PPL-C Theorie. Navigation, Teil 1. Seite 1. Linsener

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1 PPL-C Theorie Navigation, Teil 1 Seite 1

2 Navigation, Teil 1 Themen: Grundlagen der Flugnavigation Standortfestlegung auf der Erde Maßeinheiten der Luftfahrt Unterricht durch: René Brodmühler, Aero Club Berlin e. V. Olaf, Aero Club Berlin e. V.. Seite 2

3 Inhalt 1. Grundlagen der Flugnavigation 1.1 Einführung 1.2 Arten der Navigation: - Sicht- oder terrestrische Navigation - Koppelnavigation - Funknavigation - Astronomische Navigation - Dopplernavigation - Trägheitsnavigation - Barometrische Druckflächennavigation - Satellitennavigation 2. Die Gestalt der Erde 2.1 Standortbestimmung 2.2 Entfernungs- und Geschwindigkeitsmaße 2.3 Großkreis u. Kursgleiche 3. Die Zeit 3.1 Sonnensystem, Jahr, Tag 3.2 Zeitsysteme Seite 3

4 1. Grundlagen der Flugnavigation 1.1 Einführung Was ist Navigation? -Flugvorbereitung vor dem Start Kartenkurs/Steuerkurs Flugzeit (Kraftstoffverbrauch) Flugplan Wetter -Während des Fluges Standort Flugrichtung Fluggeschwindigkeit Seite 4

5 1. Grundlagen der Flugnavigation 1.2 Arten der Navigation: Sicht- oder terrestrische Navigation Flug nach Kartenkursen und markanten Geländepunkten oder Bauwerken. Standlinien Standorte (Höhe) - Ausrüstung: Luftfahrtkarte 1: oder 1: Magnetkompaß Fahrtmesser Höhenmesser Borduhr Seite 5

6 Sichtflug Seite 6

7 Sichtflug Seite 7

8 1. Grundlagen der Flugnavigation Bei schlechten Sichtverhältnissen, über Wasser und bei Nacht (was ist Tag) ist die Sichtflugnavigation nur beschränkt anwendbar!! Seite 8

9 1. Grundlagen der Flugnavigation Zu 1.2 Arten der Navigation: Koppelnavigation Der Standort eines Luftfahrzeuges wird bei dieser Methode rechnerisch aus der Fluggeschwindigkeit, der Flugrichtung, der Zeit und des Windeinflusses nach Sicht ermittelt. Abschnittweise gekoppelt. Funknavigation Ist die heute in der Verkehrsluftfahrt gebräuchlichste und zuverlässigste Navigationsmethode (z.b.: VOR, DME, ADF, LORAN) ADF = automatic direction finder (früher NDB) VOR = VHF omnidirectional radio range DME = distance measuring equipment LORAN = long range navigation Seite 9

10 Funknavigation Beispiel: VOR Seite 10

11 VOR Funkfeuer Seite 11

12 1. Grundlagen der Flugnavigation Zu 1.2 Arten der Navigation: Astronomische Navigation Bestimmung der Position mittels Messung des Höhenwinkels bestimmter Sterne. Aus der Uhrzeit, dem gemessenen Winkel, der Kompaßnordrichtung und aus einem nautischen Jahrbuch kann so die genaue Position bestimmt werden. Dopplernavigation Ist eine elektronische Koppelnavigationsmethode, die mit Hilfe von Navigationscomputern an Bord und einer Funknavigationseinrichtung am Boden arbeitet. Prinzip ist die Ermittlung der Fluggeschwindigkeit und -Richtung über Grund aus dem Doppler-Effekt von gesendeten oder empfangenen Funkwellen. (z.b. LORAN) Seite 12

13 1. Grundlagen der Flugnavigation Zu 1.2 Arten der Navigation: Trägheitsnavigation Autonome Navigationsmethode, die aufgrund des Beharrungsvermögens träger Massen, bzw. Kreiseln funktioniert. Basis eines Trägheitsnavigationsinstrumentes ist eine Kreiselstabilisierte Plattform, deren Trägheitskräfte gemessen werden und unter Berücksichtigung der gemessenen Geschwindigkeit von einem Rechnersystem in zurückgelegte Strecken umgerechnet werden. Dieses Verfahren muss ständig durch ein Funknavigationsverfahren korrigiert werden (z.b. LORAN) Seite 13

14 1. Grundlagen der Flugnavigation Zu 1.2 Arten der Navigation: Barometrische Navigation Oder auch Druckflächennavigation ist nur auf Langstrecken wichtig, um günstige Windverhältnisse optimal auszunutzen. Satellitennavigation (GPS) Seite 14

15 Arten der Navigation Satellitennavigation Das global positioning system (GPS) ist ein inzwischen sehr weit verbreitetes Navigationverfahren nicht nur in der allgemeinen Luftfahrt. Prinzip : Laufzeitmessung von Signalen zwischen Satelliten und Station unter Verwendung hochgenauer Atomuhren. Positioniergenauigkeit bis zu 50 m im Normalbetrieb. Unter bestimmten Bedingungen wesentlich genauer. Vorsicht bei Verwendung von Loggern!!!!! Insbesondere an Wendepunkten. Luftraumbeobachtung!!!!!!! Seite 15

16 Funknavigation Peilungsmethoden: Die Funknavigation bedient sich im einfachsten Fall folgender Peilungsmethoden. Der Pilot kann unter Verwendung seines Funksprechgerätes von entsprechend ausgerüsteten Bodenstationen (VDF) folgende Peilwerte als Navigationshilfe erfragen: QTE, QDR und QDM. Die Bezeichnungen stammen aus der Zeit des Morse - Tastfunkverkehrs ( Q-Gruppe). Flugplätze, die mit einer VDF-Station ausgerüstet sind, haben in der ICAO-Karte eine unterstrichene Frequenzangabe. Auf die Möglichkeit der Funkpeilung mit Hilfe eines flugzeugseitigen Funknavigationsinstrumentes soll im Rahmen dieses Kurses nicht eingegangen werden. Seite 16

17 Peilungsverfahren rwn Bild 02: QTE = Rechtweisende Peilung Seite 17

18 Peilungsverfahren mwn rwn Bild 03: QDR = Mißweisende Peilung Seite 18

19 Peilungsverfahren mwn rwn Bild 04: QDM = Mißweisender Steuerkurs ( msk) Seite 19

20 Übersicht über alle Navigationsarten I Ortungsverfahren Navigationsart Anwendungsbereich Sichtnavigation Flüge in niedrigen Höhen bei gutem Wetter Bodenunabhängig Astronavigation Polar- und Langstreckenflüge Bodenunabhängig Funknavigation Kurz- und Mittelstreckenflüge Hyperbelverfahren LORAN Bodenabhängig Satellitennavigation fast bei allen Flügen Bodenabhängig Seite 20

21 Übersicht über alle Navigationsarten II Koppelverfahren Navigationsart Anwendungsbereich Konventionelles Koppeln Doppler-Navigation alle Flüge auf kürzeren Strecken Kurz-, Mittel- und Langstrecken Autonom Nicht Autonom Trägheitsnavigation Langstrecken Autonom Barometrische Navigation Langstrecken (See) teilw. Autonom Seite 21

22 Kleine Pause (10 Minuten) Seite 22

23 2. Gestalt der Erde Kugelförmig (aber nur fast; Diff. 42 km im Durchmesser) mittlerer Erdhalbmesser : 6370 km / 3440 NM mittlerer Erdumfang : km / NM Rotationsgeschw. am Äquator : 1670 km/h / 900 kt Seite 23

24 2. Gestalt der Erde 2.1 Standortbestimmung Zur Standortbestimmung ist die Erde mit einem gedachten Gradnetz (Koordinatennetz) eingeteilt: Seite 24

25 2. Gestalt der Erde Bild 06: Breitenkreise Ausgehend vom Äquator wird die geographische Breite eines Standortes auf der Erdoberfläche bestimmt. Die Angabe wird in Grad ( ), Minuten ( ) und Sekunden ( ) gemacht und mit dem Zusatz N für nördliche Breite oder S für südliche Breite ergänzt. Beispiel: N also nördlicher Breite hier für die Lage des Flughafenbezugspunktes von Köln/Bonn. Seite 25

26 2. Gestalt der Erde Polarkreise: 23,5 vom Pol entfernt Wendekreise: 23,5 vom Äquator entfernt Seite 26

27 2. Gestalt der Erde Bild 07: Längenkreise ( Meridiane ) Ausgehend vom Nullmeridian, der durch Greenwich, einem Stadtteil von London verläuft, wird die Erde in Richtung West und Ost jeweils in 180 Länge westlich oder östlich eingeteilt. Der 180 Meridian ist gleichzeitig die Datumsgrenze. Unser Beispiel: Der Flughafenbezugspunkt von Köln/Bonn liegt auf: E also östlicher Länge Die vollständige Ortsangabe heißt hier also: N E Seite 27

28 2.1 Standortbestimmung Bild 08: Globale Positionsangabe Seite 28

29 2.2 Entfernungs- und Geschwindigkeitsmaße Die Seemeile NM Die für die Flugnavigation übliche Entfernungsangabe ist die Seemeile. 1 NM = km sie entspricht der mittleren Länge einer Bogenminute ( 1 ) eines Meridians (Längenkreis). Die Länge eines Bogengrades ist also 60 NM oder 111 km Die englische Landmeile ML Ohne Bezug zur Erdkugel. 1 ML = km Seite 29

30 2.2 Entfernungs- und Geschwindigkeitsmaße Der Kilometer km Die in allen Länder die das metrische Längensystem benutzen gebräuchliche Entfernungseinheit. 1 km ist der te Teil des mittleren Erdumfangs. Die Geschwindigkeit wird in der Luftfahrt entweder in Knoten = NM/h o. kt ( nautical miles per hour ) oder in km/h (Kilometer pro Stunde ) angegeben. In den USA in älteren Flugzeugen manchmal noch in MPH ( miles per hour ) Seite 30

31 2.2 Entfernungs- und Geschwindigkeitsmaße Umrechnungstabelle für Entfernungen und Geschwindigkeiten Einheit km NM ML Fuß (ft) 1 km NM ML Einheit m Fuß (ft) Yard (yd) 1 m ft yd Seite 31

32 Faustregeln für die Praxis: (NM x 2) - 10% = km (KT x 2) - 10% = km/h (km : 2) + 10% = NM (km/h : 2) + 10% = KT (ML x 2) - 20% = km (MPH x 2) - 20% = km/h (km : 2) + 20% = ML (km/h : 2) + 20% = MPH (f : 3) - 10% = m (m x 3) + 10% = f Seite 32

33 2.3 Großkreis und Kursgleiche Großkreis =Orthodrome Kursgleiche=Loxodrome Die kürzeste Verbindung auf der Erde zwischen zwei Punkten ist der Großkreis. Beispiel: Entfernung London - New York: Loxodrome 3150 NM Orthodrome 3020 NM Diff. 130 NM Seite 33

34 3. Die Zeit 3.1 Sonnensystem, Jahr, Tag Unser Sonnensystem mit dem Zentralgestirn Sonne, besteht aus neun großen Planeten (Erde, Mars, Saturn, Jupiter, Uranus, Venus, Merkur, Neptun und Pluto), verschiedenen Satelliten (Monden) von Planeten und etwa 1500 kleineren Himmelskörpern (Planetoiden oder Asteroiden). Die Planeten und so auch die Erde bewegen sich auf fast kreisförmigen Ellipsenbahnen um die Sonne. Seite 34

35 3.1 Sonnensystem, Jahr, Tag Mit Tag wird die gleichzeitige Rotation der Erde um Ihre eigene Achse bezeichnet. Unterschied: Sonnentag/Sterntag Da die Rotation mit unterschiedlicher Geschwindigkeit stattfindet hat man die mittlere Umlaufdauer einer imaginären mittleren Sonne definiert, die 24 Stunden beträgt. Die Differenz zwischen der mittleren Zeit und der wahren Zeit kann bis zu 16 Minuten sein. Seite 35

36 3.1 Sonnensystem, Jahr, Tag Seite 36

37 3.2 Zeitsysteme Die mittlere Sonne durchläuft die 360 Längengrade der Erde in genau 24 h. So kann die Zeit in folgender Weise der geographischen Länge ins Verhältnis gesetzt werden. 360 = 24 h 24 h = = 1 h 1 h = 15 1 = 4 min 1 min = 15 1 = 4 sec 1 sec = 15 1 = 0,07 sec ( 1/15 sec ) Seite 37

38 3.2 Zeitsysteme Die mittlere Sonne wird für folgende Zeitsysteme zur Zeitmessung verwendet: - Mittlere Ortszeit - = MOZ (Local Mean Time = LMT) - Koordinierte Weltzeit - = UTC ( Univ. Time Co-ordinated = UTC ) - Normalzeit oder gesetzliche Zeit ( Standard Time = ST) - Zonenzeit - = ZZ ( Zone Time = ZT) Seite 38

39 Navigation, Teil 1... Pause Seite 39