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Projektbeispiel: WingCopter

Die Verbindung von Flächenflugzeug und Quadrocopter

Das von Studenten der ZHAW entwickelte Fluggerät WingCopter kombiniert die Performance eines Flächenflugzeuges (Wing) mit den guten Senkrechtstarteigenschaften eines Quadrocopters (Copter). Für den Streckenflug wird nur 10% der Schwebeleistung benötigt. Bis zu 10 kg Nutzlast können so mit den elektrischen Antrieben eine Stunde lang transportiert werden, was bis über 100 km Reichweite entspricht.

Basierend auf dem Projekt UMARS, einem unbemannt und autonom fliegenden Messflugzeug für die meteorologische Forschung, wurde die logistisch aufwändige Start- und Landephase durch eine vertikale Schwebeeinheit vereinfacht. Die einfache Bedienung und das breite Einsatzspektrum sollen die Arbeit der Umweltwissenschaftler erleichtern und an fast jedem mit einem Fahrzeug erreichbaren Ort Messungen ermöglichen.

Mit dem WingCopter können neben Messung der Luftbeschaffenheit und Bildanalysen der Erdoberfläche auch Stärke und Richtung der Luftbewegung ermittelt werden. Daraus lassen sich Gas-Transport berechnen. 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

Flexibel ausrüstbare Behälter für Messinstrumente können im Schwerpunkt angeflanscht und schnell gewechselt werden. Ein selbstständig arbeitender Autopilot und ein in Echtzeit übertragendes Telemetriesystem ermöglichen ein automatisches 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 Forschungsfluggerät WingCopter kann eine grosse Anzahl unterschiedlichster Aufgaben bewältigen. 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. Das Fluggerät ist auf hohe aerodynamische Güte und ein besonders hohes Verhältnis Nutzlast zu Eigengewicht ausgelegt, um auch grössere und schwerere Messgeräte wie Gassensoren zur Erforschung des Klimawandels zu tragen. Dafür ist extremer Leichtbau notwendig. Ein flugfähiger Demonstrator im Massstab 1:1 dient dazu, diese Annahmen zu überprüfen und wichtige Erfahrungen und Erkenntnisse zu gewinnen.

Bauweise

Für die Tragstruktur kommen Kohlefasern zum Einsatz. Diese sorgen bei geringem Eigengewicht für eine hohe Festigkeit und Struktursteifigkeit. Der WingCopter ist so ausgelegt, dass er mit und ohne Nutzlast fliegen kann. Die Batterien für die vier Elektromotoren sind in den Motorträgern untergebracht.

Technische Daten Prototyp

Spannweite:      4.93 m

Leergewicht:     16.8 kg

Reisegeschwindigkeit:  110 km/h

Antrieb:              Elektro

Länge:                2.3 m

Nutzlast:             8.2 kg

Reichweite:       130 km

Leistung:            15 kW

Auf einen Blick

Beteiligte Institute und Zentren: Institut für Mechanische Systeme (IMES)

Projektpartner: Studierende aus verschiedenen Studiengängen

Finanzierungsbeitrag: aus Hochschulmitteln finanziert

Projektstatus: weiterhin in Arbeit

Kontakt WingCopter: