Projektbeispiel: UMARS

Fliegendes Labor für die Umweltforschung

UMARS steht für Unmanned Modular Airborne Research System und ist ein unbemannt und autonom fliegendes Messflugzeug für die meteorologische Forschung. Seine einfache Bedienung und sein breites Einsatzspektrum sollen die Arbeit der Umweltwissenschaft erleichtern und dabei kostengünstiger sein als die aktuell genutzten manntragenden Flugzeuge.

Mit UMARS können neben Messung der Luftbeschaffenheit und Bildanalysen der Erdoberfläche auch Stärke und Richtung von Winden ermittelt werden. Speziell Flüge in Bodennähe und Langzeitmessungen bieten weite Anwendungsfelder für verschiedenste Aufgaben in der meteorologischen und geodätischen Forschung sowie bei der Katastrophenhilfe (z.B. Überwachung von Waldbränden).

Da keine Flugplatzinfrastruktur notwendig ist, sind Starts und Landungen direkt dort möglich, wo die Einsätze stattfinden.

Einfache Bedienung

Neben flexibel ausrüstbaren Behältern für Messinstrumente soll UMARS in seiner endgültigen Form auch über eine hochmobile, automatische Startvorrichtung verfügen und auf kurzen, ungefestigten Feldabschnitten landen können. Ein selbstständig arbeitender Autopilot und ein in Echtzeit übertragendes Telemetriesystem ermöglichen ein autonomes Fliegen der einzelnen Messkampagnen bei gleichzeitig aktivem Überwachen der Mission vom Boden aus.

Ziel des Projektes ist es, den Forscherinnen und Forschern ein einfach zu bedienendes Hilfsmittel an die Hand zu geben, das ohne speziell ausgebildetes Personal betrieben werden kann.

Vielfältiges Pflichtenheft

Das Forschungsprojekt UMARS umfasst mehrere Projektstufen und eine grosse Anzahl unterschiedlichster Aufgaben. Neben dem effektiv fliegenden Flugzeug gilt es, auch Start- und Landesysteme, den Autopiloten sowie die Schnittstellen zu den Messinstrumenten zu entwickeln, zu bauen und zu testen. Zudem sind Abläufe und Verfahren für den autonomen Betrieb zu gestalten und die rechtlichen Rahmenbedingungen für das Operieren im innereuropäischen Luftraum abzuklären oder zu schaffen. Analysen aktueller meteorologischer Forschungseinsätze und Befragungen von potenziellen Anwenderinnen und Anwendern bilden die Basis für das Pflichtenheft zu UMARS. Am Institut für Mechanische Systeme (IMES) durchgeführte Studien zeigen auf, unter welchen Leistungsparametern wie beispielsweise Gewicht und Grösse der Nutzlast die gewünschte Einsatzdauer und Missionsprofile möglich sind. Ein flugfähiger Demonstrator im Massstab 1:1 dient dazu, diese Annahmen zu überprüfen und wichtige Erfahrungen und Erkenntnisse zu gewinnen. Zudem kommt er als fliegende Testplattform für den Autopiloten zum Einsatz.