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PPL-C Theorie
Winter 2017 © René Brodmühler, Olaf
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Seite 1
Navigation,
Teil 1
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Navigation, Teil 1
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Themen:
• Grundlagen der Flugnavigation
• Standortfestlegung auf der Erde
• Maßeinheiten der Luftfahrt
Unterricht durch:
• René Brodmühler, Aero Club Berlin e. V.
• Olaf Linsener, Aero Club Berlin e. V. .
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Inhalt
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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
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1. Grundlagen der Flugnavigation
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1.1 Einführung
•Was ist Navigation?
-Flugvorbereitung vor dem StartKartenkurs/SteuerkursFlugzeit(Kraftstoffverbrauch)Flugplan
Wetter-Während des Fluges
StandortFlugrichtungFluggeschwindigkeit
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1. Grundlagen der Flugnavigation
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1.2 Arten der Navigation:
• Sicht- oder terrestrische Navigation
Flug nach Kartenkursen und markanten Geländepunkten oder Bauwerken.
Standlinien
Standorte (Höhe)
- Ausrüstung:
Luftfahrtkarte 1:500.000 oder 1:250.000MagnetkompaßFahrtmesserHöhenmesserBorduhr
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Sichtflug
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Sichtflug
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1. Grundlagen der Flugnavigation
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• Bei schlechten Sichtverhältnissen, über Wasser und bei Nacht (was ist Tag)
ist die Sichtflugnavigation nur beschränkt anwendbar !!
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1. Grundlagen der Flugnavigation
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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 rangeDME = distance measuring equipmentLORAN = long range navigation
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Funknavigation
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Beispiel:VOR
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VOR Funkfeuer
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1. Grundlagen der Flugnavigation
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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)
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1. Grundlagen der Flugnavigation
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Zu 1.2 Arten der Navigation:
• Trägheitsnavigation
Autonome Navigationsmethode, die aufgrund des Beharrungsvermögens träger Massen, bzw. Kreiseln funktioniert. Basis eines Trägheitsnavigationsinstrumentes ist eine Kreisel-stabilisierte 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)
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1. Grundlagen der Flugnavigation
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Zu 1.2 Arten der Navigation:
• Barometrische Navigation
Oder auch Druckflächennavigation ist nur auf Langstrecken wichtig, um günstige Windverhältnisse optimal auszunutzen.
• Satellitennavigation (GPS)
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Arten der Navigation
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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 !!!!!!!
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Funknavigation
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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.
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Peilungsverfahren
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Bild 02:
QTE = Rechtweisende Peilung
rwN
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Peilungsverfahren
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Bild 03: QDR = Mißweisende Peilung
rwNmwN
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Peilungsverfahren
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Bild 04:
QDM = Mißweisender Steuerkurs
( msK)
rwNmwN
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Übersicht über alle Navigationsarten I
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Ortungsverfahren
Navigationsart Anwendungsbereich
Sichtnavigation Flüge in niedrigen Höhen bei gutem Wetter
Bodenunabhängig
Astronavigation Polar- und Langstreckenflüge Bodenunabhängig
Funknavigation Kurz- und MittelstreckenflügeHyperbelverfahren LORAN
Bodenabhängig
Satellitennavigation fast bei allen Flügen Bodenabhängig
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Übersicht über alle Navigationsarten II
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Koppelverfahren
Navigationsart Anwendungsbereich
Konventionelles Koppeln
alle Flüge auf kürzeren Strecken
Autonom
Doppler-Navigation Kurz-, Mittel- und Langstrecken
Nicht Autonom
Trägheitsnavigation Langstrecken Autonom
Barometrische Navigation
Langstrecken (See) teilw. Autonom
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Kleine Pause (10 Minuten)
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2. Gestalt der Erde
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Kugelförmig (aber nur fast; Diff. 42 km im Durchmesser)
mittlerer Erdhalbmesser : 6370 km / 3440 NM
mittlerer Erdumfang : 40.000 km / 21.600 NM
Rotationsgeschw. am Äquator : 1670 km/h / 900 kt
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2. Gestalt der Erde
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2.1 Standortbestimmung
Zur Standort-bestimmung ist die Erde mit einem gedachten Gradnetz (Koordinatennetz) eingeteilt:
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2. Gestalt der Erde
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Ausgehend vomÄquator 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: 50° 52’ 02’’ N also nördlicher Breite hier für die Lage des Flughafenbezugspunktes von Köln/Bonn.
Bild 06: Breitenkreise
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2. Gestalt der Erde
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Polarkreise: 23,5° vom Pol entferntWendekreise: 23,5° vom Äquator entfernt
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2. Gestalt der Erde
Ausgehend vom Nullmeridian, der durch Greenwich, einem Stadtteil von London verläuft, wird die Erde in Richtung West und Ost jeweils in 180°
Bild 07: Längenkreise ( Meridiane )
„Länge“ westlich oder östlich eingeteilt. Der 180° Meridian ist gleichzeitig die Datumsgrenze. Unser Beispiel: Der Flughafenbezugspunkt von Köln/Bonn liegt auf: 07° 08’ 37’’ E also östlicher LängeDie vollständige Ortsangabe heißt hier also: 50° 52’ 02’’ N
07° 08’ 37’’ E
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2.1 Standortbestimmung
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Bild 08: Globale Positionsangabe
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2.2 Entfernungs- und Geschwindigkeitsmaße
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2.2.1 Die Seemeile NM
Die für die Flugnavigation übliche Entfernungsangabe ist die Seemeile.
1 NM = 1.852 km
sie entspricht der mittleren Länge einer Bogenminute ( 1’ ) eines Meridians (Längenkreis). Die Länge eines Bogengrades ist also 60 NM oder 111 km
2.2.2 Die englische Landmeile ML
Ohne Bezug zur Erdkugel.1 ML = 1.609 km
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2.2 Entfernungs- und Geschwindigkeitsmaße
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2.2.3 Der Kilometer km
Die in allen Länder die das metrische Längensystem benutzen gebräuchliche Entfernungseinheit. 1 km ist der 40.000 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 )
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2.2 Entfernungs- und Geschwindigkeitsmaße
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Umrechnungstabelle für Entfernungen und Geschwindigkeiten
Einheit km NM ML Fuß (ft)
1 km 1 0.54 0.62 3 280
1 NM 1.852 1 1.15 6 076
1 ML 1.609 0.8684 1 5 280
----------- ----------- ----------- ----------- ---------
Einheit m Fuß (ft) Yard (yd)
1 m 1 3.28 1.0936
1 ft 0.3048 1 0.33
1 yd 0.9144 3 1
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Faustregeln für die Praxis:
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(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
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2.3 Großkreis und Kursgleiche
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Großkreis =OrthodromeKursgleiche=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
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3. Die Zeit
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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.
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3.1 Sonnensystem, Jahr, Tag
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Mit „Tag“ wird die gleichzeitige Rotation der Erde um Ihre eigene Achse bezeichnet.Unterschied: Sonnentag/SterntagDa 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.
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3.1 Sonnensystem, Jahr, Tag
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3.2 Zeitsysteme
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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 = 360°
15° = 1 h 1 h = 15°
1° = 4 min 1 min = 15’
1’ = 4 sec 1 sec = 15’’
1’’ = 0,07 sec ( 1/15 sec )
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3.2 Zeitsysteme
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Die mittlere Sonne wird für folgende Zeitsysteme zur Zeitmessungverwendet:
- 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)
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Navigation, Teil 1
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