Viele Drohnen auf dem Markt, ob selbstgebaut oder im Laden gekauft, folgen demselben Grundformat. Vier Motoren, eine Art Steuerung und ein Lithium-Polymer-Akku, der den Saft liefert, um alles in der Luft zu halten. Es ist ein Format, das ein bemerkenswert leistungsfähiges Luftfahrzeug hervorbringt, das für alles geeignet ist, von Hochgeschwindigkeitskameraarbeiten bis hin zu Such- und Rettungsaktionen in der Stadt.
Allerdings hat das Format seine Grenzen. (Suryansh Sharma) hat an alternativen Designs für anspruchsvolle und interessante Drohnen gearbeitet, die halb Quadrocopter und halb Luftschiffe sind, und er kam zum Hackaday Europe 2026, um uns alles darüber zu erzählen.
Die Kombination eines Multirotor-Designs mit einem Ballon für zusätzlichen Auftrieb erwies sich für bestimmte Anwendungen als nützlich. Obwohl alle Motoren in der horizontalen Ebene montiert sind, ist aufgrund der gewünschten aerodynamischen Effekte eine vertikale Verschiebung durch Aktivierung der richtigen Motorkombination möglich. Bildnachweis: Folien
(Suryansh)s Vortrag ging auf eine Reihe von Drohnenprojekten ein, an denen er beteiligt war. Das erste war das kreative BEAVIS (Balloon Enabled Aerial Vehicle for IoT and Sensing). Hierbei handelte es sich um ein Projekt, das darauf abzielte, eine der größten Einschränkungen der herkömmlichen Multirotor-Drohne zu beheben. Das heißt, wie (Suryansh) es so elegant ausdrückt: „Sie sind scheiße, wenn es darum geht, in der Luft zu bleiben.“ Dies hat einen ganz einfachen Grund: Wie der Hubschrauber muss eine Multirotor-Drohne kontinuierlich Energie aufwenden, um durch Drehen ihrer Propeller Auftrieb zu erzeugen. Herkömmliche Multirotoren verfügen nicht über Flügel, um durch Vorwärtsbewegung Auftrieb zu erzeugen, und jegliche Art von Gleiten oder ähnliches Verhalten ist grundsätzlich ausgeschlossen. Der kontinuierliche Energieaufwand ist das Einzige, was einen Multirotor in der Luft hält.
Ziel von BEAVIS war es, dieses Problem durch die Kombination von Drohnentechnologie mit einem einfachen Ballon, der leichter als Luft ist, zu lösen. Das ist eine interessante Kombination, denn eine Multirotor-Drohne verfügt über hervorragende Manövrierfähigkeit und Agilität, aber eine schreckliche Ausdauer. Ein Ballon, der leichter als Luft ist, ist das genaue Gegenteil, da er in allen anderen Aspekten eine ausgezeichnete Ausdauer und Leidensfähigkeit aufweist. Das BEAVIS-Konzept stattet einen kleinen Ballon mit vier Triebwerken in einer Split-Cross-Konfiguration aus und ermöglicht so eine planare Translation sowie die Möglichkeit, das Gieren des Fahrzeugs zu steuern. Wenn alle vier Motoren horizontal in derselben Ebene montiert sind, kann es den Anschein haben, dass eine vertikale Steuerung nicht möglich ist. Durch die Aktivierung zweier gegenüberliegender Stützen ist es jedoch möglich, einen Unterdruckbereich unter dem Schiff zu erzeugen, der dazu neigt, das Schiff nach unten zu drücken. Wenn Sie die vier Stützen in die richtige Richtung drehen, erzeugen Sie unter dem Ballon einen Hochdruckbereich, der das Fahrzeug nach oben drückt. Mit dem Ballon haben Sie den Vorteil, dass Sie einfach in der Luft schweben können, ohne ständig Batteriestrom zu verbrennen. Mit dieser Konstruktion waren Ausdauerzeiten von über einer Stunde möglich, verglichen mit vielleicht weniger als zehn Minuten bei einem vergleichbaren reinen Multirotor.
Aus BEAVIS wurde schließlich Janus, beschrieben als „transformierbares Quadrotor-Luftschiff mit Fähigkeiten zur Wiederherstellung nach Ballonausfall“. Ziel war es, ein Schiff zu bauen, das für den realen Einsatz geeignet ist und mobile ökologische Sensorarbeiten durchführen kann. Der Hauptunterschied zum vorherigen Entwurf bestand darin, dass er nicht mehr ausschließlich als Ballon mit horizontal montiertem Zubehör fliegen würde. Stattdessen hätte Janus einen Mechanismus, der es ermöglichen würde, die Rotoren auf der vertikalen Achse zu platzieren, um einen herkömmlichen Mehrrotorflug zu ermöglichen. Dies war der Schlüssel dafür, dass das Fahrzeug leichter als Luft fliegen konnte und auch dann überleben und weiterfliegen konnte, wenn der Ballon explodierte oder andere Schäden erlitt. Das Konstrukt wurde schließlich in Kenia implementiert, um die Sammlung ökologischer Daten für Naturschutzbemühungen zu unterstützen.
(Suryansh) war auch an anderen Drohnenprojekten beteiligt. Open Gimbal war ein besonders interessantes Projekt, bei dem eine Testplattform für die Entwicklung kleiner unbemannter Fluggeräte mit mehreren Rotoren gebaut wurde. Die 3-DoF-Plattform bot unbegrenzte Rotationsfreiheit, sodass ein Schiff auf kontrollierte Weise getestet werden konnte, ohne dass ein großer offener Raum für den Freiflug erforderlich war. (Suryansh) spricht auch über seine Arbeit mit einem Unternehmen namens Avy, das sich auf VTOL-Drohnen mit Schwerpunkt auf Notfalleinsätzen spezialisiert hat. Das Unternehmen hat Drohnen eingesetzt, die Multirotor-Technologie verwenden, um vertikal zu starten, und setzt dabei auf aerodynamische Elemente mit starren Flügeln, um die Reichweite zu erhöhen und die Effizienz für längere Flugzeiten zu verbessern. Die Drohnen verfügen über ein übersichtliches Ladesystem, bei dem Pogo-Pins an den Flossen Strom von der Metall-Startrampe sammeln, um sicherzustellen, dass die Batterien vollständig geladen sind und die Drohne jederzeit einsatzbereit ist.
Letztendlich haben Multirotor-Drohnen aus gutem Grund ihre Grundform übernommen. Allerdings können, wie (Suryanshs) Vortrag erklärt, Änderungen an der Form sehr nützlich sein, wenn sie an eine bestimmte Mission oder Anwendung angepasst werden. Wenn Sie eine Drohne für einen bestimmten Zweck entwickeln und auf große Einschränkungen stoßen, können Sie versuchen, über den Tellerrand hinauszuschauen, um etwas zu entwickeln, das besser zu Ihren Zielen passt.