GPS-Navigation im Flugzeug: GPS-Gerät mit Kurswechsel für TO -Kurs und Anflug, Flugbeispiel, GPS-Flughöhen, Flugzeiten, VFR
Buch-Auszüge betr. GPS (Global Positioning System):
• GPS-Flugnavigation: Neuer Anflugkurs
Abb. 6.2.11 GPS-Flugnavigation, CDI-Seite
... an der Position laut Abb. 6.2.11 erhält der Pilot die Anweisung, den Flughafen mit neuem Mag Course 160° anzufliegen.
Wenn das GPS-Gerät mit dem Autopiloten gekoppelt ist und diesen steuert (an der NAV / GPS-Taste wurde GPS gewählt), braucht nur eine einzige Einstellung vorgenommen zu werden: Am GPS wird die OBS-Taste, ähnlich dem VOR, gedrückt und mit dem Innenknopf der neue Course 160 als gewünschter track DTK gewählt.
Dies ist alles, was zu tun ist. Sogleich dreht das Flugzeug auf einen neuen Kurs, um den DTK 160° anzuschneiden. Ist dieser erreicht, wird das Flugzeug wieder den Kurs wechseln und den track 160° verfolgen.
Skizze zur Kontrolle des Flugwegs
Es ist unerlässlich, das Geschehen zu überwachen! Dreht das Flugzeug zur richtigen Seite? Steht der CDI richtig? Kann der Anschneidewinkel stimmen? Dreht das Flugzeug auf den gewünschten Kurs, wenn die Soll- Kurslinie erreicht wird?
Es müssen Position und Zeit für jeden Kurswechsel notiert werden (dies ist hilfreich bei evtl. nötig werdenden Entscheidungen wie Änderung des Zielflughafens oder die Umkehr.
• NAV - Seite mit Flugzeiten
Abb. 6.2.13 GPS-Navigation mit Flugzeiten UTC
Eine weitere Seite, ebenfalls unter NAV mit Innenknopf zu erreichen, soll nicht unterschlagen werden (Abb. 6.2.13). Sie gibt Auskunft über wichtige Zeiten. Hier auf dem ersten Streckenabschnitt, 14 MIN nach dem Start:
Aktuelle Zeit 0848 UTC / Startzeit 0833 / voraussichtliche Ankunftszeit ETA 1016 / bisherige Fugzeit 0:15
• Die neue Sollkurslinie
Abb. 6.2.17 GPS-Flugnavigation, CDI Anzeige
... Zurück zur CDI-Seite: Die Kurslinie ist inzwischen erreicht. Das Flugzeug kurvt, die TK-Anzeige 139 (Abb. 2.6.17) 'läuft' noch und wird schnell den gewünschten Kurs 160° erreicht haben (TK und TRK sind identisch).
Die Abb. 6.2.18 (hier ohne Abbildung) zeigt das Ergebnis: Der track (über Grund) ist momentan 160° (die Kurve ist beendet), der CDI und die TO-Peilung zeigen, dass sich das Flugzeug genau auf der gewünschten Kurslinie von 160° befindet. Ein evtl. notwendiger WCA (Luvwinkel) ist zu berücksichtigen, um weiterhin auf der Kurslinie zu bleiben.
• Anzeigen eines GPS-Flugplans
Abb. 5.10.5 Flugplan bei GPS Flugnavigation
Die Abb. 5.10.5 zeigt den für dieses Flugbeispiel aufgerufenen Flugplan. Mit dem großen Knopf können die darin enthaltenen legs durchblättert werden. Dabei erscheint auch neben erase der Befehl reverse. Wenn reverse mit der ENT-Taste bestätigt wird, ergibt dies keinen zusätzlichen Flugplan, sondern der angezeigte Flugplan wird mit allen legs umgekehrt.
• Anderes Flugbeispiel
... Kurz bevor das QDM 239 zum RW NDB abgelesen wird (hier ohne Abbildung), erfolgt eine Linkskurve auf HDG von gut
230° für das tracking nach RW.
Etwa 1,5 MIN nach der in der Abb. 5.10.14 (hier ohne Abb.) gezeigten Position (Flugzeugsymbol) ergibt die GPS-Anzeige (Abb. 5.10.15, hier nicht gezeigt) ein QDM 240° to RW. Das
augenblickliche HDG kann vorerst weiter gesteuert werden, denn die Peilung hatte sich seit Anschneiden des bearing 239° praktisch nicht
verändert. ...
• Kurze Einführung und Anwendung bekannter GPS-Geräte
Weitere GPS-Seiten (Betätigung des gedrückten Innenknopfes) enthalten Informationen wie: Entfernung / Peilung / Track / Grundgeschwindigkeit / Flug-Zeiten und weitere Daten in Bezug auf Navigation.
- Flugplatz-Infos: Die Hauptseite APT (Airport) mit dem Außenknopf anwählen. Mit dem Innenknopf können hier 11 weitere Info-Seiten des Startflugplatzes aufgerufen werden. Sie zeigen Frequenzen wie Radar, CTR Control Zone, An- und Abflugdaten, Wetter, ILS, GPS, NAV AIDs, RWY-Daten, Koordinaten, Tankmöglichkeiten usw. (falls bereitgestellt). Der Name des Flughafens, zu welchem die Informationen gehören, wird im GPS Display angezeigt.
- Infos über VOR, NDB und INT Intersection: Diese Informationen (Standort, Kennung, Besonderheiten) sind ebenfalls sofort verfügbar, wenn die entsprechenden Hauptseiten, wie in der gerade beschriebenen Weise bei APT und ACT, angewählt werden. Selbstverständlich werden auch hier sofort To-Peilung und Entfernung angezeigt.
Mit dem Außenknopf kann der CRSR cursor zu anderen Anzeigefeldern geschoben werden, um Einträge und Änderungen vornehmen zu können. Um den CRSR dafür zu aktivieren, ist zuvor die CRSR-Taste zu drücken. Hier steht der cursor (mit Unterstrich) dort, wo ein WPT waypoint eingegeben wird (auch bei GPS-Home Simulation).
Eingaben (z.B. Datum, Zeitzonen, ICAO-Kennungen usw.): Mit dem Innen-Knopf wird das erste Zeichen der gewünschten Kennung markiert.
Dann wird mit dem Außenknopf ein Schritt nach rechts gerastet. Das neue Eingabefeld wird invertiert, oder es blinkt. Mit dem
Innenknopf werden erneut Buchstabe oder Ziffer gewählt usw., bis die Eingabe beendet ist. Nach dem Eintrag der Daten erfolgt die Bestätigung mit ENTER.
• Das Satelliten- und GPS-Navigationssystem
Ziel ist es, die für die Luftfahrt verwendeten und partiell noch unentbehrlichen Bodenstationen für navigatorische Zwecke zu ersetzen (Bodenstationen für die Navigation der Luftfahrt müssen aufwändig gewartet werden und erreichen niemals die Flächendeckung eines Satellitensystems).
Gegenwärtig stehen der Luftfahrt für die GPS-Navigation zur Verfügung: mindestens 24 Navigations-Satelliten in vorbestimmten Umlaufbahnen (in ca. 20.200 km Höhe, je 2 Umläufe in 24 Std.). Signale von 4 bis 5 GPS-Satelliten für Positionsbestimmungen können durch diese Anordnung gleichzeitig an jedem Punkt der Erde empfangen werden.
Ein GPS-Empfänger am Boden oder im Flugzeug kommuniziert mit einem Satelliten, so dass zeitgleich je ein definiert kodiertes Signal gesendet wird. Die nötige Zeitsynchronisation wird mit Atomuhrgenauigkeit sichergestellt. Das Satellitensignal kommt aufgrund Entfernung und bekannter Wellenausbreitungsgeschwindigkeit am GPS-Empfänger verzögert an. Beide Signale werden zur Feststellung der Distanz gegeneinander verschoben, bis sie deckungsgleich sind. Aus der Größe der Verschiebung ergibt sich die Distanz zum Satelliten.
Durch fest auf der Erde befindliche Überwachungsstationen sind die Standorte der Satelliten zu jeder Zeit bekannt. Das für Koordinatenangaben vorgesehene Koordinatensystem ist das WGS 84 (World Geodetic System).
Die Anzahl, Winkelkonstellation und Funktionsfähigkeit der zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem definierten Ort verfügbaren Satellitensignale beeinflussen die so genannte geometrische Güte. Diese ist im Grunde ein Maß für die temporäre Genauigkeit. Durch diverse Korrekturen, wie z.B. den Ionosphäreneffekt, kann die Genauigkeit des Systems von +/– 12 m auf 3 bis 5 m verbessert werden. Damit lassen sich CAT III-Anflüge (ohne Sicht) noch nicht realisieren. Die Präzision einiger GPS-Empfänger in Flugzeugen der Allgemeinen Luftfahrt beträgt nur 20 bis 30 m.
• Ergebnisse und Berechnungen
Nicht nur die Position, sondern auch die Höhe des Flugzeugs über einer definierten Bezugsebene kann errechnet werden.
Die Richtung und Entfernung vom gegenwärtigen Standort eines Flugzeugs (GPS-Empfängers) zu einem anderen Bezugspunkt (z.B. Flughafen oder Funknavigations-Station) im gleichen Koordinatensystem ist selbstverständlich berechenbar. Freilich muss jeder dieser Bezugspunkte der GPS-Datenbank im GPS-Empfängers bekannt sein.
Die Koordinaten von Flugplätzen, Bodenstationen und anderen Orten entnimmt der Rechner seiner Datenbank. Sind dort für einen vom Piloten gewünschten Punkt keine Koordinaten abgelegt, genügt die Eingabe von Richtung und Entfernung zu einem in der Datenbank vorhandenen Ort. Wenn in dieser Weise verfahren wird, werden bei vielen GPS-Empfängern die Koordinaten dieses neuen Ortes automatisch in die Datenbank übertragen.
Mit der Bewegung eines Flugzeugs (GPS-Empfängers) in bestimmter Zeit in Richtung und Entfernung wird die GS Ground Speed Grundgeschwindigkeit ermittelt. Daraus folgt, dass nun Flugzeiten und Ankunftszeiten für vorgegebene Zielpunkte ebenfalls berechnet werden können.
Genauigkeit der GPS-Navigation
Die Präzision der Ortsbestimmung, welche mit diesem System bei Überlandflügen weltweit erreicht wird, ist unübertroffen. Allerdings sollte man bei der Verfügbarkeit von GPS zur Sicherheit von etwa 90% ausgehen.
Anwendung der GPS-Navigation bei VFR-Flügen
Bei Überlandflügen, dem Auffinden der Zielflugplätze und anderer Flugziele bedeutet die Satellitennavigation für den Piloten eine enorme Erleichterung. Stets die Position zu kennen, den Kurs vorgegeben zu bekommen, jederzeit sehr genau zu wissen, wann das Ziel erreicht ist und das alles fast ohne Arbeit, ist sehr hilfreich und nützlich.
Selbstverständlich muss davon ausgegangen werden, dass immer mitgekoppelt wird und evtl. auch mit anderen Navigationsverfahren die Richtigkeit der GPS-Navigation überprüft wird. Eine sorgfältige Flugvorbereitung ist auch hier unverzichtbar.
• Sicherheit der GPS Flug-Navigation
Der sichere Umgang mit der GPS Flug-Navigation sollte neben der heute noch vorwiegend im Flugschulbetrieb etablierten Standard-Navigation (VOR, ADF) selbstverständlich sein.
Fast immer steht bei GPS-Geräten für Flugzeuge ein Modus für Home Simulation zur Verfügung.
- Nach dem Einschalten des GPS- Empfängers werden diverse Funktionen und der Empfang verfügbarer Satelliten automatisch überprüft. Self Test, ENTER-Taste zur Bestätigung drücken.
- GPS-Anzeige: Stand der Data Base, Zeit und GPS-Position sind zu prüfen, dann wird mit ENTER-Taste bestätigt.
- Höhe (Baro), Kraftstoff usw. (nach Check) ENTER-Taste drücken.
Das GPS-Gerät zeigt die automatisch gefundene Position an. Koordinaten, Richtung und Entfernung zu einem Referenz-Punkt (z.B. Flugplatz oder Navigations-Standort) sind zu prüfen.
• GPS-Flughöhen
Vorsicht bei GPS Flughöhenangaben: Das GPS Gerät kann nur die Höhen bzw. Boden-Hindernisse der eigenen Datenbank erfassen. Für die erforderliche absolute Sicherheit sind zusätzlich aktuelle Luftfahrt-Karten und NOTAMS zu berücksichtigen!
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