Informationstag zum Luftfahrtforschungsprogramm des Bundes

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1 This document and its content is the property of Airbus Defence and Space. It shall not be communicated to any third party without the owner s written consent [Airbus Defence and Space Company name]. All rights reserved. Informationstag zum Luftfahrtforschungsprogramm des Bundes Harnack-Haus, Berlin 27. September 2016 Airbus Defence and Space Michael von Lowtzow, Manager External Research & Technology

2 Tisch 12 Unbemanntes Fliegen Informationstag Luftfahrtforschungsprogramm V-3 Wo stehen wir in Deutschland in Relation zum globalen Wettbewerbsumfeld? Herausforderung: Rentabler Einsatz von RPAS/OPAS Geschäfts-/Marktsicht Wenig spezialisierte IT Unternehmen in D Tendenz /Druck zu mehr Digitalisierung/Miniaturisierung Applikationsverdichtung (Densification) Data Repository Database & Interfaces (HW & SW) Einsatz im segregierten Luftraum (LOS, Cat Open < 25kg) Pilotenausbildungs-/ -trainingsbedarf Air Vehicle Management Ground Control Station Communication (Relay, Direct) Payload Management Data Link BVLOS Carrier (Space, Air) Großes Markpotential prognostiziert (insbesondere Cat Speific) Kommerzieller Markt wird Service orientiert sein Mittelfristig wenig RPAS mit type certificate (Cat Certified) Trend zu leistungsfähigeren Systemen Scenario & Mission Operational Area Marktführer UAS Verkäufe: Israel, USA, Türkei, Deutsche Unternehmen im Marktsegment < 25Kg Große Drohnen für Governmental Applications Platform (Airframe, Systems) Air Vehicle Payload (Sensors, Effectors, Freight) Integration into Market zwischen Wertschöpfung und Regulierung. Applikationen Infrastruktur-/ Verkehrsüberwachung Katastropheneinsatz Umwelt-/Artenschutz Grenzschutz Agrarwirtschaft Fracht-/Gütertransport Inspektionen Meteorologie Globaler Markt wird derzeit von anderen Ländern (Israel, USA, Kanada, Frankreich, Schweiz) beherrscht Öffnung von Nutzungs- und Marktpotential für RPAS/OPAS erforderlich (Politische Leitlinien) Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit deutscher Luftfahrtunternehmen notwendig RPAS Remotely Piloted Aircraft System OPAS Optionally Piloted Aircraft System 14/10/2016 BVLOS Beyond Visual Line Of Sight 2

3 Tisch 12 Unbemanntes Fliegen Informationstag Luftfahrtforschungsprogramm V-3 Welche Meilensteine gilt es in absehbarer Zukunft zu erreichen (Förderhorizont LuFo V)? Herausforderung: Sicherer Einsatz von RPAS/OPAS standardisierte & sichere Datenverarbeitung real time Bildverarbeitung Verschlüsselungsverfahren Robustheit/Angriffssicherheit Open Architecture/Source End-to-End Datenverarbeitung vernetzte Simulation Data Repository Database & Interfaces (HW & SW) Air Vehicle Management Ground Control Station Communication (Relay, Direct) 3D/4D-Visualisierung Flugplanung Digital Displays APNT, GBAS, GNSS freie Navigation, Modularität/Rekonfigurierbarkeit Sensordatenfusion Remote Sensing registrierte/zertifizierte Piloten Payload Management Data Link BVLOS Carrier (Space, Air) ATM/ATC: sektorloser Luftraum, An-/Abflug-/Rollverfahren, UAS Traffic Management Transponder/TCAS: ADS-B, FLARM, Wetterradar SWIM Scenario & Mission Operational Area Hersteller-/Systemintegratorsicht Bandbreite/Frequenzen (WRC) Funkfeldbelastung Funkverfahren (LDACS) Netzabdeckung Geofencing Platform (Airframe, Systems) Air Vehicle Payload (Sensors, Effectors, Freight) Vereinfachung von Aufstiegsgenehmigungen & Einrichtung von Erprobungsräumen vordringlich * 1 International abgestimmte/anerkannte (ratifizierte) Standards und Regulierungen unabdingbar * 2 Stör- und Absturzsichere (Security & Safety), d.h. zertifizierte/zugelassene Systeme & Services * 3 Integration into Air Space verfügbare Technologien und Vorschriften. elektr./hybrid elektr., solar elektr. Antrieb All Electric A/C Assistenzsysteme, zertifizierbarer AP C2-Link S&A/S&D ATOL Energiemanagement/ Leistungsdichte Testgelände/-gebiet Aufstiegsgenehmigungen Einheitliche Zulassungsstandards * 1 zur Ermöglichung eines zivilen Erprobungsbetriebes * 2 im Sinne einer strategische Marktabsicherung 14/10/2016 * 3 zusätzliche Anstrengungen im Bereich der Service-/Applikation-Zertifizierung 3 erforderlich

4 Tisch 12 Unbemanntes Fliegen Informationstag Luftfahrtforschungsprogramm V-3 Welche Meilensteine gilt es in absehbarer Zukunft zu erreichen (Förderhorizont LuFo V-3)? Herausforderung: Funktionaler Einsatz von RPAS/OPAS 24/7-Betrieb Hohe Datensicherheit/-verfügbarkeit Nutzung Standard SW Standardisierte Schnittstellen Auswerte-/Anwendungssoftware verfügbar Data Repository Database & Interfaces (HW & SW) Unkomplizierte Pilotenausbildung/ -qualifizierung Kompakte transportable Bodenstation Geringer Energie-/ Kraftstoffbedarf Schwarmflugfähigkeit Air Vehicle Management Communication (Relay, Direct) Attraktivitätsmerkmale: Vernetzbarkeit & Kompaktheit Multifunktionalität & -medialität Modularität & Mobilität Verlässlichkeit &Sicherheit Infrastrukturunabhängigkeit Interaktions- & Integrationsfähigkeit Payload Management Data Link BVLOS Carrier (Space, Air) Scenario & Mission Nutzbarkeit /Verfügbarkeit Funknetz Stabiler kostengünstiger Datenlink Platform (Airframe, Systems) Kunden-/Anwendersicht Air Vehicle Payload (Sensors, Effectors, Freight) Integration into Value Chain einfache Handhabung und Anwendung. Multifunktionale UAS-Komponenten/ -Systeme Einsatz-/Standzeiten Flug-/Betriebsbereich (Flight Envelope) Modulare Nutzlast Geringe Erwerbs-/ Betriebs-/Instandhaltungskosten Ground Control Station Operational Area Kostengünstige, multifunktionale (Nutzlast), vernetzbare und variabel einsetzbare (Plattform) Systeme Aufwandsarm integrierbare (Value Chain) & sofort einsetzbare (Plug & Use) Systeme & Services Einfach betreibbare, sichere (specific oder certified) und wartungsfreundliche Systeme (Handling & Training) 14/10/2016 4

5 Tisch 12 Unbemanntes Fliegen Wie ausgeprägt ist das diesbezügliche Kooperationsumfeld? Was fehlt zum Erfolg? Herausforderung: Innovativer Einsatz von RPAS/OPAS Durchsetzung & Kontrolle internationaler Datenschutzbestimmungen Schaffung der infrastrukturellen Voraussetzungen für schnelle und allgemein verfügbare Datennetze Data Repository Database & Interfaces (HW & SW) Versicherungs-/ Haftungsbedingungen für UAS Betrieb Regelungen für Erwerb Piloten-/ Führerschein Air Vehicle Management Ground Control Station Communication (Relay, Direct) Payload Management Data Link BVLOS Carrier (Space, Air) Verkehrspolitik/-regulierung Verkehrsentwicklung & -kosten Verkehrsmanagement/-infrastruktur Verkehrsleistungssteigerung Verkehrsmittelverfügbarkeit Verkehrssicherheit Mobilitätspräferenzen Umweltschutz Energieeffizienz Demographische Veränderung Scenario & Mission Operational Area Informationstag Luftfahrtforschungsprogramm V-3 Außen-/Fördergebersicht Interministerielle Koordination Schaffung eines Rechtsrahmens Einbringung in internationale Prozesse Platform (Airframe, Systems) Air Vehicle Payload (Sensors, Effectors, Freight) Etablierte kompetente Forschungslandschaft und erfahrenes Industrienetzwerk in Luftfahrtbranche existent Bisher geringe Ausprägung von KMU/IND-Kooperationen im Bereich Unbemanntes Fliegen Fehlende Investitionssicherheit und -bereitschaft aufgrund von Regulierungs- und Exporthemmnissen Integration into Network gezielte Vernetzung und Förderung. Stufenweise Zulassung von RPAS/OPAS Einsatzbedingungen für Sensorik/Effektoren ethische & gesellschaftliche Diskussion/Akzeptanz Ausnahmegenehmigung für Spezialeinsätze 14/10/2016 5

6 Tisch 12 Unbemanntes Fliegen Informationstag Luftfahrtforschungsprogramm V-3 Abkürzungen: ADS-B Automatic Dependent Surveillance Broadcast APNT Alternative Positioning, Navigation & Timing ATC Air Traffic Control ATM Air Traffic Management ATOL Automatic Take Off & Landing BVLOS Beyond Visual Line Of Sight C2 Command & Control EFB Electronic Flight Bag FLARM keine Abk.: Kollisionswarngerät Segelflugzeuge GBAS Ground Based Augmentation System GNSS Global Navigation Satellite System LDACS L-Band Digital Aeronautical Communication System OPAS Optionally Piloted Aircraft System RPAS Remotely Piloted Aircraft System S&A Sense & Avoid S&D Sense & Detect SODAR Sonic Detection and Ranging SWIM System Wide Information Management TCAS Traffic Alert & Collision Avoidance System WRC World Radio Conference 14/10/2016 6

7 Informationsveranstaltung LuFo V-3, Unbemanntes Fliegen : Deutschland in Relation zum globalen Wettbewerbsumfeld UAV Verkäufe Firmenranking Klein-UAV Bestellungen Total Bestellungen International Heron - Israel Heron TP Israel 4+ 0 Hermes-450 Israel Hermes-900 Israel 7+ 7 Global Hawk USA Predator USA Anka - Türkei Zahlenwerte geben Größenordnungen wieder Deutsche Luftfahrt / UAV Hersteller in diesem Feld nicht führend 1

8 Informationsveranstaltung LuFo V-3, Unbemanntes Fliegen : aktueller Stand in Deutschland (Auszug) Einzige deutsche UAS Hersteller mit nennenswerten Produktionsstückzahlen EMT, Penzberg Ascending Technologies, Krailing UAV Erprobungsflugplätze Manching (Airbus Defence & Space) (Systeme ab 150 kg Abfluggewicht) Mattsies mit temp.edr (GROB Aircraft) (Systeme bis 150 kg Abfluggewicht) Technische Universität München Forschungsflugzeug DA42 OE-FSD Fly-by-wire Testflugzeug Universität Stuttgart RWTH Aachen Forschungsflugzeug DA42 OE-FMP Fly-by-wire Systemfamilie UAS Gesamtsystementwicklung 2

9 Informationsveranstaltung LuFo V-3, Unbemanntes Fliegen : Meilensteine Langfristig Entwicklung eines Groß UAV Systems (reines UAV oder OPV) mit > 200kg Payload > 2000kg maximales Abfluggewicht erlaubt auch Einbau von Radarsystemen US UAV mit 4700kg Abfluggewicht Stückpreis ca. 20 Mio $ Mittelfristig Entwicklung von UAV Systemkomponenten - Aktuatoren(familie) & Regelungssoftware - Beobachtungssensorik (Kamera, Radar) - Auswertesoftware & Datenlink & Bodenstation Erprobung in OPV Konfiguration im zivilen Luftraum 3

10 Informationsveranstaltung LuFo V-3, Unbemanntes Fliegen : Kooperationsumfeld Kooperationsumfeld in Bezug auf potentielle Partner für Projekte ist sehr gut Was fehlt zum Erfolg? Budget Bedarf Weitergehendes Investitionsbudget Vermarktungshorizont innerdt. / innereuropäischer Großauftrag LuFo Förderung 6 10 TRL Exporthemmnisse Systemführer 4

11 Kurzreferat Unbemanntes Fliegen LuFo Informationstag, Andreas Udovic DFS Deutsche Flugsicherung

12 Wo stehen wir in Deutschland? UAS in der heutigen Luftraumstruktur Kontrollierter Luftraum Flughafen Kommerziell, militärisch oder Commercial, military or or öffentlich-rechtlich genutzte authority-used UAS UAS UAS Ca. Ca Ca * Bemannte Luftfahrt IFR Aircraft: Ca German Int. Flights: /Day VFR Aircraft: Ca Single-engine, Rotorcraft, Motor gliders VFR Aircraft: Ca Gliders, Ultralights, Balloons Unkontrollierter Luftraum * DFS-Schätzung für das Jahr 2016 auf Basis FAA Aerospace Forcast in Zusammenarbeit mit Teal Group für suas = small UAS (250 g bis 25 kg) 2 Privat genutzte UAS Ca *

13 Wo stehen wir in Deutschland mit UAS? Unkontrollierter Luftraum Bisherige Regelungen unzureichend, hohes Gefahrenpotential Sichere Führung von unbemannten Luftfahrtsystemen, insbesondere über Städten und Menschen notwendig -> Unmanned Traffic Management (UTM) Nationale Lösungen nicht ausreichend, europaweites ggf. weltweiter Harmonisierung Soziale Akzeptanz (Datenschutz, Gefahr durch Abstürze, Umwelt) Flughafen Integration von unbemannten Luftfahrtsystem im Flughafenumfeld ist eine besondere Herausforderung Weltweit bisher keine Lösungen erkennbar Hohe Marktchancen z.b. durch unbemannten Frachtflug 3 Kontrollierter Luftraum Bisher nur militärische Flüge in Deutschland Potential für verschiedenen Anwendung (z.b. unbemannter Frachtflug, hochfliegende Systeme (über FL600) als Beobachtungsstation oder Satellitenersatz

14 Welche Meilensteine gilt es in absehbarer Zukunft zu erreichen? Unkontrollierter Luftraum Erkennung und Überwachung von unbemannten Luftfahrtsystem Innovative technische Lösungen für ein UTM Definition der benötigten UTM Komponenten Konzeptentwicklung: Geofencing, Kollisionsvermeidung, Pilotenassistenz, Flugplanung, Freigaben Akzeptanz bei der Nutzung von unbemannten Systemen (z.b. Privatsphäre, Lärmbelästigung, Überwachung) Flughafen Integration von (großen) unbemannten Luftfahrtsystemen Erkennen von Signalen und Zeichen durch den Piloten Technische Innovationen für die Kommunikation mit anderen Flughafennutzern (z.b. Marshalling Signals, etc.) Innovative Rollführung von unbemannten Luftfahrtsystemen 4 Kontrollierter Luftraum Demonstration von Detect and Avoid Technologie Sichere (Safety + Security) Datenlinkverbindung zwischen Kontrollstation und Flugzeug Gestaltung der Bodenstation (z.b. HMI, Anpassung auf geänderte Anforderungen) Entwicklung und Validierung von Verfahren für Notfälle (Piloten und Lotsen Unterstützung) Auswirkungen durch unterschiedliche Performance zwischen bemannter und unbemannter Luftfahrzeugen auf die Kapazität, sowie der Arbeitslast des Lotsen Neu Aufgabenteilung zwischen Piloten und Lotsen Single Pilot Operations

15 Wie ausgeprägt ist das diesbezügliche Kooperationsumfeld? Unkontrollierter Luftraum Einbeziehung nicht traditioneller Luftfahrtunternehmen notwendig (z.b. Telekommunikation) Mit bisherigen Ansätzen aus der Luftfahrt nicht lösbar Hoher Forschungsbedarf, da neue Fragestellung SESAR H2020 Ausschreibung Flughafen Notwendige Kooperation zwischen Flughäfen, potentiellen Nutzern, Industrie und Forschungsorganisationen zur Lösung der Probleme Hocher Forschungsbedarf für innovative Lösungen Kontrollierter Luftraum Demonstration Detect and Avoid Fähigkeit Zusammenspiel von ATM und UTM 5

16 Kontakt: DFS Deutsche Flugsicherung GmbH Andreas Udovic Innovationsmanagement und Validierung Am DFS-Campus Langen andreas.udovic@dfs.de 6