DLR-Helmsystem, Bild: DLR

DLR-Flugversuchspilot Sebastian Soffner mit dem Helmet-Mounted-Display-System zur Unterstützung des Piloten bei eingeschränkten Sichtbedingungen. Bild: DLR

Assistenzsysteme, die den Piloten über die aktuelle Außensituation informieren, sind ein großes Thema in der derzeitigen Luftfahrtforschung. Dabei beschäftigen sich die Wissenschaftler unter anderem mit der Aufgabe, Methoden zu entwickeln, die die mit Sensoren erfassten Daten so aufbereiten, dass ein künstliches Bild der Außensituation angezeigt werden kann. Der Pilot soll auch bei schlechten Sichtbedingungen wie zum Beispiel Dunkelheit, Nebel und Staub sicher fliegen und landen können. Helmdisplays bieten dabei die Möglichkeit, die Sensordaten sowie weitere flugrelevante Informationen direkt im Sichtfeld des Piloten einzublenden.

Das DLR entwickelt diese neuartigen Konzepte, um den Piloten sowohl im Streckenflug als auch im Landeanflug zu unterstützen. Zusätzlich ist das Helmsystem mit einem Head-Tracker ausgestattet, der die Blickrichtung des Piloten erfasst. Dadurch können mit Hilfe eines leistungsfähigen Grafikrechners nicht nur statische Anzeigeformate, sondern auch mit der Außensicht konforme virtuelle Elemente wie beispielsweise Hindernisse dargestellt werden. So soll das Situationsbewusstsein der Piloten erhöht und deren Beanspruchung während des Fluges gesenkt werden.

Orientierungshilfe gegen Unfälle

DLR-Hubschrauber, Bild: DLR
In Flugversuchen mit dem DLR-Hubschrauber ACT/FHS, einem umgebauten Eurocopter EC135, wurde getestet, ob das Helmdisplay die Beanspruchung des Piloten im Landeanflug verringern kann. Bild: DLR

"Insbesondere zur Einschätzung der Quergeschwindigkeit während der Landung orientiert sich der Pilot bei guter Sicht anhand der Außenwelt", erklärt Dr. Thomas Lüken vom DLR-Institut für Flugführung. "Herrschen allerdings eingeschränkte Sichtverhältnisse aufgrund von zum Beispiel aufgewirbeltem Sand oder Dunkelheit, sind derartige Orientierungshilfen nicht mehr erkennbar und es kann beim Kontakt des Hubschraubers mit dem Boden mit zu großer seitlicher Driftgeschwindigkeit zu einem gefährlichen Rollmoment um die Längsachse des Hubschraubers kommen." Nicht selten entstehen in solchen Situationen Unfälle mit enormen Sach- und Personenschäden.

Helikopter mit Sensor, Bild: DLR
Die am DLR-Forschungshubschrauber ATC/FHS montierten Sensoren erfassen das Gelände bei schlechter Sicht. Bild: DLR

Aus diesem Grund liegt der Schwerpunkt auf der Unterstützung des Piloten im Landeanflug. Dabei wurde auf die perspektivische Darstellung sowohl virtueller als auch realer Elemente in der Außenwelt gesetzt, welche vom Piloten leichter zu interpretieren sind. Die Herausforderung für die Entwickler besteht darin, dem Piloten zwar alle wichtigen Informationen anzuzeigen, seine Arbeitsbelastung aber nicht durch Einblendung unnötiger Anzeigeelemente zu erhöhen.

Dazu wird die Landezone in Form eines virtuellen, rechteckigen Landeplatzes auf die Außensicht projiziert. Zusätzlich beinhaltet die Symbolik weitere wichtige Informationen, wie beispielsweise Höhe, Geschwindigkeit und Lage des Helikopters.

Eingeblendeter Text als Hilfe

Da vor allem das periphere Sichtfeld für die Bewegungswahrnehmung verantwortlich ist, wird in der Endphase des Landeanfluges außerdem eine künstliche Textur in der Umgebung dargestellt. Diese ist animiert, um die Wahrnehmung der Eigenbewegung zusätzlich zu verstärken. Bewegt sich der Hubschrauber also nach rechts, so bewegt sich die Textur nach links. Entsprechend umgekehrt verhält sich die Textur, wenn sich der Hubschrauber nach links bewegt.

Sichhilfe des DLR, Bild: DLR
So stellt sich den Piloten die Sicht im Helm dar. Bild: DLR

Und wie bewährt sich das System im Praxistest? "Bei unserem letzten Testflug haben wir mehrere Anflüge auf verschiedene Landeplätze mit der visuellen Unterstützung durch das Helmlandedisplay durchgeführt", berichtet Sebastian Soffner, Pilot der DLR-Flugexperimente. "Die Darstellung über das Helmdisplay liefert eine gute Hilfe bei der Identifizierung der Position und Eigenbewegung des Hubschraubers in der Endphase der Landung besonders bei schlechten Sichtbedingungen. Ich kann mir sehr gut vorstellen, dass solch ein System in Zukunft erfolgreich eingesetzt wird und bei sehr anspruchsvollen Einsätzen unter eingeschränkten Sichtbedingungen bei gleichzeitiger hoher Hindernisdichte im Landeumfeld wertvolle Unterstützung liefert."