Copter-Prototyp: Zwei Motoren und zwei Rotorblätter reichen
Der Copter-Entwickler Dirk Brunner hat ein Fluggerät gebaut, das mit lediglich zwei Motoren, die je ein Rotorblatt bewegen, komplett steuerbar ist. Dahinter steckt eine verblüffend einfache Idee und jede Menge aufwändige Regelungstechnik.
(Bild: Dirk Brunner)
Wie ein Quadrocopter sich in der Luft hält und dabei steuerbar bleibt, ist noch verhältnismäßig einfach zu verstehen: Laufen die vier Rotoren mit gleicher Drehzahl, bleibt das Flugobjekt auf der Stelle und variiert nur die Höhe, und über abweichenden Schub einzelner Motoren kippt das Gerät und nimmt Fahrt in der Horizontalen auf.
Aber wie behält man einen Duocopter mit nur zwei Rotoren unter Kontrolle? Der Copter-Entwickler Dirk Brunner aus München – der 2016 bereits einen Guiness-notierten Weltrekord aufstellte, indem er seinen Quadrocopter in weniger als 4 Sekunden um 100 Meter steigen ließ – kam auf eine überraschende Idee: Die beiden übereinander angebrachten Rotoren seines neuen DuoCopters haben jeweils nur ein Rotorblatt. Für die Stabilisierung und Steuerung ist es daher nötig, deren Geschwindigkeit im Verlauf einer Drehung fein dosiert zu variieren. Ein Ausgleichsgewicht verhindert dabei die Unwucht.
Wie Brunner auf seiner Webseite schreibt, bestand die Herausforderung bei der Entwicklung vor allem darin, den doch reichlich komplexen Regelungsalgorithmus in Echtzeit auf Standard-Komponenten aus der Copterwelt wie Flightcontrollern von der Stange zum Laufen zu bringen. Doch der Aufwand lohnt sich seiner Ansicht nach, denn er verspricht sich von der ungewöhnlichen Auslegung seiner Flugmaschine viele Vorteile.
So kann die von den Rotoren bewegte Luft ungehindert nach unten strömen, anders als bei klassischen Quadrocoptern sind ja keine Arme im Weg, an deren Ende die Motoren sitzen. Beim horizontalen Streckenflug soll kein unerwünschter Abtrieb entstehen. Dem Regelungsalgorithmus sind zudem stets die Positionen der Rotorblätter bekannt, sodass eine Kamera, die durch den Propellerkreis zielt, so synchronisiert werden kann, dass sie bei jedem einzelnen Bild freie Sicht hat. Nicht zuletzt soll es sogar möglich sein, die Bremsenergie der beiden Motoren, die durch die Regelung pro Umdrehung anfällt, über einen modifizierten Motor-Controller wieder in den Akku zurückzuspeisen.
Ein Motor, ein Rotorblatt
(Bild: Dirk Brunner)
Denkt man die Technik weiter, lassen sich sogar Fluggeräte mit nur einem Motor und einem Rotorblatt bauen. Zum einen könnte man den unteren Motor durch einen starren vielfügeligen Rotor ersetzen, der durch das Drehmoment des verbliebenen Motors in Gegenrichtung gedreht wird. Der Antrieb ist aber möglicherweise auch für ein konventionelles Tragflächenflugzeug brauchbar, dass dann ohne weitere Steuereinrichtungen auskommen soll. (pek)
