Multicopter

Multicopter bzw. Multikopter (griechisch πτερόν, pteron, Feder, Flügel) sind mit Akku und Elektromotoren betriebene Luftfahrzeuge, die über mehrere (meist vier) parallel nicht-koaxial angeordnete, senkrecht nach unten wirkende Rotoren bzw. Propeller Auftrieb erzeugen, und durch Neigung des Gesamtflugkörpers auch Vortrieb und andere Bewegungen. Ähnlich wie Doppelrotor-Hubschrauber stabilisieren sich Mehrflügler über paarweise gegenläufige gleichgroße Rotoren statt wie übliche Helikopter einen mit Verbrennungsmaschine angetriebenen Hauptrotor über einen um 90° zur Drehachse geneigten kleinen Heckrotor zu kontern. Dieser muss über eine Welle vom Hauptrotor angetrieben werden, die Steuerung erfolgt über Verstellung aller Rotorblätter. Dieser mechanische Aufwand entfällt beim Einsatz von mehreren Elektromotoren, die präzise angesteuert werden können und nahezu synchron laufen, damit die Fluglage ruhig ist.

Flugmanöver erfolgen bei Multikoptern durch kurzzeitige und mittelfristige Veränderungen der Motordrehzahlen. Lässt man die hinteren Rotoren etwas schneller laufen wird das Heck angehoben und eine Schräglage eingenommen, dann lässt man auch die vorderen Rotoren schneller laufen. Damit hat man ein Kräfteparallelogramm bei dem eine Komponente weiterhin den nötigen senkrechten Auftrieb bereitstellt, und eine waagrechte Komponente erzeugt wunschgemäß Vortrieb. Das Fluggerät beschleunigt bis der Luftwiderstand der eingesetzten Zusatzleistung entspricht, dann erfolgt gleichmäßiger Vorwärtsflug. Abbremsen, Rückkehr in den Stillstand sowie Seitwärtsbewegungen werden sinngemäß umgesetzt. Drehbewegungen erfolgen durch asymmetrische Ansteuerung einzelner Rotoren.

Ausgehend vom einfachen Drehflügler, bei dem die Fremdworte helix und pter als Helico-pter kombiniert wurden, spricht man je nach Anzahl der Rotoren auch von Quadrocoptern (vier Rotoren), Hexacoptern (sechs) oder Octocoptern (acht). Eine weniger übliche Bauform ist der Tricopter (drei Rotoren). Weitere Sonderformen existieren, sind jedoch üblicherweise Machbarkeitsstudien, der Massenmarkt wurde durch Vierflügler erschaffen.

Es gibt unbemannte Multicopter, umgangssprachlich auch „Drohnen“ genannt, die für Freizeit, Luftaufnahmen, kleinere Transporte und militärische Zwecke genutzt werden, siehe unten. Autonome Flugtaxis sollen Flugpassagiere befördern ohne dass ein Sitzplatz für einen Piloten sowie Instrumente usw. geopfert werden muss.

Häufigster Einsatz ist für Aufnahmen, Fotos oder Film, mit hochauflösender (Full HD, 4K) Speicherung im Fluggerät, bei zeitgleichem Senden des aktuellen Bildausschnittes in geringerer Auflösung an das Steuergerät am Boden. Die Ausrichtung der Kamera wird durch kardanische Aufhängung mit aktiver Ansteuerung über drei Achsen von den teils hektischen Flugbewegungen abgekoppelt, das Bild bleibt weitgehend stabil. Das Halten einer festen Flugposition trotz Seitenwind o. ä. wird durch GPS sowie durch zusätzliche Kamerasensoren nach unten bewerkstelligt. Weitere Sensoren wie Ultraschall sollen im Nahfeld Kollisionen verhindern und die Landung sanft gestalten. Sonderfunktionen erlauben automatisierte Flugmanöver wie das Umkreisen einer Person, einer Burg ö.ä., sowie die Verfolgung eines Radfahrers oder Bergsteigers. Damit können Laien Aufnahmen erstellen wie früher nur Profis aus Hubschraubern.