Moderne Flugnavigation, GPS, ILS, Funk

Moderne Flugnavigation

Tim Takeoff
05.10.2018
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5 Minuten

Was in der Schifffahrt seinen Anfang fand, ist heute sogar im Auto unumgänglich: Ein vernünftiges Navigationssystem gehört für uns zum Alltag. Auch die moderne Flugnavigation hat sich zu einem komplexen System entwickelt.

In der modernen Luftfahrt finden die Grundprinzipien der Seefahrer und der Raumfahrtpioniere auch heute noch Anwendung. Im Allgemeinen priorisiert man die favorisierte Navigationsmethode anhand des jeweiligen Grads der Genauigkeit.

Weltweit bekannt – das GPS

Aktuelle Jets nutzen selbstverständlich das Global-Positioning-System (GPS) als primäre Flugnavigations-Quelle. Es ist sogar, wie fast alle Systeme, mehrfach an Bord verbaut, um eine maximale Redundanz zu gewährleisten. Ohne die metergenaue GPS-Positionsbestimmung wären engmaschige Luftraumstrukturen, wie wir sie heutzutage vorfinden, schlichtweg unmöglich. Denn auch in der Luft gibt es exakt vorgegebene „Straßen“, sogenannte „Airways“, die mit fixen Punkten („Waypoints“) miteinander verbunden sind. Diese sind in einer weltweit gültigen Datenbank im Flugzeug hinterlegt und können vom GPS an- beziehungsweise abgeflogen werden.

Die Trägheits-, oder Koppelnavigation

Weiterhin findet in der modernen Flugnavigation auch die Koppelnavigation Anwendung, die in der frühen Schifffahrt verwendet wurde. Im Grunde genommen nimmt man hierbei einen Fixpunkt – damals die Sterne oder die Sonne – einen festen Zeitpunkt und eine angenommene Geschwindigkeit sowie Richtung (beispielsweise mit einem Kompass und einer Stoppuhr). Hat man diese Werte, kann man vom ersten Punkt an ein sogenanntes „Dead-Reckoning“ durchführen, wie man im Englischen sagt. Hiermit wird die Position fortlaufend immer wieder neu errechnet. Man kontrolliert beziehungsweise unterstützt diese Methode mit weiteren Messungen, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen. In den Anfängen der Fliegerei musste ein „Navigator“, mit etlicher Ausrüstung aus einer Kuppel auf dem Flugzeug (wie zum Beispiel Lockheed Super Constellation), die Sterne oder die Sonne beobachten und die Navigation übernehmen.

In der heutigen Zeit übernehmen diese Aufgabe hochgenaue Kreisel- und Beschleunigungssensoren, weshalb man sie auch „Trägheitsnavigation“ nennt. So können sie bei einem Ausfall anderer Systeme die aktuelle Position weiterhin errechnen, selbst wenn alle boden- und satellitengestützten Navigationshilfen ausfallen sollten.

Bodengestützte Funknavigation

Wenn man von bodengestützten Navigationshilfen spricht, redet man von sogenannten „Funkfeuern“. Diese wurden als feste Funkstationen installiert und können durch unterschiedlichste Signale exakte Messungen durchführen. Feldstärke, Richtung, Laufzeiten, oder auch eine Kombination aus diesen, führen zum Ergebnis. In der Fliegerei misst man mit einem sogenannten „Distance Measuring Equipment“ (DME) Distanzen. Hat man zwei DME Stationen, kann man bereits eine Position darstellen.

Ein weiteres Funkfeuer ist das gerichtete Drehfunkfeuer, im Englischen VOR genannt. Es hat eine deutliche Analogie zum klassischen Leuchtturm in der Seefahrt. Ein Signal wird kreisrund von der Station gesendet. Immer wenn es den Nordpunkt passiert, wird ein weiteres Signal ausgegeben. Aus der so empfangenen Laufzeit und Richtung des Funkfeuers kann man seine relative Richtung von und zur Station ermitteln. Wird diese dann noch mit einem DME verbunden, hat man mit nur einer Station eine absolut exakte Positionsbestimmung. Diese VOR/DME Anlagen finden auch heute noch auf der ganzen Welt Anwendung.

Neben den gerichteten Funkfeuern nutzt man außerdem ungerichtete Funkanlagen – Non-Directional Beacon, kurz NDB. Dies können im simpelsten Falle einfache Radiostationen sein. Im Flugzeug kann man auf einem Instrument ablesen, aus welcher Richtung dieses Signal kommt. Es strahlt rundum ab und hat eine hohe Reichweite. Darunter leidet leider auch die Genauigkeit. Dennoch: Schaltet man auf „Radio Moskau“ und fliegt in diese Richtung, ist es sehr wahrscheinlich, dass man irgendwann am roten Platz ankommt.

Es kann vorkommen, dass der Pilot während des Fluges über aktuelle Fußballergebnisse oder sonstige Neuigkeiten informiert. Da hat wohl jemand das Radio abgehört…

Das Instrumentenlandesystem ILS

Um einen Flughafen am Ende auch bei widrigsten Wetterbedingungen und bei Nacht anfliegen und bei Bedarf sogar automatisch landen zu können, bedarf es exakter Systeme. Das sogenannte „Instrument-Landing-System“ (ILS) ist eines dieser Systeme. Vom Boden aus werden in den meisten Fällen insgesamt drei Signale ausgegeben.

Ein laterales Signal – der sogenannte „Localizer“ – gibt Informationen über das „links und rechts“, damit der Flieger in der Achse der verlängerten Bahnmitte bleibt. Er steht meist am anderen Ende der Landebahn und kann so sogar nach dem Aufsetzen der Maschine die Richtung vorgeben, um das Flugzeug exakt mittig zu halten. Die vertikale Komponente bildet der „Glideslope“. Ein um 90 Grad „gekipptes“ Signal, welches dem Piloten eine Information über die korrekte Höhe gibt. Ebenfalls dazu gehört noch ein DME, das über die Distanz zur Piste informiert.

Das ILS berücksichtigt diese drei Informationen und gibt dem Flugzeug exakte Anweisungen, um bei der richtigen Distanz in der richtigen Höhe zu sein und auf die Bahnmitte zielen zu können. All diese Systeme werden in modernen Verkehrsflugzeugen im Flight Management Computer gebündelt und gegenseitig ausgewertet. Dies geschieht in den meisten Fällen sogar ohne Zutun des Piloten und völlig automatisch. So wird stets das genauste Signal verwendet oder bestehende Positionsbestimmungen verbessert.

Wie abenteuerlich die Postflieger Anfang der 20er-Jahre des letzten Jahrhunderts ans Ziel navigierten, könnt ihr im Beitrag „Harte Hunde und lahme Enten“ erfahren.

Bilder Pixabay – Efraimstochter, darkmoon1968, jplenio, thfr

von Tim Takeoff

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