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Flugführung: Weniger Zickzack bei An- und Abflug

Weniger Lärm, Schadstoffemissionen und Treibstoffverbrauch lassen sich durch optimierte Flugrouten erreichen.


Die Maschine hat ihre Startposition erreicht, längst sind die Sicherheitsgurte geschlossen. Sie rollt an, wird schneller, hebt schließlich ab, und der Flughafen wie die Straßen und Gebäude der Umgebung scheinen zu schwinden. Derartige Momente faszinieren den Passagier ebenso wie der umgekehrte Vorgang der Landung. Doch für die Anwohner von Flughäfen hat dieser Sieg über die Schwerkraft keinen Reiz, denn die damit verbundene Lärmentwicklung ist mitunter enorm. Deshalb sollte versucht werden, An- und Abflug so effizient wie nur möglich zu gestalten, also eventuelle Umwege und Zick-zack-Kurs zu vermeiden (der Anflug reicht von der Luftstraße in etwa 10000 Meter Höhe bis zum Beginn des Instrumentenlandeanflugs etwa 1500 Meter über dem Boden, der Abflug von der Startbahn bis zur Luftstraße).

Theorie und Praxis lassen sich aber nicht immer so leicht in Deckung bringen: Der hohe Sicherheitsstandard im Luftverkehr basiert auf einem umfangreichen internationalen Regelwerk, das sich teilweise noch an einem älteren technischen Standard orientiert. Handbücher der nationalen Flugsicherungsbehörden legen die erlaubten Verkehrswege in der Luft im wesentlichen anhand von Funkfeuern und deren Leitstrahlen fest. So kann darin die Anweisung enthalten sein, nach dem Abheben einen bestimmten Strahl anzufliegen und ihm bis zum aussendenden Funkfeuer zu folgen, danach den nächsten zu wählen und so fort. Entsprechende Karten geben dem Piloten Orientierung.

Seit etwa 15 Jahren wächst die Zahl der Luftfahrzeuge, die mit Flugführungssystemen (Flight Management System, FMS) ausgestattet sind, also mit datenbankgestützten Computern, welche die Position über entsprechende Sensoren erfassen und auf Displays darstellen, die Steuerungseingaben des Piloten in Steuerbefehle für die diversen Aktoren umsetzen und die den programmierten Kurs einhalten und überwachen. Trägheitsnavigationssysteme und jetzt auch das satellitengestützte Global Positioning System (GPS) ermöglichen eine auf wenige Meter genaue Ortsbestimmung, so daß die Vorgabe "Fliege von Punkt A nach Punkt B" völlig ausreichen würde – den genauen Kurs berechnete der Computer selbst.

Damit ließe sich wesentlich genauer navigieren als anhand von Funkfeuern: Liegt ein vorgeschriebener Leitstrahl ungünstig zum startenden Flugzeug, muß der Rechner korrigieren, schießt vielleicht etwas über die neue Richtung hinaus, korrigiert erneut und so weiter. Ein solcher Zickzack-Kurs aber erhöht den Kerosinverbrauch und damit die Lärm- und Schadstoffemission. Eleganter ist es, die Wegpunkte anhand von Koordinaten anzugeben und somit ganz unabhängig von Funkfeuern zu fliegen.

Eine Navigationsdatenbank, Teil des FMS, enthält die Koordinaten der Funkfeuer und Wegpunkte sowie die Anweisungen der Flugsicherungsbehörden; alle 28 Tage werden diese Daten aktualisiert. Um sprachliche Vorgaben der Luftfahrthandbücher computerverständlich umzusetzen, wurde vor 20 Jahren eigens eine Programmiersprache entwickelt, die 25 Befehle umfaßt und sich am damaligen Stand der Technik orientiert.

Damit waren zahlreiche Probleme schon angelegt. So lassen sich die verbalen Vorschriften der Behörden manchmal auf verschiedene Weise in Programmcodes umsetzen. Daraus resultieren Ungenauigkeiten, die nicht optimale Strecken und Zickzack-Kurse fördern.

Überdies müssen Piloten häufig die Programmierung der Route den Gegebenheiten anpassen: Beispielsweise machen Gewitter oder sehr hohes Verkehrsaufkommen über dem Zielflughafen Kursabweichungen erforderlich. Je komplexer aber eine Programmiersprache ist, desto weniger intuitiv läßt sie sich von der Besatzung nutzen.

Uneindeutigkeiten können zudem bei der Kommunikation mit der Bodenkontrolle entstehen: Wegpunkte werden mit Worten aus fünf Buchstaben codiert, die der Pilot nach dem Kontakt mit dem Lotsen ins System eingeben muß. Dabei ist die Schreibweise aber mitunter nicht klar – im harmlosesten Fall verweigert das System die Annahme, und der Pilot muß nachfragen, im schlimmsten wird ein falscher Code eingegeben, und das Flugzeug gerät vom Kurs.

Die Unternehmen Deutsche Flugsicherung und Lufthansa haben deshalb in Kooperation ein Konzept entwickelt, das sich an den aktuellen technischen Möglichkeiten der Flugführung orientiert und den Menschen stärker einbindet. So wurde die Zahl der Programmierbefehle auf sechs reduziert, die verbalen Vorschriften entsprechend geändert. Statt "Folge dem Leitstrahl X" genügen nurmehr zwei Wegpunkte, die mit ihren Koordinaten in der Navigationsdatenbank abgelegt sind; der Computer berechnet sich dann seinen Kurs selbst. Die Codierung der Wegpunkte wurde geändert, so daß sie nun eindeutig kommunizierbar und leichter zu nutzen ist.

Das NeSS (New SIDs and STARS, Neue An- und Abflugstrecken) genannte Konzept wird seit 1996 im deutschen Luftverkehr genutzt. Berechnungen und Analysen ergaben jährliche Einsparungen von mehreren tausend Tonnen Treibstoff allein im Anflugbereich von Frankfurt. Auch die Lärmemissionen sind deutlich zurückgegangen. Das Konzept ist mittlerweile europaweit gültig und wird von der Internationalen Zivilen Luftfahrtorganisation ICAO auf Tauglichkeit als internationaler Standard geprüft. Lufthansa und Deutsche Flugsicherung bemühen sich bereits darum, das Konzept auch auf den Endanflug zu erweitern: Ab 1500 Meter über dem Boden wird die Landung auf entsprechend ausgestatteten Flughäfen sehr genau mittels Leitstrahlen geführt; man spricht vom Instrumentenlandeanflug. Ergänzend oder – bei mangelhafter Ausstattung – als Ersatz soll dazu die Satellitennavigation dienen.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 1 / 1999, Seite 91
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
1 / 1999

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 1 / 1999

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