Überlegung: Drohne für Spezialkräfte, Für die SiFi Freunde und Ingenieure Einstellungen

[MeckieMesser]

Im Thread über Helikopter für Spezialkräfte wurde gelegentlich die MH-6 angesprochen und ihre Nutzung im urbanen Raum.
Beim Lesen eines Artikels über den Volocopter VC200 ist mir aufgefallen, dass diese Art von Helis diese Aufgabe weitaus besser erledigen könnten.
Die Vorteile:

- extrem leise
- Widerstandsfähiger, da der Antrieb unabhängig und granular gebaut werden kann. Keine Hydraulik, keine zentrale Turbine.
- Ohne Getriebe, wesentlich einfacher zu zerlegen und luftverladbar.
- flexible Ausführungen möglich, das der Rotor weniger dominant im Gesamtentwurf ist. Beispielsweise ein länglicher Rumpf.
- kein Heckrotor
- Aktuelle Entwicklungen im Bereich Elektromobilität kommen dem System entgegen.
- Sollte sich auch präziser steuern lassen, da Elektromotoren.
- einfache Wartbarkeit (Thema Staub)
- billiger

Ich finde die aktuelle Entwicklung in die Richtung einfach spannend. Mir ist klar dass der VC200 kein nutzbares Design ist.
Der VC200 ist ein privates Startup. Ich denke es gibt noch Luft nach oben. Gerade bei der Nutzlast.

Was meint Ihr?

[KSK]

Volocopter VC200

Und jetzt darf jeder selber suchen, was das überhaupt ist...

Wie wäre es mit einem Link? Könnte die Motivation steigern, dass andere sich mit dem Thema auseinandersetzen und dir antworten

Was meint Ihr?

Wenn die Leistungsdaten einmal so weit sind, dass sie an konventionelle Lösungen heranreichen, wird das sicher zur Option. Aber du hast ja selbst schon bemerkt, dass das noch nicht Stand der Technik ist.
Nutzlast, Reichweite, Geschwindigkeit liegen alle noch deutlich unter dem, was derzeit eingesetzt wird.

Der Beitrag wurde von KSK bearbeitet: 20. Jul 2014, 11:04

[Praetorian]

Was meint Ihr?

Ganz ehrlich?

• Im Allgemeinen:
  Bevor es nicht eine echte Revolution im Bereich der Speicherung elektrischer Energie gibt, werden elektrisch angetriebene Luftfahrzeuge im zivilen Bereich auf Spiel und Spaß und im professionellen wie militärischen Einsatz auf Nischenanwendungen (hier primär im Bereich kleiner und kleinster Abfluggewichte, z.B. Kleindrohnen) limitiert sein. Die Energiedichte von Kerosin ist im Moment und auch noch auf absehbare Zeit unschlagbar besser als alle Akkutechnologien.
  Wir haben hier also in der Hauptsache ein ungelöstes Nutzlastproblem, und in zweiter Linie ein ungelöstes Ausdauerproblem.
  
  e-volo macht es sich in dem Zusammenhang wie viele Startups sehr einfach, indem sie schlicht postulieren, daß es diese Revolution demnächst geben wird. Bis dahin hat man ja eine gute Ausrede. Und beugt sich dann doch den Realitäten und verbaut Verbrennungsmotoren, die Generatoren antreiben:
  
  

  Wie lange kann geflogen werden?
  
  Der begrenzende Faktor ist derzeit noch die Energiedichte der verfügbaren Akkus. Allerdings ist für die nächsten Jahre noch eine erhebliche Weiterentwicklung der Akkutechnologie abzusehen, so dass es innerhalb kurzer Zeit zu einer Vervielfachung der Energiedichte kommen wird. Ist derzeit noch eine Akku-Flugdauer von ca. 20 Minuten realisierbar, wird dies in naher Zukunft schon eine Stunde und mehr sein.
  Um schon jetzt Flugzeiten von mehreren Stunden zu realisieren, werden unsere 2-sitzigen Volocopter als seriell-hybride Elektrofluggeräte entwickelt. Hierzu wird ein Verbrennungsmotor einen Generator antreiben, der wiederum Akkumulator und Elektromotoren mit Strom versorgt.

  e-volo FAQ
  
  Wie liegt der Gesamtwirkungsgrad von Verbrennungsmotor/Generator/E-Motor im Vergleich zur klassischen mechanischen Auslegung?
  
  Ein Robinson R22 braucht etwa 60-70 kW im Reiseflug. Bedeutet, man bräuchte für zehn Minuten Flug etwa 10 kWh. Die Fahrbatterie eines BMW i3 leistet nutzbare 28 kWh. Das sind unter 30 Minuten Reiseflug in einem Kleinhubschrauber. Ohne Start, ohne Landung. Ein Robinson R22 Beta II hat unter 200 kg useful weight, d.h. für Sprit, Pilot, Passagiere, Fracht. Wieviel wiegt die Fahrbatterie eines i3?
  
• Spezifisch zum Volocopter:
  Multirotor-Auslegungen haben im Vergleich zum "klassischen" einzelnen Hauptrotor ein rein geometrisches Problem - die Rotorkreisfläche, und damit die zum allergrößten Teil auftrieberzeugende Fläche, wird bei in der Summe gleichbleibender Rotordurchmesser mit zunehmender Anzahl der Rotoren immer kleiner. Ganz vereinfacht gerechnet:
  Ein einzelner Hauptrotor mit d = 20 m hat eine Rotorkreisfläche von etwa 315 m².
  Zwei Rotoren mit d = 10 m haben jeweils 78 m², in der Summe 156 m².
  Ein Volocopter mit 18 Rotoren mit d = 1,11 m hat unter 1 m² pro Rotor, in der Summe unter 18 m².
  Was das für die Flugleistungen bedeutet sollte klar sein. Dazu kommt noch der hohe inhärente Luftwiderstand von 18 Rotorsystemen und der ganzen tragenden Struktur, die aufgrund fehlender Blattverstellung zwecks Vorwärtsflug einmal komplett in die Strömung gekippt werden müssen.
  
• Aufgrund des geringen Auftriebs, des hohen Luftwiderstands und der minimalsten Energiereserve in den winzigen Rotoren ist eine Autorotationsfähigkeit nicht zu erwarten. In der Konsequenz wird von e-volo ja nun auch ein Rettungsfallschirm eingeplant. Das limitiert allerdings auch die maximale Größe des Entwurfs.
  
• Ob ein solches Lfz "präziser steuern" ließe, sei mal dahingestellt. Hubschrauber, zumindest die klassisch ausgelegten, werden durch Verstellung der Rotorblätter kontrolliert, d.h. durch unmittelbare (weitgehend verzögerungsfreie) Einwirkung auf die Aerodynamik des gesamten Rotors und damit unmittelbare (weitgehend verzögerungsfreie) Reaktionen auf die Steuereingaben. Beim Volocopter muss über Drehzahländerungen gearbeitet werden, d.h. durch die Hochlauf- oder Bremszeiten der Motoren kommt schon eine Grundelastizität in die Reaktion, die noch durch die kleinen Rotorkreisdurchmesser verstärkt wird (weil die erforderliche Drehzahländerung größer wird).
  
• "Leiser" könnte das Ding auf Entfernung durchaus sein, in geringem Abstand möglicherweise gar nicht mal. Das Gesamtgeräusch eines Hubschraubers ist zusammengesetzt aus Einflüssen des Rotors, des Motors bzw. der Turbinen und des Getriebes. Niederfrequente Anteile kommen hauptsächlich aus dem Rotor, höherfrequente Anteile aus den Turbinen und dem Getriebe. Weil die Rotoren deutlich kleiner sind und schneller drehen, sind auch deren Betriebsgeräusche höherfrequenter. Elektromotoren auch. Getriebe fällt weg.
  Geräusche mit hoher Frequenz sind nun weniger weit zu hören, dafür ist die Summe in dB(a) in den höheren Frequenzbereichen möglicherweise gar nicht so viel anders oder sogar höher als heutzutage.

[MeckieMesser]

Interessant. Danke an euch beide.
Dass Batterien ein Vielfaches speichern wie heute, halte ich auch für zweifelhaft. Bosch sieht bis 2020 glaube ich 30% mehr Kapazität für möglich. Sofern nicht irgendwo ein Durchbruch gelingt.

[xena]

Leise sind solche Dinger eh nicht, zumindest nicht in ihrem Umfeld. Sicherlich, klassische Hubschrauber hört man schon Kilometer weit, aber diese Hubdrohnen machen in ihrem Umfeld, also in ihrer einsatzbedingten Entfernung, durchaus einen gehörigen Krach.

Ansonsten schließe ich mich Praetorian an.