Aufprall-Szenario beim Absturz eines Multicopters

Die Grenze von 79 Joule für Spielzeugdrohnen


Wenn man in Österreich mit seiner Drohne legal Luftbildaufnahmen machen möchte, so gibt es zwei Möglichkeiten:

  • Man sucht bei der Austro Control um eine Betriebsbewilligung als unbemanntes Luftfahrzeug (uLFZ) an, oder …
  • Man wählt die maximale Fluggeschwindigkeit und die Höhe (max. 30 m über Grund sind erlaubt) der Drohne so, dass 79 Joule Bewegungsenergie keinesfalls überschritten werden (die Berechnungsformel findet ihr weiter unten im Beitrag). Dann fällt die Drohne unter die Spielzeugkategorie und man ist nicht an das Luftfahrtgesetz (LFG) gebunden.

Sobald das Fluggerät jedoch über 79 Joule Bewegungsenergie hat und damit Foto- oder Filmaufnahmen gemacht werden, gilt es als uLFZ. Dafür benötigt man jedenfalls eine Betriebsbewilligung der Austro Control, die pro Jahr knapp 330 Euro kostet. Besitzt man diese Bewilligung nicht und macht trotzdem Video- oder Fotoaufnahmen, so handelt man gesetzeswidrig. Das Strafmaß beträgt bis zu 22.000 Euro.

Ich habe für meine 430 g schwere DJI Mavic Air von der Austro Control eine Bewilligung für den Betrieb als „uLFZ der Klasse 1“ für den Verwendungszweck „Luftbildaufnahmen“ erhalten. Der Geltungsbereich beschränkt sich auf unbesiedeltes Gebiet in Österreich (Kategorie A/Einsatzgebiet II) und eine maximale Flughöhe von 150 m über Grund. Ich habe auch um erweiterte Betriebszeiten angesucht und darf somit von Montag bis Sonntag jeweils von 08:00 bis 18:00 Lokalzeit fliegen, nicht jedoch vor Beginn der bürgerlichen Morgendämmerung und nach dem Ende der bürgerlichen Abenddämmerung. Diese Bewilligung deckt den Großteil meiner Anwendungsfälle ab und ich bin eigentlich recht glücklich damit.

DJI Mavic Air im Transport-Case
DJI Mavic Air, Fernbedienung und USB-Anschlusskabel im kompakten Transport-Case, das in jeden Wanderrucksack passt.

Beim Betrieb der Drohne als uLFZ  ist man an einige Auflagen gebunden. So muss man beispielsweise 150 m Abstand zu besiedelten Gebieten halten und im Umkreis von 50 m um den Flugbereich dürfen sich bis auf den Piloten und der zum Zwecke des Fluges erforderlichen Personen keine weiteren Personen aufhalten. Mal eben im eigenen Garten fliegen und das Haus fotografieren oder filmen ist dann mit einem bewilligten uLFZ ohne zusätzliche Einzelgenehmigung bzw. Aufstiegserlaubnis, die gesondert beantragt werden muss, auf den ersten Blick nicht möglich. Aber nur auf den ersten Blick! Man kann auch ein bewilligtes uLFZ als Spielzeugdrohne betreiben!

Auf meine Anfrage an die Austro Control am 05.09.2018, ob meine als uLFZ zugelassene DJI Mavic Air auch „legal“ als sogenannte „Spielzeugdrohne“ betrieben werden darf und somit vom Anwendungsbereich des Luftfahrtgesetzes ausgenommen ist, habe ich folgende Antwort erhalten:

Da die DJI Mavic Air über eine sehr geringe Betriebsmasse von nur ca. 430 g verfügt, ist das Gerät in vielen Anwendungsfällen als „unbemanntes Gerät bis zu 79 Joule maximaler Bewegungsenergie“ (§ 24d Luftfahrtgesetz) zu klassifizieren, somit ist auch bei der Erstellung von Luftbildaufnahmen keine Bewilligung der Austro Control erforderlich. Jedoch ist darauf zu achten, dass Flughöhe und Geschwindigkeit so gewählt werden, dass die 79-Joule-Grenze nicht überschritten wird, und durch den Betrieb keine Personen oder Sachen gefährdet werden.

Wird das Gerät auch in Höhen über 30 m über Grund verwendet (bzw. die 79 Joule überschritten) und erfolgt der Betrieb gegen Entgelt/gewerblich bzw. nicht zum Zwecke des Fluges selbst (z.B. zur Erstellung von Foto- oder Filmaufnahmen), ist eine Betriebsbewilligung der Austro Control erforderlich.

Somit ist klar, das die DJI Mavic Air auch völlig legal als sogenannte „Spielzeugdrohne“ betrieben werden darf, sofern eine Bewegungsenergie von 79 Joule nicht überschritten wird und man auch bei geringerer Energie max. 30 m hoch fliegt. Dann darf man prinzipiell auch in seinem Garten aufsteigen und das Haus fotografieren, sofern man keine Personen und Sachen gefährdet.

Für „Spielzeugdrohnen“ benötigt man keine Bewilligung der Austro Control, auch das Aufnehmen von Videos und Fotos ist prinzipiell erlaubt.

Was hat es nun mit den 79 Joule Bewegungsenergie auf sich? Diese Energie gilt als jene Grenze ab deren Überschreitung der Aufprall für den Menschen als potentiell tödlich zu erachten ist.

Betrachtetes Absturz-Szenario
Betrachtetes Absturz-Szenario. Zum Zeitpunkt t0 kommt es zum spontanen Auftriebsverlust, der Multicopter stürzt ab und prallt zum Zeitpunkt t1 in der Horizontalentfernung Δx am Boden auf.

Die maximal erlaubte Flughöhe \(h_\mathrm{max}\) über Grund, um 79 Joule Bewegungs- bzw. Aufprallenergie nicht zu überschreiten, kann mit der folgenden Gleichung berechnet werden:
$$h_\mathrm{max}=\frac{79-0.5\cdot m\cdot v_0²}{m\cdot 9.81},$$
wobei \(m\) die Masse des Multicopters ist und \(v_0\) dessen Horizontalgeschwindigkeit über Grund.

Die Herleitung der obigen Gleichung sowie weitere Berechnungsformeln, beispielsweise für die zurückgelegte horizontale Entfernung und für die Zeit bis zum Aufprall des Multicopters am Boden, findet ihr von mir ausführlich erklärt im frei herunterladbaren PDF-Dokument Aufprallenergie von Multicoptern.

In der folgenden Abbildung ist die maximale Flughöhe \(h_\mathrm{max}\) einer DJI Mavic Air (Masse \(m\) = 430 g) dargestellt, bei der genau eine Aufprallenergie von 79 Joule erreicht wird. Wird die DJI Mavic Air ausschließlich im hellblau markierten Bereich unter der Kurve betrieben, so ist die Aufprallenergie stets kleiner als 79 Joule. Die Mavic Air gilt in diesem Betriebsbereich als Spielzeugdrohne und ist von der Anwendung des Luftfahrtgesetzes ausgenommen.

Maximale Flughöhe um 79 Joule nicht zu überschreiten
Maximale Flughöhe (blaue Kurve) einer DJI Mavic Air, um eine Aufprallenergie von 79 Joule nicht zu überschreiten. Im Bereich unter der Kurve (hellblau), der mit „Betriebsbereich Spielzeugkategorie“ beschriftet ist, ist die Aufprallenergie stets kleiner als 79 Joule.

Im Schwebeflug ohne jegliche Horizontalgeschwindigkeit (\(v_0\) = 0.0 m/s) beträgt die maximale Flughöhe 18.7 m. Bei einer Horizontalgeschwindigkeit von 5.0 m/s (=18 km/h) sinkt die maximale Flughöhe auf 17.5 m, bei einer Horizontalgeschwindigkeit von 10 m/s (= 36.0 km/h) auf 13.6 m.

Wenn man also nicht höher als 13.6 m fliegt, dann kann man mit der Mavic Air immer noch mit stattlichen 36 km/h in der „Spielzeugkategorie“ unterwegs sein! Das wird sicher für viele Anwendungsfälle ausreichend sein.

4 Gedanken zu „Die Grenze von 79 Joule für Spielzeugdrohnen

  1. Ein interessanter Blog. Was bedeutet das für mich als Tourist, wenn ich mit meiner DJI Mavic Air in Österreich fliegen will und mich an diese Grenzen halte? Muss ich dann trotzdem eine Genehmigung einholen? (gibts dafür ein Formular) – Oder reicht es, wenn ich ich an die Grenzen halte?

  2. Hallo, gilt die Höhe über Grund immer von Normal Null aus oder dürfte ich dann auch oben vom Berg starten und dort dann die 30 Meter über dem Gipfel nicht überschreiten?

    1. Die Höhe über Grund hat mit Normalnull nichts zu tun. Du darfst beispielsweise auch auf einem 3000 Meter hohen „breiten“ Berg fliegen, solange unter dem Multicopter der Abstand bis zum Boden (= Höhe über Grund) die Höhengrenze für 79 Joule nicht überschreitet. Aufpassen musst du in der Praxis allerdings bei sehr steilen exponierten Gipfeln. Wenn du auf diesen mehrere Meter horizontal wegfliegst, dann hat der Multicopter relativ bald die Grenze überschritten und sicherlich 30 m oder mehr Luft unter den Propellern. In diesem Fall wird die „Spielzeugdrohne“ in Österreich zum „Unbemannten Flugobjekt“ und somit bewilligungspflichtig.

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