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Copyright (c)  2015 Stefan Wahler.
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V 0.2.3

Inhalt

Das Sonnensystem

Gestalt der Erde

Erdachse, Pole

Unsere Erde hat annähernd Kugelgestalt. Sie rotiert um eine Achse, die als Erdachse bezeichnet wird. So, wie wir uns angewöhnt haben die Welt zu betrachten, wird der obere Austrittspunkt der Erdachse als Nordpol und der untere als Südpol bezeichnet. Die Kreisebene, die in der Mitte der beiden Pole senkrecht auf der Erdachse steht, wird als Äquator bezeichnet. Die Erde rotiert von West nach Ost, was in obiger Betrachtungsweise von links nach rechts bedeutet.

Durch die Zentrifugalkraft, die durch die Erdrotation entsteht, ist die Erde zum Äquator hin etwas “dicker”, als zu den Polen. Ihr Radius ist also zu den Polen etwas kürzer als am Äquator, wohin er kontinuierlich an Länge gewinnt. Die korrekte Bezeichnung für einen Körper dieser Gestalt ist das Rotationsellipsoid.

Meridiane

Um einen Punkt auf der Erde eindeutig beschreiben zu können, wurde das System der Längen- und Breitenkreise eingeführt. Dabei haben die Längenkreise alle die Erdachse als Aufhängung gemeinsam. Jeder dieser Kreise hat also den Umfang der Erde. Ihr Abstand voneinander ist am Äquator am größten. An den Polen laufen sie zusammen und schneiden sich jeweils im geographischen Nord- bzw. Südpol. Jeweils ein halber Längenkreis, ein Meridian, wird für die Angabe der geographischen Länge eines Punktes auf der Erdoberfläche benutzt.

Breitenparallele

Die geographische Breite wird durch die Breitenkreise definiert. Die Breitenkreise sind Kreise, die in ihrem Mittelpunkt senkrecht auf der Erdachse stehen. Der Äquator ist also ein Breitenkreis. Alle weiteren Breitenkreise in Richtung der Pole haben folglich einen geringeren Durchmesser und damit auch einen geringeren Umfang. Der nördlichste bzw. südlichste Breitenkreis fällt als Punkt mit dem Nord- bzw. Südpol zusammen.

Die Breitenkreise liegen (Im Gegensatz zu den Längenkreisen!) parallel zueinander, weshalb sie auch als Breitenparallele bezeichnet werden.

Erde beschriftet
Erde mit Längen- und Breitenkreisen

Großkreise, Kleinkreise, Kursgleiche

Alle Kreise, die den Erdmittelpunkt als Kreismittelpunkt haben, werden als Großkreise bezeichnet. Im Koordinatensystem aus Längen- und Breitenkreisen sind also alle Längenkreise Großkreise. Der Äquator ist der der einzige Breitenkreis, der einen Großkreis darstellt. Großkreise werden auch als Orthodrome bezeichnet. Eine Orthodrome ist die kürzeste Verbindung zweier Punkte auf der Erde. Anschaulich erhält man sie, indem man zwei Punkte auf einem Globus mit einer Schnur verbindet. Eine Orthodrome schneidet (solange sie nicht mit einem Meridian oder dem Äquator zusammenfällt) jeden Meridian in einem anderen Winkel. Das bedeutet, dass die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten auf der Erde nicht mit einem konstanten Kurs in unserem Bezugssystem geflogen werden kann. Für kurze Strecken behilft man sich dadurch, dass man den Kurs in der Mitte der beiden Punkte misst, somit fliegt man näherungsweise die kürzeste Strecke und die Fehler heben sich auf.

Wird auf der Nordhalbkugel ein konstanter, nördlicher Kurs geflogen (0°-90°), so führt er in einer Spirale zum Nordpol. Wird auf der Südhalbkugel ein konstanter, südlicher Kurs geflogen, so führt er in einer Spirale zum Südpol. Mithin führt also jeder konstant beibehaltene Kurs, außer der entlang des Äquators, zu einem der beiden Pole. Eine Linie mit konstantem Kurs wird als Loxodrome bezeichnet.

Wie wir später sehen werden hängt es von der Art der Kartenprojektion ab, in welcher Gestalt die Loxodrome und die Orthodrome erscheinen.

Alle anderen Kreise auf der Erdoberfläche, deren Kreismittelpunkt nicht mit dem Erdmittelpunkt zusammenfällt, sind Kleinkreise. Somit sind – mit Ausnahme des Äquators – alle Breitenkreise Kleinkreise.

Hemisphären, Nord/Süd, Ost/West

 

Kartenkunde

Topographische Luftfahrtkarten

Projektionen und ihre Eigenschaften

Winkeltreue

Flächentreue (Äquivalenz)

Maßstab

Großkreise und Kursgleiche

Konforme Schnittkegelprojektion (ICAO-Karte 1:500.000)

Haupteigenschaften

Aufbau

Meridiankonvergenz

Darstellung von Meridianen, Breitenparallelen, Großkreisen und Kursgleichen

Maßstab, Standardparallelen

Bildliche Darstellung der Höhe über Grund

Bezugsrichtung

Rechtweisend Nord (True North)

Magnetfeld der Erde, Missweisung – jährliche Veränderung

True North und die Variation

Missweisend Nord (Mag North)

Vertikale und horizontale Komponenten

Isogonen, Null-Isogonen (Agone)

Magnetismus des Flugzeugs

Magnetische Einflüsse im Flugzeug

Kompassablenkung (Deviation)

Kurven, Beschleunigungsfehler

Vermeidung magnetischer Störungen des Kompasses

Entfernungen

Einheiten

Entfernungsmessung in Abhängigkeit der Kartenprojektion

Luftfahrtkarten in der praktischen Navigation

Einzeichnen von Standorten

Breite und Länge

Peilung und Entfernung

Benutzung eines Winkelmessers

Messen von Kursen über Grund (Track) und Entfernungen

Kartensymbolik/Gebrauch der Navigationskarten

Kartenauswertung

Topographie

Geländeform (Relief)

Künstliche Geländemerkmale

Unveränderliche Merkmale (z.B. längen- oder punktförmige,einmalige oder besondere Merkmale)

Veränderliche Merkmale (z.B. Wasser)

Kartenvorbereitung

Falten der Karte

Verfahren für das Lesen der Karte

Orientierung anhand der Karte

Merkmale von Kontrollpunkten

Erwartetes Aussehen von Kontrollpunkten

Mit ständigem Sichtkontakt

Ohne ständigen Sichtkontakt

Bei unsicherer Position (Auffanglinien)

Luftfahrtsymbole

Luftfahrtinformationen

Umrechnung von Einheiten

Grundlagen der Navigation

Die Navigation ist die Tätigkeit oder der Prozess sich durch einen Raum zu einem Ort zu bewegen. Die bestimmenden Größen sind also Richtung, Entfernung und Geschwindigkeit und damit auch die Zeit.

IAS, CAS und TAS

Um also Berechnungen anstellen und Aussagen treffen zu können, sind verschiedene Geschwindigkeitsbegriffe notwendig. Da wir uns hier mit Luftfahrzeugen beschäftigen ist die erste Geschwindigkeit, die wir hierfür brauchen, die des Luftfahrzeuges gegenüber der umgebenden Luft. Sie wird im Deutschen als wahre Eigengeschwindigkeit v und im Englischen als True Airspeed, abgekürzt mit TAS, bezeichnet. Wie viele andere Werte in der Fliegerei ist bei herkömmlicher Instrumentierung diese Größe nicht direkt ablesbar. Der Fahrtmesser liefert die Indicated Airspeed (IAS), die erst noch korrigiert werden muss. Die erste Korrektur hat mit dem Einbaufehler des Fahrtmessers zu tun. Dieser Fehler kommt meist besonders dann zum Tragen, wenn das Luftfahrzeug langsam fliegt. Durch die damit einhergehende Änderung der Fluglage, wird so häufig das Pitot-Rohr nicht mehr genau von vorne angeblasen und es entsteht eine Fehlanzeige. Dieser Anzeigefehler wir in einer Korrekturtabelle ausgewiesen, die man im Flughandbuch findet. Durch die Korrektur der IAS um den Wert in der Tabelle, kommt man zur CAS, der Calibrated Airspeed, die um den Einbaufehler korrigiert ist. Der Schritt von der CAS zur TAS führt über die Berücksichtigung der mit zunehmender Höhen abnehmenden Luftdichte und ihrer Wirkung auf die Anzeige des Fahrtmessers. Manche Fahrtmesser verfügen über eine variable Skala, die man durch Kombination von Flughöhe und Außentemperatur einstellen kann. Hat man eine solche Skala nicht zur Verfügung, so kann man sich mit der Faustformel TAS = CAS + 2% CAS je 1000ft behelfen.

Kurs über Grund, rechtweisender und missweisender Kurs

Nord-BegriffeUm die Richtung, in der sich ein LFZ bewegt oder bewegen soll, also seinen Kurs, angeben zu können, benötigt man einen Bezug, an dem man diese Richtung antragen kann. Hierfür wurde, wie weiter oben bereits beschrieben,  die Richtung zum geographischen Nordpol gewählt. Da der Kompass im Flugzeug aber nur in der Lage ist, sich nach dem magnetischen Nordpol auszurichten, ergeben sich mehrere Nordbegriffe, zwischen denen man umrechnen muss, um die Situation auf der Karte auch in die Realität umsetzen zu können und seinen Weg zu finden.

Die in der Luftfahrt gebräuchlichen Karten sind nach geographisch Nord ausgerichtet. Da der geographische Nordpol per Definition der echte Nordpol ist, wird diese Nordrichtung als rechtweisend Nord (rwN) oder True North (TN) bezeichnet.

Windgeschwindigkeit, Steuerkurs und Geschwindigkeit über Grund

Winddreieck

Berechnung von Steuerkurs und Geschwindigkeit über Grund

Abdrift, Luvwinkel

voraussichtliche Ankunftszeit (Estimated Time of Arrival/ETA)

Koppelnavigation, Position, festgelegter Standort

Navigationsrechner

Anwendung des Navigationsrechners für die Bestimmung der Größen wahre Fluggeschwindigkeit (TAS), Zeit und Entfernung

Umrechnung von Einheiten

Benötigte Kraftstoffmenge

Druck, Dichte und wahre Höhe

Flugzeit und voraussichtliche Ankunftszeit

Winddreiecksaufgaben

Anwendung von TAS und Windgeschwindigkeit auf den Kurs über Grund

Steuerkurs und Grundgeschwindigkeit

Abdrift und Luvwinkel

Zeitrechnung

Beziehung zwischen koordinierter Weltzeit (UTC) und mittlerer Ortszeit (LMT)

Definition von Sonnenaufgang- und Sonnenuntergangszeiten

Flugplanung

Auswahl von Kartenmaterial

Wettervorhersagen und Berichte für die Flugstrecke und den Flugplatz

Beurteilung der Wettersituation

Einzeichnen des Flugweges

Berücksichtigung von kontrollierten Lufträumen, Luftraumbeschränkungen, Gefahrengebieten etc.

Verwendung von AIP und NOTAMS

Verbindungen zur Flugverkehrskontrollstelle in kontrollierten Lufträumen

Kraftstoffberechnung

Sicherheitsmindesthöhen für die Flugstrecke

Ausweichflugplatz

Fernmeldeverkehr und Funk-/Navigationsfrequenzen

Erstellung eines Flugdurchführungsplans

Erstellung eines ATC-Flugplans

Auswahl von Meldepunkten, Zeit- und Entfernungsmarkierungen

Berechnungen von Masse und Schwerpunktlage

Berechnungen von Masse und Flugleistung

Praktische Navigation

Kompasssteuerkurse, Verwendung der Deviationskarte

Organisation der während des Fluges anfallenden Arbeitsbe-lastung

Abflugverfahren, Eintragungen in den Flugdurchführungsplan, Höhenmessereinstellung und Ermittlung der angezeigten Geschwindigkeit (IAS)

Einhaltung von Steuerkurs und Flughöhe

Durchführung der Sichtnavigation

Standortbestimmung, Bestimmung von Kontrollpunkten

Korrekturen von Steuerkurs und ETA

Anflugverfahren, Verbindung zur Flugverkehrskontrollstelle

Eintragungen in den Flugdurchführungsplan und in das Flugzeugbordbuch

Funknavigation

Fremdpeilung (DF)

Anwendungsbereich

Grundlagen

Anzeige und Deutung der Daten

Reichweite, Abdeckung

Fehler und Genauigkeit

Einflussgrößen für Reichweite und Genauigkeit

Automatisches Funkpeilgerät (ADF), mit zugehörigen ungerichteten Funkfeuern NDB) und Anwendung des Funkkompassanzeigers

Anwendungsbereich

Grundlagen

Anzeige und Deutung der Daten

Reichweite, Abdeckung

Fehler und Genauigkeit

Einflussgrößen für Reichweite und Genauigkeit

UKW-Drehfunkfeuer (VOR)/Entfernungsmessgerät (DME)

Anwendungsbereich

Grundlagen

Anzeige und Deutung der Daten

Reichweite, Abdeckung

Fehler und Genauigkeit

Einflussgrößen für Reichweite und Genauigkeit

Satellitengestütztes Navigationssystem (GPS)

Anwendungsbereich

Grundlagen

Anzeige und Deutung der Daten

Abdeckung

Fehler und Genauigkeit

Einflussgrößen für Zuverlässigkeit und Genauigkeit

Bodenradar

Anwendungsbereich

Grundlagen

Anzeige und Deutung der Daten

Reichweite, Abdeckung

Fehler und Genauigkeit

Einflussgrößen für Zuverlässigkeit und Genauigkeit

Rundsicht-Sekundärradar (SSR)

Funktionsprinzip (Transponder)

Anwendungsbereich

Anzeige und Deutung der Daten

Modi und Codes

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