Luft- und Raumfahrt eVTOLs: Aerofugia und Sysgo konsolidieren sicherheitskritische Funktionen

Der eVTOL-Hersteller Aerofugia und Sysgo arbeiten zukünftig an der Avionikplattform für das eVTOL-Programm AE200-100 der Geely-Tochter zusammen. Damit adressieren beide Unternehmen eine wichtige Herausforderung – nämlich die Konsolidierung einer wachsenden Zahl sicherheitskritischer Funktionen unterschiedlicher Kritikalitätsstufen auf Computing-Plattformen. Gleichzeitig müssen dabei die für die kommerzielle Luftfahrt erforderliche Isolation, das deterministische Verhalten und der Zertifizierbarkeit gewährleistet werden.

Das AE200-100-Programm begegnet dieser Herausforderung mit einer partitionierten Avionik-Architektur auf Basis der ARMv8-Technologie und Sysgos Echtzeitbetriebssystem und Hypervisor PikeOS. Die Architektur ermöglicht es Anwendungen unterschiedlicher Kritikalitätsstufen, gemeinsame Computing-Ressourcen zu nutzen und dabei eine strikte räumliche und zeitliche Trennung aufrechtzuerhalten.

Durch die Konsolidierung von Funktionen, die traditionell mehrere dedizierte Rechnereinheiten erfordern würden, kann dieser Ansatz Größe, Gewicht, Leistungsaufnahme und Kosten reduzieren und gleichzeitig eine skalierbare Software-Basis für die zukünftige Flugzeugentwicklung schaffen, wie Alex Tu, Chief of Production bei Aerofugia erklärt: „Bei neuen eVTOL-Flugzeugen darf die Zertifizierung nicht erst nach der Entwicklung der Architektur berücksichtigt werden. Sie muss von Anfang an einbezogen werden. Mit dem AE200-100 entwickeln wir eine Avionikplattform, die auf Zertifizierung, kommerziellen Betrieb und kontinuierliche Weiterentwicklung über die gesamte Betriebsdauer des Flugzeugs ausgelegt ist.“

Zertifizierung beginnt bei der Architektur

Moderne eVTOLs müssen Flugsteuerung, elektrischen Antrieb, Batteriemanagement, Navigation, Kommunikation und Zustandsüberwachung in zunehmend kompakten Computing-Umgebungen integrieren. Je mehr Funktionen konsolidiert werden, desto mehr wird der Nachweis ihrer Unabhängigkeit zu einer grundlegenden Herausforderung für Architektur und Zertifizierung.

Partitionierte Architekturen auf Basis von Konzepten wie ARINC 653 ermöglichen es Anwendungen unterschiedlicher Kritikalitätsstufen, gemeinsame Computing-Ressourcen zu nutzen und gleichzeitig definierte zeitliche und räumliche Grenzen einzuhalten.

PikeOS kombiniert ein Hard-Real-Time-Betriebssystem mit Separation-Kernel- und Hypervisor-Funktionalität. Dadurch können mehrere Anwendungen und Betriebsumgebungen unabhängig voneinander auf einer gemeinsamen Hardwareplattform ausgeführt werden. Gleichzeitig schafft PikeOS eine architektonische Grundlage für Systeme, die hohe Software-Assurance-Level gemäß DO-178C bis hin zum Design Assurance Level A (DAL A) anstreben.

Ausgelegt auf internationale Zertifizierung

Kommerzielle eVTOL-Programme zielen zunehmend auf mehrere internationale Märkte. Für den AE200-100 bedeutet das, die Anforderungen der Civil Aviation Administration of China (CAAC) zu berücksichtigen. Gleichzeitig machen internationale Ambitionen die Ausrichtung an etablierten globalen Zertifizierungsprinzipien – einschließlich der von der European Union Aviation Safety Agency (EASA) angewandten – zu einem wichtigen Aspekt.

Der Einsatz von Software-Technologie mit nachgewiesener Zertifizierungshistorie und wiederverwendbaren Zertifizierungsartefakten kann Entwicklungsrisiken reduzieren und dazu beitragen, kostspielige Architekturänderungen in späteren Programmphasen zu vermeiden.

Darüber hinaus wird mit zunehmender Vernetzung von Flugzeugen auch die Security Assurance immer wichtiger. Die Separation-Kernel-Architektur von PikeOS gewährleistet eine starke Isolation zwischen Anwendungen und ist mit einer Common-Criteria-Zertifizierung nach EAL5+ verfügbar. Damit ergänzt sie die Anforderungen an die funktionale Sicherheit sicherheitskritischer Avionikplattformen.

Von der eVTOL-Entwicklung zur kommerziellen Luftfahrt

Chinas sich schnell entwickelnde Low-Altitude Economy beschleunigt den Übergang der eVTOL-Technologie von Demonstratorflugzeugen hin zu kommerziell betriebenen Passagierplattformen. Mit zunehmender Marktreife müssen Flugzeughersteller neben der Flugleistung auch Zertifizierung, Wartbarkeit und die langfristige Weiterentwicklung ihrer Plattformen berücksichtigen.

Das AE200-100-Programm zeigt, wie Hardware-Konsolidierung, Mixed-Criticality-Partitionierung und eine auf Zertifizierung ausgelegte Softwarearchitektur zusammenwirken können, um eine langfristig tragfähige Avionikplattform zu schaffen. (se)

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