Bestes Flugprinzip für MAV/UAV?

[face]

Hallo,

da bei uns grade die Diskussion aufkam, dachte ich ich frage doch mal hier: Welches Funktionsprinzip haltet ihr für sehr kleine unbemannte Flugobjekte welche im Schwarm zur Überwachung, in der Rettung, in der Aufklärung von Katastrophengebieten etc eingsetzt werden, für am besten? Kriterien wären ein einigermaßen stabiler Schwebeflug, kleine Abmessungen um sie auch in Räumen einsetzen zu können, längere Akkulaufzeit (20-30min) und eine gewisse Nutzlast für Kameras etc. Als da wären z.B.:

- Koax drehzahlgesteuert
- einrotorige pitchgesteuerte Helis
- Tiltwing (bauen wir grade für den IMAV-Wettbewerb an unserem Institut)
- Ornithopter
- der Hummel/Fliege/Wespe nachgeahmt
- der Libelle nachgeahmt
- dem Kolibri nachgeahmt etc.
- ...

Grade im Ornithopter-Bereich gibts ja wirklich ein paar sehr interessante Projekte, wie z.B. das Delfly. Da gelingt auch einigermaßen stabile Bilderkennung und das mit Fluggeräten die grade einmal 3gr wiegen, inkl. Kamera und allem. Sowas ist natürlich ziemlich windempfänglich... darum konstruieren wir für die IMAV im Außenbereich grade einen Tiltwing, der z.B. die Vorteile bietet auf einem Punkt starten und landen zu können, dabei jedoch auch in der Lage ist große Geschwindigkeiten zu erreichen und um Horizontalflug auch weniger Energie verbraucht als andere Fluggeräte. Jedoch kann man hier nicht wirklich klein werden.
Also, eure Meinung würde mich interessieren! Was haltet ihr für die effektivste Herangehensweise?

Gruß, Max

[Husi]

Tiltwing (bauen wir grade für den IMAV-Wettbewerb an unserem Institut)

Hallo Max,

- kannst du mehr darüber erzählen?
- Was bedeutet eigentlich MAV bzw. UAV?
- Was bedeutet "im Schwarm" bei dir? Sollen die sich mit Informationen gegenseitig versorgen und so doppeltes Suchen verhindern?
- Tiltwing heißt das die Tragfläche mit Triebwerken verdreht wird? Wie z.B. bei der Canadair CL-84 Dynavert
http://www.aero-web.org/database/aircra ... m?id=19164
- Welche Fluggeschwindigkeit soll erreicht werden?

Aus meiner Sicht wäre ein Koax (mit nur einer Taumelscheibe) nicht so geeignet, wenn auch höhere Fluggeschwindigkeiten gefordert wären...
Normale Helis müßte man mit einem künstlichen Horizont ausstatten, damit sie Eigenstabil werden...
Ornithopter können keine großen Lasten heben und auf der Stelle Schweben ist auch kaum möglich...
Hummel etc, funktioniert nur bei sehr kleinen Re-Zahlen => sehr kleines Gewicht, das werdet ihr nicht schaffen...
Libelle und Kolibri wird am Material scheitern. Die Flügel werden zu schwer um sie in der nötigen Geschwindigkeit zu bewegen.

Was aus meiner Sicht einen Erfolg versprechen würde wäre ein Trikopter wie z.B. unser Crizz ihn gebaut hat. Allerdings solltet ihr am geschicktesten nur einen zentralen Motor verwenden und zur Auftriebserzeugung keine Propeller, sondern ideal verwundene Rotoren verwenden. Diese Rotoren wenigestens über Pitch besser mittels einer normalen Taumelscheibe steuern.
Ideal verwundene Rotoren erzeugen eine constante induzierte Geschwindigkeit im Rotorkreis. Und die Taumelscheibe würde das quer-kippen der Rotors (Giersteuerung beim Trikopter) unnötig machen.
Wenn ihr hohe Geschwindigkeiten erziehlen wollt, dann solltet ihr auch noch Tragflächen vorsehen und die beiden quer abstehenden Rotoren wie bei der V-22 Osprey komplett kippen.
Es ist viel auf einmal, aber das würde (aus meiner Sicht) alle Anforderungen mit Leichtigkeit erfüllen.

Viele Grüße
Mirko

[face]

Hallo,

also gefragt habe ich eher aus persönlichem Interesse her. In unserer Gruppe/Team haben wir schon mit dem Tiltwing angefangen, das war eine Vorgabe des Insituts-Leiters da parallel dazu noch ein EU-Projekt mitläuft (AVIGLE). Hier ist mal die Seite dazu, da kann man sich ein paar Eckdaten anschauen: http://www.fsd.rwth-aachen.de/Deutsch/index.php
Hier bin ich eigentlich angestellt: http://www.fsd.rwth-aachen.de/Deutsch/F ... uegler.php Unten sieht man das Arbeitsgerät, einen E-90er. Allerdings sieht der jetzt nicht mehr so aus, ich habe den ein bisschen umgebaut und Lipos reingesetzt etc.
Mich interessierts aber halt auch so und wollte gerne wissen was abgesehen davon wohl das beste wäre. Prinzipiell war ich auch immer davon ausgegangen sowas ginge mit Ornithoptern nicht, aber als ich dann Delfly gesehen habe... ziemlich beeindruckend, allerdings praktisch wohl schwerer einsetzbar.
UAV steht für Unbemanntes Luftfahrtzeug, MAV für Mikro-Luftfahrtzeug. (Micro Air Vehicle). Bei dem dazugehörigen Wettbewerb gehts darum, Aufgaben im Indoor- und Outdoor-Bereich zu lösen, als da wären z.B. Objekterkennung (u.a. erkennen wohin eine Person sich bewegt und dementsprechend reagieren), Abwerfen von Lasten (wie Mikrophonen), Durchfliegen von Toren, Treffen von Ballons, landen/starten und alles autonom natürlich. Das ist schon recht anspruchsvoll, aber auch sehr sinnvoll da es doch viele Anwendungen dafür gibt, grade wenn dann die Möglichkeit besteht im Schwarm zu agieren: Ad-Hoc-Funkaufbau in Katastrophengebieten, Finden von Personen in großen (Katastrophen-)Gebieten, Übertragung von Großevents etc.
Im Schwarmverbund fände ich deswegen interessant weil man die Aufgaben auf mehrere Fluggeräte verteilen könnte, diese würden dann jeweils günstiger werden und ein Ausfall wäre nicht so tragisch. Außerdem kann man so viel größere Flächen abdecken. Und die Diskussion welches Prinzip für sowas jetzt am besten geeignet wäre kam dann halt auf, es wäre ja auch mal ganz interessant sowas in der Größenordnung dessen zu machen, was man auch noch zu Hause durchführen könnte. Quasi hobbymäßig eine Armee Kleinstflugzeuge bauen, die im Schwarm agieren, wie es das auch schon bei normalen Robotern gibt.

Tri-/Quadrokopter sind für sowas natürlich prinzipiell ideal, mir fällt grad auf das ich das oben ganz vergessen habe. Hätten die eigentlich große Nachteile? Was für Flugzeiten sind damit möglich?

Gruß, Max

[Husi]

Hallo Max,

ich denke du solltest die Aufgaben ersteinmal in drei grundlegene Teile spalten.

1.) Flugobjekttyp aussuchen, bauen und ferngesteuert fliegen.
2.) Fernsteuerung durch Sensoren (GPS, Beschleunigung, absolute Neigung etc.) unterstütztes Autopiloten System ersetzen.
3.) Schwarmverhalten als Optimierungssoftware (in der 3D Animationswelt sagen wir Partikelsystem) entwickeln.

Jede der drei Aufgaben ist schon eine Meisterleistung...

Viele Grüße
Mirko

[face]

Ja genau das wäre der Plan^^ Wie gesagt, es war halt nur ein Hirngespinst von ein paar Freunden und mir. Vielleicht wird aber ja was draus... (also abseits der imav-Sache von der Uni aus). Wäre auf jeden Fall ein interessantes Projekt. Darum auch die Frage zu Anfang...