Fliegen ist schön – oben bleiben noch schöner

Das hohe Sicherheitsniveau in der kommerziellen Luftfahrt wird durch die Einhaltung von Vorschriften erzwungen. Dazu müssen der Flugzeugentwurf („Design“), der aktuelle Zustand des jeweils verwendeten Flugzeuges („Produktion“ und „Wartung“), die Betreiberorganisation („Operateur“) sowie der aktuelle Bediener („verantwortlicher Luftfahrzeugführer“, auch wenn er nicht zwingend an Bord ist) eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen. Außerdem muss sichergestellt sein, dass der Betrieb mehrerer Flugsysteme zu keinen gefährlichen Wechselwirkungen der Luftfahrzeuge untereinander wie Kollisionen, negativer Beeinträchtigung von Navigationssystemen oder aerodynamischer Interaktionen (z. B. Wirbelschleppen) sowie mit der Umgebung führt – hierzu bedarf es einer übergeordneten Koordination, die durch Flugführungsregeln sowie durch Flugsicherungs- und -managementmaßnahmen sichergestellt wird.

Für sämtliche der oben genannten Bereiche gibt es eine Vielzahl von technischen und organisatorischen Anforderungen, die in Europa von der EASA (European Union Aviation Safety Agency) erlassen und über europäische und nationale Verordnungen und Gesetze rechtsverbindlichen Charakter bekommen. Ähnliche Strukturen findet man in vielen wirtschaftlich entwickelten Bereichen der Welt, andere lehnen sich an die amerikanische oder europäische Vorschriftenlage an.

Wie hingegen die Anforderungen zu erfüllen sind, ist nicht festgelegt, vielmehr möchte man hier bewusst die Freiheit aller Beteiligten möglichst wenig einschränken. Dies versetzt jedoch alle in die Pflicht, Umsetzungs- und Nachweismethoden für die Anforderungen zu finden, die von EASA oder sonstigen Zulassungsbehörden akzeptiert werden – man spricht hier von sogenannten „Acceptable Means of Compliance“ (AMC). Prinzipiell bleibt es jedem offen, ureigene Lösungsansätze zu erarbeiten und die Zulassungsbehörden von diesen zu überzeugen. In der Praxis findet hier aber typischerweise eine enge Zusammenarbeit über Herstellergrenzen hinaus und mit den Behörden eng abgestimmt statt, um unter dem Dach verschiedener Institutionen (z. B. EUROCAE, JARUS, ASTM, RTCA, SAE, …) Vorschläge für diese AMCs zu erarbeiten, die dann von den Zulassungsbehörden als zulässige Lösungen deklariert („endorsed“) werden.

Wie sieht es an der Stelle mit der „Urban oder Advanced Aerial Mobility“ aus? – Gibt es schon Vorschriften und AMCs? Wie passen die zu den für einen Erfolg erforderlichen Randbedingungen? (niedrige Kosten, große Stückzahlen). Um einen klaren Fokus zu behalten – lassen Sie uns auf die Situation für senkrecht startende und landende Flugtaxis in Europa konzentrieren.

Zunächst – manche Hersteller versprechen bereits heute „autonomen“ Betrieb – sie meinen damit, dass kein qualifizierter Bediener mehr an Bord des Flugsystems sitzt, sondern sich dort nur noch Passagiere befinden. – Für diesen Anwendungsfall sieht die EASA einen „Betriebstyp 2“ für zugelassene Drohnen vor. An dieser Stelle fehlen die rechtlichen Grundlagen und regulatorischen Anforderungen noch bei weitem, die EASA bringt sofort für den anfänglichen Lufttaxi Betrieb derer, die irgendwann „autonom“ fliegen wollen als Übergangslösung einen „Betriebstyp 3“ ins Spiel, der zwar das Thema Lufttaxi bereits in Richtung der Drohnen zieht, aber immer noch einen Piloten an Bord vorsieht. Spannend ist, dass auch für später die Behörde von „remotely piloted“ – also quasi ferngesteuert spricht und nicht von „autonom“. Auf einen klar benennbaren Menschen, der als „verantwortlicher Luftfahrzeugführer“ letztendlich die Verantwortung für einen konkreten Flug trägt, auch wenn er gar nicht an Bord ist, will man so bald nicht verzichten.

Als Basis für die Zulassung von Lufttaxis zieht die EASA die „CS-23 Amendment 5“ heran – die Zulassungsvorschrift für kleinere Flächenflugzeuge. Trotz Senkrechtstart und -landung bilden eben nicht die Regularien für Hubschrauber die Grundlage. Darauf aufbauend gibt es eine „Special Condition Vertical Take-off and Landing Systems“ (SC-VTOL) die durch zusätzliche Anforderungen aus dem Hubschrauberbereich oder aber gänzlich neue Vorschriften die rechtliche Grundlage für Senkrechtstarter bis zu neun Passagieren schafft. Dabei werden, um eine gewisse Proportionalität in den Sicherheitsanforderungen zu schaffen, zwei Hauptkategorien unterschieden – Basic und Enhanced.

Will man in urbanem Gebiet operieren oder kommerziellen Personentransport betreiben, muss man in die Kategorie „enhanced“. An dieser Stelle fängt der Schmerz an. Die festgelegten Sicherheitsziele entsprechen hier in etwa den Anforderungen wie sie auch an moderne Verkehrsflugzeuge gestellt werden – ein zulässiger Totalverlust infolge technischer Ursachen in einer Milliarde Flugstunden. Dies zieht hohe Anforderungen an Redundanz, Komponentenqualität, Entwicklungsprozesse und Nachweisverfahren nach sich – und damit gewaltige Kosten. Ist hier das vorgegebene Ziel übertrieben? – Hier schießen manche der Marktteilnehmer sich und ihren Mitbewerbern mit ihren überbordenden Prognosen vieler zehntausender Flugsysteme ins Knie. Geht man wirklich von einer solch großen Zahl an Systemen aus, muss natürlich auch das Sicherheitsziel sehr sportlich sein, damit nicht ständig Luftaxis aus dem Himmel fallen. Nichtsdestotrotz wäre es schön, wenn die EASA hier für weniger ambitionierte Hersteller mit bodenständigen Prognosen einen ausgewogeneren Ansatz finden würde – schließlich darf man auch Hubschrauber bei wesentlich niedrigeren Anforderungen kommerziell betreiben.

Um zu einem nutzbaren Verkehrsmittel zu werden, wird eVTOLs eine hohe Verfügbarkeit abverlangt. Für Sightseeingzwecke mag es ausreichend sein, bei Windstille und Sonnenschein zu fliegen – für sinnvolle Anwendungen ist Allwetterfähigkeit gefordert. Das bedeutet zunächst dedizierte Start- und Landeinfrastruktur mit genau definierter Hindernisfreiheit, so dass zu jedem Zeitpunkt des Fluges unter allen Umständen ein sinnvoller Flugabbruch möglich ist. Neben den durch die angesprochene SC-VTOL abgedeckten Aspekten gibt es hier bereits zahlreiche Entwurfsstände bezüglich der Anforderungen an Vertiports (genauer aufgeteilt in Vertistations/stops, Vertiports und Vertihubs) – der Traum vom Starten im eigenen Garten und des Landens vor dem Supermarkt bekommt damit schon einen Dämpfer.

Auch bei Nacht und schlechter Sicht muss gewährleistet sein, dass man sicher und ohne gefährliche Annäherung an Hindernisse vom und zum Vertiport geleitet wird. Ein Verlass auf das Raumsegment von Satellitennavigationssystemen allein ist hier nicht ausreichend, um die erforderliche Integrität sicherzustellen, also sich zu jedem Zeitpunkt darauf verlassen zu können, dass die aktuelle Genauigkeit wirklich der erwarteten entspricht. Auch hier bedarf es technischer Lösungen, die von Ihrer Kostenstruktur dem Marktsegment entsprechen und die Sicherheit nicht nur unter dem Aspekt „Safety“, sondern auch der „Security“, also böswilliger absichtlicher Eingriffe in den Flugbetrieb berücksichtigen.

Berücksichtigt man die geringen Energiedichten aktueller Batterien, so gehen den eVTOLs im Schwebeflug nach einem Reiseflug sehr schnell die Luft aus. Hier darf man erwarten, dass die vorzuhaltenden Restschwebezeiten deutlich über das hinausgehen werden, was einige Hersteller heute so als sinnvoll kommunizieren. Was also, wenn die Landefläche nicht frei ist? – Das darf nicht passieren. Daher müssen Flugrouten räumlich und zeitlich genau durchgeplant sein. Auch die Einhaltung sicherer Staffelungsabstände zu anderen Luftfahrzeugen sowie die Berücksichtigung weiterer Randbedingungen – Lärm, Hindernisfreiheit, meteorologische Einflüsse – sind nicht möglich, wenn einfach jeder vor sich hinfliegt. Eine klassische Flugsicherung über menschliche Fluglotsen würde sehr schnell an ihre Kapazitätsgrenzen stoßen – also bedarf es automatisierter Verfahren sowohl für die strategische Komponente (Planung, Koordination und Genehmigung von Flugplänen) als auch die taktische (operative Kollisionsvermeidung, ad-hoc Umplanung in Ausfallsituationen). Hier lehnt man sich sehr an die Vorhaben und Vorgehensweisen an, die gegenwärtig für unbemannte Flugsysteme entwickelt werden. Als nationale Player auf dem europäischen Gebiet U-Space seien etwa DRONIQ oder SkyRoads genannt.

Dieser Artikel reißt nur einige der Herausforderungen an, die sich auf dem Weg zur neuen Mobilität in der Luft stellen. Das Ziel wird von Träumen und Visionen beschrieben, die lautstark präsentiert werden. Das ist gut so – und es hat seine Berechtigung, gibt es doch zahlreiche sinnvolle Anwendungen, wo die neue fliegende Mobilität Verbesserungen für alle verspricht. Der Weg dahin besteht aus harter und nüchterner fachlicher Arbeit von Ingenieuren und Wissenschaftlern, Schritt für Schritt mit Mut und Klugheit. Es ist beeindruckend zu sehen, wie schnell hier gerade der tatsächliche Fortschritt ist – bei Gesetzgebung, Vorschriften, Technologien und Lösungen.

Das meiste passiert eher still und leise und nicht unbedingt da, wo großes Getöse gemacht wird, gerade auch bei Startups, Mittelständlern und Komponentenherstellern. Wir sind in der dritten Revolution der Luftfahrt – eine spannende Zeit und eine riesige Möglichkeit für neue Unternehmen, junge Nachwuchskräfte, unsere Wirtschaft aber auch für unser Land. Schneller als mancher denkt, werden wir neue Stars am Himmel fliegen sehen. Seien wir tapfer und geben wir dem Fortschritt eine Chance. Per aspera ad astra.