Navigation
- [NAV01] Allgemeine Grundlagen der Navigation
- [NAV02] Grundlagen der Navigationsverfahren
- [NAV03] Detailliertere Betrachtung der Funk- und Satellitennavigation
- [NAV04] Sichtnavigation und Koppelnavigation
- [NAV05] Funk- und Satellitennavigation
- [NAV06] IFR Navigation
[NAV01] Allgemeine Grundlagen der Navigation
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[NAV02] Grundlagen der Navigationsverfahren
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Dieses Modul aus der Kategorie: Navigation behandelt die Grundlagen der Navigationsverfahren.
Grundlagen der Sichtnavigation
Grundlagen
Dazu zählen: - Sichten - Hauptwolkenuntergrenze - Abstand zu den Wolken - Wettererscheinungen
Diese variieren von Luftraum zu Luftraum.
Des Weiteren ist bei der Sichtnavigation darauf zu achten, dass man nicht nur nach draußen schaut um sich zu orientieren, sondern auch, um den Luftraum zu beobachten. Sollte ein Flugzeug auftauchen, muss nach den Ausweichregeln verfahren werden.
Sichtflugpunkte
Sichtflugpunkte sind geographische Stellen in der Landschaft, die sich stark von dem umliegenden Territorium abgrenzen. Dazu zählen Straßen, Flüsse, Seen, Berge, Landschaftszüge, Wälder, Fabriken und viele mehr. Dabei unterscheidet man zwei Hauptgruppen. Einmal die wirklichen Punkte die nur an einer Stelle existieren und Strecken die einen Verlauf aufweisen.
- Punkte
Dazu zählen Windmühlen, Städte, Berge… Als Beispiel ist eine geographische Erhebung dargestellt nördlich von Magdeburg. Diese ist bei gutem Wetter über 50km weit zu sehen. Im Vordergrund sieht man einen See, an dem man sich auch orientieren könnte.
In der Karte von openflighmaps sind beide dargestellt. Man sollte sich in der Flugvorbereitung schon mit solchen Punkten entlang der Strecke auseinandersetzen.
- Strecken
Flüsse, Straßen, geographische Landschaften (Küste) … können zum Navigieren entlang oder mit einer Strecke genutzt werden. Im Bild sieht man die Elbe. Sie ist natürlich eine Strecke, die man kaum verfehlen kann. Somit ist sie leicht erkennbar, auch von der Ferne.
In der Karte von Openflighmaps ist die Elbe dann auch als Fluss dargestellt. Man sieht außerdem die kleineren Flussarme, sowie Brücken etc. Somit ist auch eine Positionsbestimmung entlang einer Strecke möglich.
Wenn wir dann zur Streckenplanung kommen wird diese nach vier Punkten durchgeführt:
- Strecke planen
- Route berechnen
- Platzinformationen
- Fluginformationen
Weiter sollte die Vorbereitung mindestens folgende Informationen enthalten:
| Rufzeichen | |
|---|---|
| Startflughafen, Zielflughafen, Ausweichflughafen |
Name ICAO-Code Frequenz Rufzeichen Platzrundenrichtung Platzrundenhöhe Pistenbeschaffenheit Pistenlänge/Ausrichtung |
| FIS | Frequenz/Gebiet/Bemerkung |
| Route | |
| Routeninformation | Auffanglinie |
| Entfernung | DCT TRUE |
| True Heading | TC |
| Variation | TH |
| Deviation | CH |
| Wetter: Startflughafen, Zielflughafen, Ausweichflughafen |
QNH Windrichtung Windstärke Sichtweite Wolken Trend |
| Flughöhe | |
| Geschwindigkeit | IAS, TAS, GS |
| Flugzeit | |
| GAFOR | Durchschnittliche Windrichtung Durchschnittliche Wingeschwindigkeit Temperatur |
| Treibstoffverbrauch | |
| Extra Treibstoff | |
| Treibstoff |
Auffanglinie
Die Auffanglinie ist eine Sicherheitsfunktion beim Fliegen, die unerlässlich ist. Sie schützt den Pilot vor Fehlern und deren Folgen. Deshalb gehört sie in jede Flugplanung dazu. Sie stellt extrem markante Punkte oder Strecken abseits der Strecke dar, die einen Piloten darauf aufmerksam machen, dass er sich verflogen hat und geben einen neuen Start zur Orientierung. Beispielsweise wenn ich zu einem Flughafen an der Ostsee aus Richtung Süden fliege und an der Küste bin weiß ich das ich den Flughafen hätte schon längst sehen müssen und kann dann an der Küste weiterfliegen um mich neu zu orientieren. Die Ostsee ist dabei unübersehbar und die Küstenformationen markant.
Verhalten in besonderen Fällen
Jeden Piloten kann es passieren, dass eine unerwartete Situation auftritt, auf die er nicht vorbereitet ist. Dafür hat die Luftfahrt zum Glück genug Backups, damit es zu keinen Unfällen kommt.
Orientierungsverlust Falls man während der Navigation die Orientierung verliert ist es wichtig, erstmal die Ruhe zu bewahren. Im nächsten Schritt fliegt man idealerweise zu seiner Auffanglinie. Falls diese nicht auffindbar ist versucht man eine Radarlotsen zu erreichen. Dabei ist es ganz egal welcher, Hauptsache er ist in der Nähe. Es ist auch nicht schlimm dies zu tun, auch kein Anfängerfehler, das ist Professionalität, da der Orientierungsverlust eine Dringlichkeitsmeldung ist. In der Realität steht neben den normalen Frequenzen auch die Notfallfrequenz 121.500 zur Verfügung.
Schlechtes Wetter Für das Fliegen auf Sicht müssen die Sichtflugmindestbedingungen erfüllt sein. Bei schlechtem Wetter kann es passieren, dass dies nicht mehr gegeben ist und der Rückweg auch von einer Wolkenfront versperrt wird. In einer solchen Situation ist unverzüglich eine Sicherheitsaußenlandung durchzuführen, sofern das möglich ist. Ansonsten kann weitere Hilfe auch wieder durch Radarlotsen in Anspruch genommen werden.
Grundlagen der Koppelnavigation
Definition
Anwendung
Von der Flugplanung kennen wir den Kurs den wir auf der Strecke fliegen wollen, sowie die Geschwindigkeit über Grund an dieser Stelle. Nun müssen wir folgende Überlegung anstellen: Wenn ich eine bestimmte Zeit eine bestimmte Geschwindigkeit fliege, lege ich einen bestimmten Weg zurück oder anders herum, wenn ich weiß wie lange die gesamte Strecke ist, kann ich die Zeit errechnen, die für diese Strecke benötigt wird. Die Berechnung erfolgt nach dem Weg-Zeit-Gesetz. Dabei gilt: v=s/t. Die Formel kann dann beliebig umgestellt werden. Ein Problem, was sich bei dieser Methode auftut, ist der Wind der nur teilweise mit einberechnet werden kann, sowie die Ungenauigkeiten der Instrumente. Somit kann es zu leichten Abweichungen des Endpunktes kommen und das endgültige Navigieren zu einem Sichtflugpunkt bleibt unerlässlich.
Als Erstes wird der Vektor TC mit dem Winkel zwischen Dep und Arr gezeichnet, wobei beide Punkte nicht auf der Geraden markiert werden. Nun wird der Punkt Arr festgelegt und von diesem Winkel des Windes ein weiterer Vektor gezeichnet. Dieser ist solang wie die Windgeschwindigkeit ist. Dabei kann man das Größenverhältnis zwischen kt und cm auf dem Blatt frei wählen, es muss nur im gesamten Schema konstant bleiben. (Beispiel: 10kt = 1cm) Aus der Windgeschwindigkeit ergibt sich dann auf dem Vektor des Windes der Punkt W. Von diesem wird nun mit einem Zirkel, der auf die Länge der Geschwindigkeit eingestellt ist, der Punkt Dep auf dem Vektor TC abgetragen. Alle weiteren Werte können danach einfach mit einem Geodreieck abgelesen werden.
Anwendungsbereiche
Hauptsächlich wird diese Methode genutzt, wenn die Sichtnavigation in dem Moment nicht möglich ist. Dies kann z.B. direkt nach dem Start sein, wo man einen hohen Anstellwinkel hat und so die Sicht nach draußen eingeschränkt ist. Die Methode wird außerdem gebraucht, falls keine Sichtflugpunkte vorhanden sind. Ein Klassiker ist da eine Meeresüberquerung.
Grundlagen der Funknavigation
Auch als VFR-Pilot ist es gut die Grundlagen der Funknavigation zu beherrschen, dies kann in gewissen Situationen das Navigieren erleichtern. Es ist allerdings wichtig zu verstehen, dass man als Pilot beim Fliegen nach Sichtflugregeln (VFR) auch bei verwendung von Hilfsmitteln, wie der Funknavigation, nicht von der Pflicht befreit ist nach Sicht zu fliegen.
NDB
Der NDB, oder Non-directional Beacon, ist ein sehr altes Navigationsmittel, welches auf dem Frequenzband 190 bis 1750 kHz sendet. Die grundlegende Funktionsweise ist, dass der NDB ein Signal in alle Richtungen aussendet, um von einem Flieger erfasst zu werden. Dies passiert mit den sogenannten ADF (Automatic Direction finder), welcher aus zwei Antennen besteht und damit die Richtung, aus welcher das Signal kommt, erfasst und dem Piloten mit Hilfe eines RBIs oder RMIs anzeigt.
Ein RBI (Radio Bearing Indicator) ist das ältere Instrument, bei welchem man den Steuerkurs selber einstellen muss.
© faa.gov
Ein RMI (Radio Magnetic Indicator) zeigt ebenfalls den Steuerkurs an, und man kann dadurch den Kurs, aus welchem das Signal kommt feststellen. Der RMI ist zeigt auch meistens Informationen zu einem VOR an (in diesem Bild die gelbe Nadel) und bei einem Glass Cockpit auch GPS-Wegpunkte.
© faa.gov
VOR
Ein VHF (very high frequency) Omnidirectional Radio Range, kurz VOR (dt. Drehfunkfeuer) ist ein flugnavigatorisches Funkfeuer. Ein Flugzeug kann damit die Richtung zur bzw. von der Station (Radial) bestimmen. VORs senden im Frequenzband 108,00 bis 117,95 MHz, wobei bestimmte Frequenzen des Bandes für ILS-Sender freigehalten werden.
Funktionsweise
Durch ein Impulssignal und ein separates, umlaufendes Signal kann vom Luftfahrzeug durch Laufzeitmessung die Richtung zur Station (zum VOR) bestimmt werden. Je nachdem, wie lange der zeitliche Abstand zwischen dem jeweiligen Empfang der beiden Signale ist, wird dadurch das Radial festgelegt, auf dem sich das Luftfahrzeug befindet.
Ein gemessenes Umlaufsignal nach der Hälfte der Zeit zwischen den Rund-Impulssignalen ergibt damit das Radial 180 (R180), also südlich (180°) des Funkfeuers. VORs sind üblicherweise missweisend (also magnetisch Nord) ausgerichtet.
Ein allein stehendes VOR übermittelt somit lediglich Richtungsangaben, keine Entfernungen! Für eine Positionsbestimmung ist ein zweites Funkfeuer (Kreuzpeilung) oder ein mit dem VOR gekoppeltes DME erforderlich.
© by Wikipedia user Orion 8, CC-BY-SA 3.0
Grundsätzlich fliegt man ein Radial wie einen Localizer in einem Anscheidewinkel an, um sich an ihm auszurichten. In der Regel benutzen Piloten dafür sogar die selben Instrumente. Meist kommt der Course Deviation Indicator (CDI) oder ein Horizontal Situation Indicator (HSI) zum Einsatz, der entweder separat als Instrument oder (in Glascockpits) in das Navigationsdisplay (ND) integriert vorhanden ist.
Radiale zeigen immer von der Station (VOR) weg, d.h. für einen Kurs zur Station muss der Pilot den Gegenkurs des Radials einschlagen (z.B. HDG 360° auf dem R180 des VORs).
HIER gibt es eine Hompage zur Veranschaulichung und zum üben von NDB/VOR Navigation.
DME
ILS
Grundlagen der Satellitennavigation
GNSS
| Name | Land | Jahr | Anzahl der Satelliten |
|---|---|---|---|
| NAVSTAR GPS | USA | 1995 | 24 |
| GLONASS | Russland | 2011 | 24 |
| GALLILEO | Europa | 2020 | 30 |
| COMPASS | China | 2020 | Bis zu 35 |
Alle Systeme funktionieren unabhängig voneinander.
Grundsätzliche Funktionsweise
Satellit sendet ein Taktsignal und Datenpaket.
- Empfänger, in unserem Fall das Flugzeug, liest dieses aus und berechnet, zu dem sichtbaren Satellit, seine Position im Raum.
- Der Empfänger besteht aus einer Antenne und Prozessor, der alle vier notwendigen Dimensionen ausrechnet.
Für Zeit, Höhe, Länge und Breite benötigt er das Signal von mindestens vier Satelliten. Die Genauigkeit ist dabei Abhängig von der Genauigkeit der Messung und der relativen Position (Geometrie) der sendenden Satelliten. Grundsätzlich lässt sich so die Position eines Flugzeuges bestimmen, jedoch genügt dies nicht der Luftfahrt zur Überwachung des Systems.
Es ist notwendig eines der Überwachungssysteme an Bord zu haben:
- ABAS aircraft-based augmentation system
- GBAS ground-based augmentation system
- SBAS satellite-based augmentation system
Grenzen des GNSS
Die Welt ist im Umbau von herkömmlichen NAVAIDs zu modernen, günstigeren GNSS Methoden. Dabei müssen Staaten bestimmte Punkte beachten um die Sicherheit nicht zu gefährden:
- Der Staat muss sicherstellen das immer genug Satelliten zu Verfügung stehen oder NAVAIDs als Backup haben. Es bietet sich an die Performance von GNSS durch GBAS und SBAS zu unterstützen in kritischen Regionen
- Interferenzen müssen ausgeschlossen werden
- Zum sicheren navigieren mit GNSS muss eine Datenintegrität gewährleistet werden
Anwendung in der General Aviation
In kleineren Maschinen, die Satellitennavigation unterstützen kommen hauptsächlich zwei Trägersysteme zum Einsatz, das G1000 und GTN750. Beide Systeme können sowohl für VFR als auch IFR genutzt werden. Dies ist für VFR Flieger aber keine Entbindung von jeglichen anderen Verpflichtungen, das Fliegen nach Sicht.
G1000
[NAV03] Detailliertere Betrachtung der Funk- und Satellitennavigation
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[NAV04] Sichtnavigation und Koppelnavigation
Duale Nutzung von Sicht- und
Neben der einzelnen Absicherung der einzelnen Methoden bietet die Kombination aus beiden eine smarte Lösung im Gesamtprodukt. Wenn man beispielsweise an einem Fluss entlang fliegt, kann man über die Anordnung von geographischen Merkmalen herausfinden, in welche Richtung man dem Verlauf des Flusses folgt. Einfacher und schneller ist da natürlich der Blick auf den Kurskreisel. Somit kommt die duale Nutzung bevorzugt in zwei Situationen zum Einsatz:
Abflug
Nach dem Start steigt man in der Platzrunde auf die veröffentlichte Platzrundenhöhe und nach dem Verlassen der Platzrunde weiter auf die geplante Reiseflughöhe. Dabei ist aufgrund des Anstellwinkels die Sicht nach draußen eingeschränkt. Hier bietet es sich an, besonders für die erste, steilste Steigphase, den Streckenflug über einen Kurs aufzunehmen. Danach kann man sich über die geographischen Gegebenheiten orientieren und den Reiseflug einleiten.
Streckenflug
Im Streckenflug kann die duale Nutzung beim direkten Fliegen helfen, die zur Orientierung fehlenden geographischen Objekte zu überbrücken.
Beim direkten Fliegen kann man dabei neben dem Anpeilen von geographischen Objekten auch den Kurs zu Hilfe nehmen, um den kürzesten Weg mit erhöhter Sicherheit zu nutzen.
Falls kurzzeitig, wie bei einer Wasserüberquerung, keine Orientierungspunkte vorhanden sind, kann man ebenfalls einem bestimmten Kurs folgen, um den nächsten Sichtflugpunkt zu erreichen.
Zur geographischen Orientierung zählen Beispiele wie im Eingangstext beschrieben. Hier geht es vorzugsweise darum, die Sichtnavigation zu erleichtern und zu sichern.
Abschließend lässt sich zur dualen Nutzung während des Reisefluges sagen, dass beide Methoden zusammen die Effizienz und Sicherheit erhöhen, da sie gegenseitige Schwächen ausgleichen.
Streckenverfolgung
Während eines Fluges nach Sichtflugregeln ist eine ständige und sichere Bestimmung der Position unerlässlich. Daher nutzt man die Methode der Streckenverfolgung. Dies bedeutet, dass man ständig seinen aktuellen Standort, der über Sicht- oder Koppelnavigation ermittelt wurde, auf der Karte markiert, zum Beispiel mit dem Finger oder anderweitig. So kann sichergestellt werden, dass der aktuelle Standort zu jeder Zeit abrufbar ist.
Vorwort praktischer Flug
Im praktischen Flug wird eine Strecke absolviert, die sich in mehreren Teilen mit der unterschiedlichen Nutzung der Methoden befasst.
Zu Beachten ist:
- schaut euch die Strecke auf der Karte vorher an, aber präpariert sie nicht in ein Hilfsmittel
- es sind nur Hilfsmittel der Sichtnavigation gestattet
- GPS oder andere Ortungsmethoden müssen ex- und intern abgeschaltet oder unbrauchbar gemacht werden
- Hilfsprogramme sollen deaktiviert sein
Hinweis:
Bitte haltet die Richtlinien für das Sichtflugtraining ein. Es wird euch kein Trainer während eines Trainings darauf hinweisen oder zurechtweisen. Bei der Prüfung wird euch allerdings ein Prüfer zuschauen!
Streckeninfo
Diese ist vor dem Start anzuschauen und bereitzustellen.
Strecke Alpha
Strecke Bravo
Strecke Charlie
Strecke Delta
Empfohlene Addons
Die folgenden kostenlosen Szenerien (Liste unvollständig) eignen sich für die Sichtfliegerei:
- Microsoft Flight Simulator: We Love VFR (flightsim.to)
- X-Plane 11/12: SimHeaven X-World (simheaven.com)
[NAV05] Funk- und Satellitennavigation
Das Modul Funk- und Satellitennavigation beschäftigt sich vor allem mit der praktischen Durchführung eines Fluges nach diesen Methoden. Dabei wird, auch im kurzen theoretischen Teil, darauf eingegangen, wie man die Navigationsmittel grundlegend nutzt.
Nutzung von Funk- und Satellitennavigation unter Sichtflugregeln (VFR)
Grundlegende Kenntnisse über die Nutzung von Funk- und Satellitennavigation haben auch für einen "reinen VFRler" einige Vorteile. Zum Beispiel ermöglicht es, gerade bei längeren Strecken, eine direktere und genauere Navigation. Ebenfalls gibt es gebiete, in welchen es nur sehr schwer bis fast unmöglich ist, rein nach Sicht zu navigieren (unbewohntes Gebiet, große Seen etc.), gerade hier bietet die Funk- und Satellitennavigation eine einfachere, und vor allem sicherere Alternative zur Koppelnavigation.
Ausserdem kann man mit Hilfe von NDBs, VORs, DMEs und GNSS-Wegpunkten im falle eines Orientierungsverlustes seine Position bestimmen.
Zu beachten ist, dass das fliegen nach Funk- oder Satellitennavigation unter VFR dem Piloten nie der Pflicht des Fliegens nach Sicht entbindet.
Vorwort Praktischer Flug
Zur Vorbereitung zum Flug gibt es HIER eine Homepage zum üben von NDB/VOR Navigation.
Streckeninfo
Diese ist vor dem Start anzuschauen und bereitzustellen.
[NAV06] IFR Navigation
Diese Seite befindet sich derzeit im Aufbau. Einige der angebotenen Inhalte können unvollständig sein oder Fehler enthalten.