DE10026469C1 - Verfahren zur Ausbringung eines Fallschirms an einer Drohne - Google Patents

Abstract

Die Erfidnung betrifft ein Verfahren zur Ausbringung eines Fallschirms an einer Drohne, wobei die Steuerungsanlage der Drohne mindestens einen Flugführungsrechner, ein Fallschirmsystem mit Fallschirm, ein Energieversorgungssystem, ein Antriebssystem sowie ein Stellantriebssystem umfasst und keines dieser Systeme in der Drohne dupliziert ist. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drohne durch Vereinfachung der Subsysteme kostengünstiger zu gestalten, aber dennoch im Versagensfall einen unkontrollierten Absturz der Drohne möglichst zu vermeiden. DOLLAR A Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens von dem Energieversorgungssystem (12) dem Antriebssystem (13) und dem Stellantriebssystem (14) über Signal- und Datenverbindungen (121, 131, 141) Signale und/oder Daten an eine Fehlererkennungseinrichtung (11) geliefert werden und die Fehlererkennungseinrichtung (11) programmgemäß definierte Fehler oder Fehlerkombinationen erkennt und dann ein Signal an das Fallschirmsystem (15) liefert, so daß das Fallschirmsystem (15) ein Stellsignal bildet, welches gegenüber einem Auswurfmechanismus (150) einen Auswurf des Fallschirms (151) veranlaßt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbringung eines Fallschirms an einer Drohne, wobei die Steuerungsanlage der Drohne mindestens einen Flugführungsrechner, ein Fallschirmsystem mit Fallschirm, ein Energieversorgungssystem, ein Antriebssystem sowie ein Stellsystem umfaßt und keines dieser Systeme der Drohne dupliziert ist.

In der Zeitschrift Aerospace, Magazin der DaimlerChrysler Aerospace AG, Heft 1/99, S. 55 ist eine mit Fallschirm zu landende Drohne beschrieben.

Die Drohne ist ein unbemannter Flugkörper für zivile oder militärische Anwendungen zum Beispiel zur Geländeerkundung, die in der Regel nach Erfüllung ihrer Mission an einem gewünschten Ort planmäßig landet. Zu diesem Zweck aktiviert eine Steuerungsanlage der Drohne programmgemäß ein Fallschirmsystem, welches einen mit der Drohne verbundenen Fallschirm auswirft und zur Wirkung bringt. Die Drohne landet mittels Fallschirm im Zielgebiet. Dabei ist es bekannt, daß die Drohne mittels eines in der Steuerungsanlage integrierten Flugführungsrechner und dessen Programm das Fallschirmsystem auslösen kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Fallschirmsystem am Zielgebiet auszulösen über eine ferngesteuerte Signalgebung an den Flugführungsrechner.

In allen dieser Fälle handelt es sich um einen geplanten, d. h. beabsichtigten Landevorgang. Die Steuerungsanlage einer Drohne umfaßt neben dem Flugführungsrechner mindestens auch solche Subsysteme wie das Hydrauliksystem, das Elektriksystem, das Energieversorgungssystem, das Antriebssystem sowie das Steuerungs- und Stellantriebssystem. Dies sind fehlerkritische Subsysteme, wobei ein Einzelversagen einer Baugruppe aus einem System häufig zum Verlust der Drohne führt.

Im Versagensfall kann eine solche Drohne nicht notlanden. Sie stürzt ab oder zerstört sich selbst. Ein solcher Versagensfall kann mit einer Gefährdung der unmittelbaren Umgebung verwunden sein. Weiterhin wird der Betreiber der Drohne einen weitgehenden Schutz der Drohne wünschen, um diese nach Reparatur betroffener Baugruppen erneut verwendet zu können. Betreiber versuchen diese Problematik zu lösen, in dem sie den gleichen konstruktiven Ansatz wie bei bemannten Flugkörpern wählen, nämlich durch redundante Ausführung der Steuerungsanlage ausreichend hohe Sicherheiten zu erzeugen. Dies bedeutet eine Duplizierung aller zur Beherrschung des Versagensfalles notwendigen Subsysteme wie Antrieb, Energieversorgung, Steuerung, etc. Durch die Duplizierung wird eine Redundanz der Subsysteme erreicht. Im Versagensfall eines Subsystems ist somit ein planmäßiger Weiterbetrieb der Drohne gesichert. Diese Lösung erhöht jedoch drastisch das Fluggewicht der Drohne, so daß letztlich auch ein stärkerer Antrieb erforderlich wird. Die Lösung ist somit sehr materialaufwendig und sehr kostenintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drohne durch Vereinfachung der Subsysteme kostengünstiger zu gestalten, aber dennoch im Versagensfall einen unkontrollierten Absturz der Drohne möglichst zu vermeiden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens von flugrelevanten Subsystemen wie dem Energieversorgungssystem, dem Antriebssystem und dem Stellantriebssystem über Signal- und Datenverbindungen Signale und/oder Daten an eine Fehlererkennungseinrichtung geliefert werden und die Fehlererkennungseinrichtung programmgemäß definierte Fehler oder Fehlerkombinationen erkennt und dann ein Signal an das Fallschirmsystem liefert, so daß das Fallschirmsystem ein Stellsignal bildet, welches gegenüber einem Auswurfmechanismus einen Auswurf des Fallschirms veranlaßt.

Die Erfindung erbringt den Vorteil, unter Einsatz von Einfachsystemen, d. h. ohne Duplizierung von flugrelevanten Systemen trotzdem ein vermindertes Verlustrisiko der Drohne zu ermöglichen. Es können somit einerseits Entwicklungs- und Fertigungskosten gesenkt werden, andererseits die Betriebskosten der Drohne vermindert werden, da die Drohne mehr Nutzlast transportieren kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 Schema einer Steuerungsanlage einer Drohne ohne Duplizierung von Subsystemen.

Die Steuerungsanlage 1 nach Fig. 1 zeigt in zentraler Position einen Flugführungsrechner 10. Dem Flugführungsrechner 10 sind Subsysteme 100 untergeordnet, die er steuert bzw. regelt. Der Flugführungsrechner 10 erhält Informationen von ausfallrelevanten Subsystemen 100, wie beispielsweise dem Energieversorgungssystem 12 über die Signal- und Datenverbindung 121, dem Antriebssystem 13 über die Signal- und Datenverbindung 131 und einem Stellantrieb 14 über die Signal- und Datenverbindung 141. Die Signal- und Datenverbindung 121, 131, 141 kann festverdrahtet oder drahtlos ausgebildet sein. Diese Signal- und Datenverbindung 121, 131, 141 überträgt aktuelle Signalkenngrößen bzw. Zustandsdaten der Subsysteme 100 an eine Fehlererkennungseinrichtung 11, die vorzugsweise im Flugführungsrechner 10 integriert ist. Die Fehlererkennungseinrichtung 11 arbeitet nach bekannten Fehlererkennungsverfahren. Die Fehlererkennungseinrichtung 11 kann als Software für den Flugführungsrechner 10 oder als Hardware ausgebildet sein. Die Fehlererkennungseinrichtung 11 erkennt, ob eine oder mehrere Baugruppen eines Subsystems 100 fehlerkritisch sind. Wird mindestens eine Baugruppe eines Subsystems 100 zum Versagen der Drohne führen, liefert die Fehlererkennungseinrichtung 11 ein entsprechendes Signal an das Fallschirmsystem 15. Das Fallschirmsystem 15 besitzt u. a. einen Auswurfsmechanismus 150 mit einem Fallschirm 151. Das Fallschirmsystem 15 bildet ein Stellsignal für einen oder mehrere Aktuatoren des Auswurfmechanismus 150, der den Fallschirm 151 aus der Drohne auswirft, so daß er sich entfalten kann. Die Fehlererkennungseinrichtung 11 beinhaltet einen im zuständigen Rechenprogramm programmgemäß definierten Fehler oder definierte Fehlerkombination, die zu einer Aktivierung des Fallschirmsystems 15 führt, wenn ein solcher Fehler vom Programm erkannt wird. Wird ein solcher Fehler bspw. in einem einzelnen Subsystem erkannt, werden mit dem Start des Auswurfsmechanismus 150 die restlichen Subsysteme deaktiviert werden und die Drohne wird am Fallschirm 151 hängend zu Boden schweben, ohne ihre Umgebung zu gefährden. Für eine Landung bzw. Wasserung auf See kann ein integrierter Airbag den Landestoß gegenüber der Drohne abfedern bzw. das Versinken der Drohne bis zu anschließenden Bergung verhindern. Der Auswurf eines Fallschirms 151 durch die Steuerungsanlage 1 der Drohne für einen Versagensfall ermöglicht es, in vorteilhafter Weise auf eine Duplizierung bzw. Redundanz der Steuerungsanlage 1 bzw. relevanter Subsysteme 100 zu verzichten.

Die Drohne kann somit kostengünstiger gefertigt werden, wobei gleichzeitig die Möglichkeit einer Wiederverwendbarkeit nach dem Versagensfall erhalten bleibt. Das ist ein entscheidender Vorteil gegenüber den bisher von Betreibern eingesetzten Drohnen.

Claims (1)

1. Verfahren zur Ausbringung eines Fallschirms an einer Drohne, wobei die Steuerungsanlage der Drohne mindestens einen Flugführungsrechner, ein Fallschirmsystem mit Fallschirm, ein Energieversorgungssystem, ein Antriebssystem sowie ein Stellantriebssystem umfasst und keines dieser Systeme der Drohne dupliziert ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens von dem Energieversorgungssystem (12), dem Antriebssystem (13) und dem Stellantriebssystem (14) über Signal- und Datenverbindungen (121, 131, 141) Signale und/oder Daten an eine Fehlererkennungseinrichtung (11) geliefert werden und die Fehlererkennungseinrichtung (11) programmgemäß definierte Fehler oder Fehlerkombinationen erkennt und dann ein Signal an das Fallschirmsystem (15) liefert, so daß das Fallschirmsystem (15) ein Stellsignal bildet, welches gegenüber einem Auswurfmechanismus (150) einen Auswurf des Fallschirms (151) veranlaßt.