Gekrümmte Anflüge: Präzises Landen gegen Lärm und Verbrauch

Mittwoch, 20. April 2016

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  • Auf dem Weg zur Arbeit
    Auf dem Weg zur Arbeit

    Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) erproben bei Flugversuchen mit dem Airbus A320 D-ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) neue automatische Landeverfahren und satellitengestützte Positionsbestimmungen. Gekrümmte Anflüge und hochpräzise Landungen können Lärm reduzieren und die Umwelt schonen.

  • Die zu fliegende Kurve
    Die zu fliegende Kurve

    Mit Hilfe von Satellitennavigation und modernen Flugzeugsystemen lassen sich Kurven mit festen Radien zwischen zwei Wegpunkten exakt planen und so gekrümmte Landeanflüge sehr präzise fliegen. Ziel der Versuche war, die Etablierung der neuen Verfahren zu unterstützen um ihre Vorteile auszunutzen.

  • Der A320 D%2dATRA (Advanced Technology Research Aircraft)
    Der A320 D-ATRA (Advanced Technology Research Aircraft)

    Das größte Mitglied der DLR-Forschungsflugzeugflotte, der Airbus A320-232 "D-ATRA", ist seit Ende 2008 für das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Einsatz. ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) ist eine moderne und flexible Flugversuchsplattform, die nicht nur größenmäßig einen neuen Maßstab für fliegende Versuchsträger in der europäischen Luftfahrtforschung setzt.

  • Zusätzliche Anzeigegeräte im Cockpit
    Zusätzliche Anzeigegeräte im Cockpit

    Befand sich der zum Forschungsflugzeug umgebaute Airbus-Passagierjet 300 Fuß über der Landebahn, gaben die Piloten wieder Schub und starteten durch. Nach einer Schleife um den Flughafen erprobten sie das Verfahren erneut mit leicht veränderten Parametern.

  • Messanlage im ATRA
    Messanlage im ATRA

    Einmal implementiert, könnten die hochpräzisen Anflugverfahren standardmäßig für eine effizientere Nutzung des Luftraums sorgen, Lärm reduzieren und die Umwelt schonen.

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    DLR-Wissenschaftler überwachen die Systeme

    Das Konzept, dass anfliegende Luftfahrzeuge eine gewisse Navigationsgüte beim Anflug erreichen müssen, nennt sich Required Navigation Performance (RNP). In den Flugversuchen untersuchten die DLR-Forscher zum einen den Übergang von satellitengestützten RNP-Anflügen zu den herkömmlichen ILS-Anflügen als auch die Nutzung von Augmentierungssystemen für den gesamten Anflug.

  • Grafische Darstellung des Continuous Descent Approach
    Grafische Darstellung des Continuous Descent Approach

    Je nach Ausrüstungsgrad fliegen die landenden Flugzeuge unterschiedliche Routen beziehungsweise Profile.

Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) erproben bei Flugversuchen mit dem Airbus A320 D-ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) in Braunschweig neue automatische Landeverfahren und satellitengestützte Positionsbestimmungen. Gekrümmte Anflüge und hochpräzise Landungen können Lärm reduzieren und die Umwelt schonen. Die Forscher untersuchten speziell die Kombination von satellitengestützten und traditionellen Landehilfen sowie Verfahren, die allein auf Satellitennavigation beruhen.

Kurven berechnen für leisere Anflüge

Mit Hilfe von Satellitennavigation und dem Einsatz modernster Flugzeugsysteme lassen sich Kurven mit festen Radien zwischen zwei Wegpunkten exakt planen und so gekrümmte Landeanflüge sehr präzise fliegen. Diese Möglichkeit bieten traditionelle Landehilfen nicht. Sie bieten zwar teilweise eine hohe Präzision, jedoch nicht für einen Kurvenflug. Ziel der Versuche war es, die Etablierung der neuen Verfahren durch Demonstrationsflüge zu unterstützen. Die neuen Verfahren bieten folgende Vorteile:

  • Bei der Erstellung von Flugrouten lassen sich Lande-Stoßzeiten an großen Flughäfen besser planen, weil der Luftraum entsprechend besser aufgeteilt werden kann. 
  • Besonders lärmbetroffene Gegenden um Flughäfen ließen sich teilweise umfliegen oder die Lärmbelastung ließe sich verteilen.
  • Durch die hochgenauen Navigationssysteme können Flugrouten präziser geplant und exakt abgeflogen werden. Dieses führt letztlich zur Einsparung unnötiger Wegstrecken. So wird weniger Treibstoff verbraucht und CO2-Emissionen verringert.

Gestützte Präzision

Ein normales satellitengestütztes Navigationssystem, wie man es in einem Auto hat, reicht zwar vollkommen aus, um eine gewünschte Adresse in einer Stadt zu finden - für die Navigation eines Passagierjets in der Endphase des Landeanflugs bzw. für eine automatische Landung sind die empfangenen Signale jedoch zu unpräzise und nicht zuverlässig genug. Daher wird zur Landung entweder auf altbewährte Systeme wie das Instrument Landing System (ILS) zurückgegriffen oder die Satellitennavigation muss gestützt und überwacht werden. Deshalb sind hochgenaue, bodengestützte Ergänzungssysteme (GBAS: Ground Based Augmentation System) in der heutigen Luftfahrt bereits Standard und werden an immer mehr Flughäfen eingeführt. Diese liefern landenden Flugzeugen zusätzliche Parameter und Korrektursignale, welche die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Navigationsdaten bei automatisierten Anflügen erhöhen. Das Konzept, dass anfliegende Luftfahrzeuge eine gewisse Navigationsgüte beim Anflug erreichen müssen, nennt sich Required Navigation Performance (RNP). In den Flugversuchen untersuchten die DLR-Forscher den Übergang von satellitengestützten RNP-Anflügen zu den herkömmlichen ILS-Anflügen sowie die Nutzung von Ergänzungssystemen für den gesamten Anflug.

Schleifen fliegen und durchstarten

Inwieweit die Anflüge vollautomatisch funktionieren, haben die Wissenschaftler des DLR-Instituts für Flugführung nun in Flugversuchen über dem Flughafen Braunschweig-Wolfsburg erfolgreich getestet. In insgesamt acht Anflügen erprobten sie die entwickelten hochpräzisen Anflugverfahren. Die Testpiloten der Einrichtung Flugexperimente ließen den ATRA dazu aus verschiedenen Höhen auf die Landebahn anfliegen. Währenddessen verglichen die Techniker und Wissenschaftler die Zuverlässigkeit der gelieferten Daten mit den Referenzsystemen und -antennen an Bord. Zusätzlich untersuchten sie vom Boden aus, inwieweit Abweichungen vom vorher berechneten Anflugweg erkannt werden können. Solche Analysen helfen, gekrümmte Anflugverfahren zukünftig für einen unabhängigeren Betrieb paralleler Landebahnen (wie z.B. in Frankfurt) einzusetzen. Sobald das Forschungsflugzeug die Höhe von 300 Fuß über der Landebahn erreichte, gaben die Testpiloten wieder Schub und starteten durch. Nach einer Schleife um den Flughafen erprobten sie das Verfahren erneut mit leicht veränderten Parametern.

Kontinuierlich sinken

In zwei der acht Anflüge ließen die Wissenschaftler zudem in einer Höhe von 10.000 Fuß die Triebwerke in den Leerlauf schalten und die Testpiloten steuerten die Landebahn nur mit minimaler Triebwerksleistung, dem Leerlauf-Restschub an. Mit diesem sogenannten "Continuous Descent Approach" testeten die Forscher, wie das eigenentwickelte Flight Management System (FMS) das aerodynamische Verhalten des Flugzeugs in Verbindung mit der Windvorhersage modellieren kann. So konnte in der Praxis nachgewiesen werden, dass sich, mit dem vom FMS geplanten, kontinuierlichen Sinkflug Treibstoff sparen und Emissionen verringern lassen.

Verbesserte Systeme für die Luftfahrt von Morgen

In naher Zukunft könnte die erprobte Technik serienmäßig in Passagiermaschinen zu finden sein. Erste Umsetzungen haben bereits stattgefunden. So gibt es zum Beispiel GBAS-Stationen in Bremen und Frankfurt und auch Continuous Descent Operations (CDO) sind bereits an einigen deutschen Flughäfen erstellt und für den Betrieb freigegeben worden. In Zukunft könnten die hochpräzisen Anflugverfahren standardmäßig für eine effizientere Nutzung des Luftraums sorgen, Lärm reduzieren und die Umwelt schonen.

Zuletzt geändert am:
04.06.2018 15:01:13 Uhr

Kontakte

 

Fabian Locher
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Kommunikation, Redaktion Luftfahrt

Tel.: +49 2203 601-3959

Fax: +49 2203 601-3249
Dr. Robert Geister
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Flugführung

Tel.: +49 531 295-2513

Fax: +49 531 295-2550
Oliver Brieger
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Flugexperimente, Leiter Forschungsflugbetrieb

Tel.: +49 531 295-2800

Fax: +49 8153 28-1347