In einer bislang einzigartigen Machbarkeitsstudie hat die DFS zusammen mit der Fraport AG und der Flughafen München GmbH vier Monate lang insgesamt sechs verschiedene Drohnen-Detektionssysteme (DDS) an den Flughäfen Frankfurt und München getestet. Das Testprojekt erfolgte auf Weisung des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur, dass die DFS im vergangenen Jahr mit dem Aufbau systematischer Drohnen-Detektion an den 16 internationalen deutschen Verkehrsflughäfen beauftragt hat. Dabei sollen Drohnen unter anderem in einer Entfernung von zehn nautischen Meilen (18 Kilometer) entlang der An- und Abflugrouten der Flugzeuge detektiert werden können.

Für herkömmliche Radaranlagen sind Drohnen aufgrund ihrer geringen Größe kaum erkennbar. Um unbemannte Luftfahrzeugsysteme (UAS) sicher in den Luftraum zu integrieren, müssen nicht nur autorisierte Drohnen erkannt werden, sondern auch sogenannte „unkooperative“ Drohnen, die für die Flugsicherung nicht sichtbar oder identifizierbar sind und eine Bedrohung für den Flugverkehr an und um Flughäfen darstellen. Eine funktionierende Drohnen-Detektion ist Grundlage für die DFS, um die Sicherheit im Flugbetrieb aufrecht zu erhalten und für die Polizeibehörden, um effektive Abwehrmaßnahmen einleiten zu können.

Drohnen-Detektion – eine Herausforderung

Die Leistungsfähigkeit der am Markt verfügbaren Detektions-Technologien war bislang wenig bekannt. Detektionssysteme, die bereits an verschiedenen Flughäfen im Einsatz sind und die überwiegend aus dem militärischen Einsatzbereich stammen, haben sich als wenig effektiv und nicht sehr zuverlässig erwiesen. Denn die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit dieser Systeme im Flughafenumfeld sind enorm: „Unterschiedliche Start- und Landebahn Layouts, Topografien, Gebäudestrukturen und die Vegetation in der Umgebung machen jeden Flughafen einzigartig“, sagt Angela Kies, Leiterin der Abteilung unbemannte Luftfahrzeugsysteme bei der DFS und DDS-Projektleiterin. 

Darüber hinaus müssen die Detektionssysteme Drohnen von anderen beweglichen Objekten wie Fahrzeugen, Vögeln oder Hubschraubern unterscheiden können, die an Flughäfen unterwegs sind. Und die Systeme müssen eine Vielzahl von Drohnen unterscheiden können, die in verschiedensten Größen und Formen auf dem Markt verfügbar sind. Bei den Testflügen kamen daher Drohnen unterschiedlicher Bauarten zum Einsatz: Von agilen Kleinstdrohnen über größere Multirotor-Systeme mit höherer Tragkraft bis hin zu Starrflügel-Drohnen, die Geschwindigkeiten von mehr als 140 Stundenkilometern erreichen. 

Bei unterschiedlichen Manövern mit abrupten Richtungswechseln, Punktaufstiegen auf Höhen von bis zu 1.000 Fuß (etwa 300 Meter) über Grund sowie Hochgeschwindigkeitsflügen entlang der Start- und Landebahnen mussten die getesteten Detektionssysteme ihre Leistungsfähigkeit zeigen, sowohl bei Tag als auch bei Nacht. Die Drohnen flogen dabei teils autonom nach vorher definierten Flugrouten, teils wurden sie von professionellen Drohnen-Piloten per Hand gesteuert.

Kein System von der Stange

Ein wesentliches Ergebnis des Testprojekts: Eine Universallösung, die gleichermaßen an allen Flughäfen umgesetzt werden kann, gibt es nicht. Die Lösung wird eine Mischung aus verschiedenen Sensortechnologien sein, die mit ihren individuellen Stärken ihre jeweiligen Schwächen untereinander ausgleichen. Die detaillierten Ergebnisse der Tests werden derzeit aufbereitet. Sie sollen dem BMVI bis Ende dieses Jahres zusammen mit Informationen zur Ermittlung geeigneter Detektionslösungen für die 16 internationalen Flughäfen in Deutschland zur Verfügung gestellt werden. Im Jahr 2021 wird die DFS ein Verfahren zur Auswahl einer geeigneten Technologie einleiten.

Für das Testprojekt entwickelten die Technik-Experten der DFS spezielle Test- und Bewertungsmethoden für die Erkennung und Verfolgung von Drohnen mit reproduzierbaren Testszenarien, systemgestützter Flugprogrammierung und standardisierten Detektionsanalysen.  Die Leistungsbewertung der Systeme erfolgt mit einer Reihe statistischer Berechnungen. „Eine detailliertere Untersuchung von Drohnen-Detektionssystemen gab es noch nie“, sagt Angela Kies. „Es gab während der einjährigen Laufzeit zwar Verzögerungen durch die Covid-19-Pandemie. Aber wir haben es mit einem ausgefeilten Hygienekonzept geschafft, alle Tests erfolgreich zu realisieren.“ 

Die Zahl der Drohnen-Behinderungen nimmt zu

Die DFS hat seit 2015 weit über 500 Flugverkehrs-Behinderungen durch Drohnen an Flughäfen gezählt, mit zunehmender Tendenz. Im Frühjahr dieses Jahres war Deutschlands verkehrsreichster Flughafen Frankfurt bei zwei Zwischenfällen für insgesamt viereinhalb Stunden betriebsunfähig. Die Folge sind Flugausfälle, Verspätungen und enorme wirtschaftliche Schäden. Vor allem aber gefährden Drohnen, die dem bemannten Flugverkehr nahekommen, das Leben von Passagieren und Flugzeugbesatzungen. Unerlaubte Drohnenflüge im Nahbereich von Flughäfen gelten rechtlich als gefährlicher Eingriff in den Luftverkehr und werden mit Freiheitsstrafen von bis zu zehn Jahren geahndet.