem oft ohrenbetäubenden Lärm die beiden Hauptfaktoren dafür, dass Passagierflüge mit Hubschraubern meist als sehr unangenehm empfunden werden.“ Aufgrund der komplexen Struktur der Volocopter in Carbon-Leichtbauweise, konnten die zu erwartenden Vibrationen nicht zuvor im Labor simuliert werden. „Das Ergebnis des Erstflugs hat für Euphorie im gesamten Projektteam gesorgt“, so Wolf und Zosel: „Selbst auf den Aufnahmen der am äußeren Carbon-Ring der Rotorebene fest installierten hochauflösenden Video-Kameras konnten bei den Testflügen keinerlei Vibrationen festgestellt werden.“

Sicherheitskonzept

Die meisten Helikopterunfälle stehen im Zusammenhang mit dem Verhalten des Piloten. Die neuartige Steuerung und Sensorik verbunden mit 18 Rotorblättern und der sehr wartungsarmen Architektur machen den Volocopter um ein Vielfaches sicherer als herkömmliche Hubschrauber.

(1) Pilotenfehler können kaum noch gemacht werden

Ein großer Teil der Pilotenfehler, die für Flugunfälle verantwortlich sind, können beim Volocopter vom Piloten nicht mehr gemacht werde. Der Pilot bestimmt nur die Flugrichtung und muss sich nicht um einen sicheren Flugzustand kümmern. Diese Aufgabe wird automatisch und fehlerfrei von den Bordcomputern in Verbindung mit den vielen verschiedenen Sensoren übernommen.

(2) Die Konstruktion des Volocopters strebt eine maximale Ausfallssicherheit an

Bei jeder Komponente des Fluggerätes basiert unsere zweijährige Konzeptentwicklung auf dem Leitgedanken: Der Volocopter muss das sicherste Luftsportgerät der Welt werden. Dementsprechend haben wir ein Fluggerät mit „High Level Redundanz“ entwickelt. Das bedeutet, dass bei einem Ausfall von mehreren, auch sehr verschiedenen Komponenten, das Fluggerät noch immer in der Lage ist, sicher zu landen. Aus den Sicherheitsanalysen ergab sich somit eine Bauweise von sechs Rotorarmen mit jeweils drei Antrieben, die wiederum aus unterschiedlichen Energiequellen gespeist werden. Auch die Flugsteuerung basiert nicht auf der klassischen „Fly by Wire“ Trias Master-, Slave- und Voter-Computer sondern aus ca. 20 unabhängigen Computern, von denen im Prinzip jeder einzelne alleine das komplette Fluggerät steuern kann. Alle Komponenten sind in einem intelligenten Mesh-Netzwerk verbunden, bei dem unzählige Netzwerkverbindungen ausfallen können, ohne dass eine Beeinträchtigung der Flugsteuerung erfolgt. Der Steuer-Joystick ist mehrfach redundant aufgebaut.

(3) Abgesicherte Energieversorgung

Bei dem aktuellen Prototyp des VC200 werden die 18 Antriebe aus sechs zentralen Batterieblöcken versorgt. Dabei sind die Zuleitungen zu den Antrieben so verteilt, dass je Rotorarm drei verschiedene Batterieblöcke die drei Antriebe versorgen. Bei diesem System können mechanisch zwei komplette, nicht nebeneinander liegende Arme ausfallen und der Volocopter kann noch sicher gelandet werden. Da der Volocopter eine Leistungsreserve von 50% hat, ist auch beim Ausfall von zwei Batterieblöcken eine sichere Landung möglich. Für die Serienfertigung sind zusätzlich dezentrale Backup-Batterien an den Antrieben vorgesehen. Diese Redundanzen werden durch ein ballistisches Komplettrettungssystem ergänzt, bei dem im Notfall das ganze Fluggerät an einem Fallschirm sicher zu Boden sinkt. Daher gibt es beim Volocopter nicht nur eine „Second Chance“ sondern eine Vielzahl von Chancen.

Somit werden nahezu alle Probleme der üblichen Hubschrauber gelöst.

Vorteile der Volocopter

 

  • Potential, das sicherste Luftsportgerät der Welt zu werden
  • keine Abgase
  • kinderleicht „fly-by-Joystick“ zu fliegen
  • einfache und kostengünstige Pilotenausbildung
  • extrem niedrige Betriebskosten und wartungsarm
  • leiser, angenehmer Sound
  • keine Vibrationen

Stimmen zu e-volo:

Erik Lindbergh, Enkel von Charles Lindbergh:

„We believe that the development of the Volocopter holds significant promise to radically change short distance transportation”, sagte Erik Lindbergh. “It has a long development path ahead, but if this innovative design reaches the commercial market it will dramatically change the way we move about the planet.” (20. April 2012)

Dr. Philipp Rösler, Bundeswirtschaftsminister:

„Wenn ich sehe, was das Team von e-volo innerhalb der vergangenen Monate geleistet hat, muss ich sagen, die von uns dafür bewilligten Fördermittel sind wirklich gut angelegte Gelder der deutschen Steuerzahler.“ (2. Juli 2013)

e-volo startet Crowdfunding

Innovativ auch in der Finanzierung: e-volo startet am 27.11.2013 mit Crowdfunding, um den Weg bis zur Serienfertigung der VC200 zu finanzieren. Hierbei geben viele private Anleger (Crowd) dem Unternehmen Darlehen (partiarische Nachrangdarlehen), deren Verzinsung und Auszahlungswert direkt am Erfolg des Unternehmens gekoppelt ist. Partner für die Umsetzung ist die erfolgreiche Plattform www.seedmatch.. Dort kann man sich mit Beträgen zwischen 250 Euro und 10.000 Euro an e-volo beteiligen und somit Teil eines Teams werden, das Luftfahrtgeschichte schreibt.

Die ersten Zeichner eines 10.000 Euro Paketes erhalten eine Kaufoption im Wert von 5.000 Euro für einen der begehrten Listenplätze für den Kauf der ersten Volocopter VC200.

Neuer Kooperationspartner

Mit dem Erstflug möchte e-volo eine neuen Kooperationspartner vorstellen:

Ascending Technologies GmbH, www.asctec.de

Der Erstflug des Volocopter VC200 von e-volo am 17.11.2013 in Karlsruhe fand mit Unterstützung der Ascending Technologies GmbH statt. Das Volocopter-Projekt profitierte dabei von der Expertise des langjährigen Technologieführers unbemannter Flugsysteme (UAV). Ascending Technologies aus Krailling bei München ist Hersteller und Erfinder von Mikro-UAVs für den professionellen Einsatz. Mit weltweit über 1000 verkauften Multikoptern verfügt das Unternehmen über einen einzigartigen Erfahrungsschatz. In Kombination mit einer hohen In-House-Fertigungstiefe und der Pionierarbeit im Bereich der Sensordatenverarbeitung und Fluglagestabilisierung macht das Ascending Technologies zu einem wertvollen Partner für e-volo. Gleichwohl stellt die Teilnahme an diesem Projekt und eine Weiterentwicklung des Volocopters für das Unternehmen eine willkommene Herausforderung dar. Getreu der Prämisse: Technologie, die begeistert!

Hintergrund

Im Oktober 2011 hat das Karlsruher Unternehmen e-volo mit dem weltweit ersten rein elektrisch bemanntem und dabei senkrecht gestartetem Flug Luftfahrt Pioniergeschichte geschrieben und im vergangenen Jahr den größten Preis in der allgemeinen Luftfahrt, den Lindbergh-Foundation Preis für Innovation erhalten.

Der Volocopter von e-volo ist ein völlig neuartiges, senkrecht startendes, manntragendes Fluggerät, das in keiner bekannten Kategorie einzuordnen ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Luftfahrzeugen ist der Volocopter von Anfang an als Fluggerät mit Elektroantrieb konzipiert. Mit seinen Propellern kann der Volocopter senkrecht starten und landen wie ein Hubschrauber. Ein wesentlicher Vorteil neben der bestechend einfachen Bauweise ohne aufwendige Mechanik und der sehr geringen Wartungskosten ist die Redundanz der Antriebe. So kann selbst beim Ausfall von mehreren Motoren der Volocopter noch sicher gelandet werden.

Im Rahmen der ZIM-Förderung (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) wurden Projektkosten von zwei Millionen Euro gesichert. Mit dem „ZIM“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie sollen Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen nachhaltig unterstützt – und so ein Beitrag zu deren Wachstum, verbunden mit der Schaffung und Sicherung von Arbeitsplätzen geleistet werden. Damit geht die Weiterentwicklung der Volocopter von e-volo in die nächste Phase. Bei diesem Verbundforschungsprojekt sind zwei Forschungseinrichtungen und mehrere höchst innovative Unternehmen beteiligt, darauf ausgerichtet, ein vermarktbares Produkt zu entwickeln.

Der Volocopter von e-volo ist mittlerweile mehrfach ausgezeichnet: Ob „Hightech Pioneer“ beim CyberChampions Award oder Platzierung bei den „GreenTec Awards“.

Infos: www.e-volo.de

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