Red Bull Air Race: Die Macht der Box
Red Bull Air Race: Es existiert kein Servo-Motor für eine elektrische Flugsteuerung, der genug Geschwindigkeit und Präzision hätte, um die Bedienungselemente so schnell und so präzise zu steuern, wie der Pilot
Es ist eine im Cockpit installierte zylindrische Konstruktion, in der ein Batzen Elektronik untergebracht ist, die wiederum per Kabel mit externen Sensoren und einer leicht übersehbaren Antenne am Rumpf, auch Turtle Deck genannt, verbunden ist. Was in der 220 Gramm schweren Box während eines Fluges arbeitet, sind elektromechanische Sensoren und Software vom Feinsten. Ein technisches Ensemble, das in der Lage ist, vom sich im dreidimensionalen Raum bewegenden Flugzeug produzierte Daten zu berechnen, verarbeiten, senden und zu speichern. Telemetrie im Red Bull Air Race birgt grosse Herausforderungen in der Kursverfolgung und der Berechnung.
Zum Vergleich: Im Bodenmotorsport wie der Formel 1 passiert die Bewegung zweidimensional. Die Luft spielt dort im Vergleich zum Red Bull Air Race fast schon eine Nebenrolle. Die Verfolgung von Fahrzeugen, in dem man die Umdrehungen der Vorderreifen zählt (Schnelligkeit) und deren Winkel (Richtung) eine Sache, im Flugsport aber ist das Bezugssystem die Luft in der sich das Flugzeug bewegt, und die macht das Tracking kompliziert.
Der Mann, der sich im Red Bull Air Race Telemetrie-Herausforderungen stellt, ist Álvaro Navas, Sports Technical Manager. Navas erklärt im Interview, was das System kann und was es nicht kann – jedenfalls noch nicht...
Wie setzt sich die Telemetrie im Red Bull Air Race zusammen und wie funktioniert sie?
Das System besteht aus einem Hauptgerät, das EFIS (Electronic Flight Instrument System) genannt wird – ein Standardnavigationssystem in der Luftfahrt, aber stark massgeschneidert, um unter hoher dynamischer Beanspruchung arbeiten zu können; Aus einigen externen Sensoren um die Berechnung und das Tracking zu verbessern, einer Telemetrie-Antenne, einer GPS-Antenne, einer Verbindung mit der Motorenüberwachung wie auch einem sogenannten Peripheral Vision Indicator (PVI) für die Geschwindigkeitskontrolle und einen auditiven g-Kraft-Indikator. Letztere sind Systeme, die dem Pilot mehr über seine Geschwindigkeit und die g-Kraft verraten, ohne dass er dabei auf das Instrumentenbrett schauen muss. Ein Farbstreifensystem (aus der Formel 1 bekannt, dort am Lenkrad platziert), zeigt dem Piloten an, wenn er Nahe an die Geschwindigkeitsbegrenzung kommt; ein Ton, integriert im Kopfhörer des Piloten (G-Load Aural) gibt Input über die g-Kräfte, die auf ihn wirken. Bevor der Pilot in die Rennstrecke fliegt, zeigen EFIS und PVI dem Piloten seine Geschwindigkeit an, sodass er die Einfahrgeschwindigkeit gegebenenfalls anpassen kann. Wenn er sich dann in der Rennstrecke befindet, ändert sich die Anzeige und zeigt ihm die g-Kräfte an und schliesslich, wenn der Pilot seinen Lauf beendet hat, zeigt ihm das System die Zeiten an, die Zwischenzeiten und das Gesamtergebnis.
Ist die Telemetrie im Red Bull Air Race vergleichbar mit anderen im Motorsport verwendeten Systemen?
Das System ist sehr komplex. Viele Teile sind verknüpft und werden verschieden verwendet. In erster Linie werden die Telemetrie-Daten zur Kontrolle gebraucht, um festzustellen, ob der Pilot die Regeln des Sports befolgt: Die maximale g-Kraft von 10g darf nicht überschritten werden, auch sollten das nicht der Querneigungswinkel des Flugzeugs beim Durchfliegen des Air Gates (±10°) sowie die Geschwindigkeit beim Start Gate, 200 Knoten (370 km/h). Unser Telemetrie-System muss aber auch die Medien beliefern, und das mit Echtzeitangaben, sodass die TV-Produktion die Möglichkeit hat, Grafiken fürs Fernsehen zu produzieren und für die Live-Übertragung auf der Website. Das ist sehr interessant, denn, damit eine zuverlässige Übertragung im Fernsehen zu sehen ist, inklusive möglicher Strafsekunden, muss das System mit der Live-Zeitmessung verbunden sein.
Werden die Daten von den Teams verwendet, um die Performance von Pilot und Flugzeug zu verbessern?
Zum ersten Mal bekommen die Rennteams dieses Jahr ihre gesammelten Daten und dürfen sie verwenden. Sie zapfen dafür einfach das EFIS an und können ihre Flugdaten auf eine Micro-SD-Card speichern. Dank dieser Daten erfahren die Piloten viele Details über ihr Flugverhalten. Sie können verschiedene Flugbahnen in der Rennstrecke erarbeiten, und den Energieverlust oder die Abweichungen der Motorparameter während der hohen g-Manöver berechnen. Mit Hilfe dieser Daten können die Teams dann an verschiedenen aerodynamischen Einstellungen arbeiten, wissend, dass sich die atmosphärischen Parameter innerhalb von Minuten ändern können und dass sich eben das, was sie als ein besseres aerodynamisches Setup interpretieren mögen, durch einen günstigen Wandel im Umfeld auch positiv auswirken kann. Alles muss also in die Arbeit eingebunden werden, um sich schliesslich als brauchbar herauszustellen und damit zum Erfolg zu führen.
Inwieweit helfen die Daten dem Renndirektor und seinem Team?
In der Offline-Verwendung können die Daten für eine potenzielle Strafvergabe verwendet werden, falls es zu einem Parc Fermé kommt. Red Bull Air Race verwendet die Daten vorwiegend live für die Beurteilung der Rennläufe. Wir arbeiten im Moment an einer sehr interessanten und herausfordernden Entwicklung – an einem automatischen Beurteilungssystem, das die Telemetrie-Daten mit der Zeitmessung verlinkt, um das Leben der Rennrichter zu erleichtern.
Wäre es denn möglich ein jetzt leichtgewichtiges und mechanisch gesteuertes Rennflugzeug künftig mit einem Fly-by-Wire-System zu steuern?
Das wäre eine nette technische Weiterentwicklung, aber ich denke, dass es den Piloten nicht sehr recht wäre. Nein, es existiert kein Servo-Motor für eine elektrische Flugsteuerung, der genug Geschwindigkeit und Präzision hätte, um die Bedienungselemente so schnell und so präzise zu steuern, wie der Pilot.
Die Telemetrie im Red Bull Air Race ist wichtig fürs Rennkomitee, die Rennteams, und ebenso unverzichtbar für uns, die Zuschauer und Rennfans. Zum Vergleich: in der MotoGP versorgt die Datenaufzeichnung vorwiegend die Eventproduktion, den Teams ist es nicht erlaubt, Echtzeitdaten von ihren Motorrädern zu bekommen. In der Formel 1 ist die Telemetrie ein wichtiges Element für die Renningenieure und Mechaniker, um über Motorleistung, Reifen- und Bremstemperatur Bescheid zu wissen, die Telemetrie-Daten fliessen allerdings nicht in die Wertung ein, denn es gibt weder g- noch Geschwindigkeitsbeschränkungen.
