Navigation, Teil 2 - renenav.derenenav.de/resources/Nav1_2017.pdf · erfragen: QTE, QDR und QDM. Die Bezeichnungen stammen aus der Zeit des ... die mit einer VDF-Station ausgerüstet

PPL-C Theorie

Winter 2017 © René Brodmühler, Olaf

Linsener

Seite 1

Navigation,

Teil 1

Navigation, Teil 1


Linsener

Seite 2

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. .

Inhalt


Linsener

Seite 3

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



Linsener

Seite 4

1.1 Einführung

•Was ist Navigation?

-Flugvorbereitung vor dem StartKartenkurs/SteuerkursFlugzeit(Kraftstoffverbrauch)Flugplan

Wetter-Während des Fluges

StandortFlugrichtungFluggeschwindigkeit



Linsener

Seite 5

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

Sichtflug


Linsener

Seite 6

Sichtflug


Linsener

Seite 7



Linsener

Seite 8

• Bei schlechten Sichtverhältnissen, über Wasser und bei Nacht (was ist Tag)

ist die Sichtflugnavigation nur beschränkt anwendbar !!



Linsener

Seite 9

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

Funknavigation


Linsener

Seite 10

Beispiel:VOR

VOR Funkfeuer


Linsener

Seite 11



Linsener

Seite 12


• 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)



Linsener

Seite 13


• 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)



Linsener

Seite 14


• Barometrische Navigation

Oder auch Druckflächennavigation ist nur auf Langstrecken wichtig, um günstige Windverhältnisse optimal auszunutzen.

• Satellitennavigation (GPS)

Arten der Navigation


Linsener

Seite 15

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 !!!!!!!

Funknavigation


Linsener

Seite 16

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.

Peilungsverfahren


Linsener

Seite 17

Bild 02:

QTE = Rechtweisende Peilung

rwN

Peilungsverfahren


Linsener

Seite 18

Bild 03: QDR = Mißweisende Peilung

rwNmwN

Peilungsverfahren


Linsener

Seite 19

Bild 04:

QDM = Mißweisender Steuerkurs

( msK)

rwNmwN

Übersicht über alle Navigationsarten I


Linsener

Seite 20

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

Übersicht über alle Navigationsarten II


Linsener

Seite 21

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


Linsener

Seite 22

Kleine Pause (10 Minuten)

2. Gestalt der Erde


Linsener

Seite 23

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

2. Gestalt der Erde


Linsener

Seite 24

2.1 Standortbestimmung

Zur Standort-bestimmung ist die Erde mit einem gedachten Gradnetz (Koordinatennetz) eingeteilt:

2. Gestalt der Erde


Linsener

Seite 25

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

2. Gestalt der Erde


Linsener

Seite 26

Polarkreise: 23,5° vom Pol entferntWendekreise: 23,5° vom Äquator entfernt


Linsener

Seite 27

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

2.1 Standortbestimmung


Linsener

Seite 28

Bild 08: Globale Positionsangabe

2.2 Entfernungs- und Geschwindigkeitsmaße


Linsener

Seite 29

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



Linsener

Seite 30

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 )



Linsener

Seite 31

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

Faustregeln für die Praxis:


Linsener

Seite 32

(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

2.3 Großkreis und Kursgleiche


Linsener

Seite 33

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

3. Die Zeit


Linsener

Seite 34

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.



Linsener

Seite 35

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.



Linsener

Seite 36

3.2 Zeitsysteme


Linsener

Seite 37

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 )

3.2 Zeitsysteme


Linsener

Seite 38

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)

Navigation, Teil 1


Linsener

Seite 39

... Pause …

Documents

Navigation, Teil 2 - renenav.derenenav.de/resources/Nav1_2017.pdf · erfragen: QTE, QDR und QDM. Die Bezeichnungen stammen aus der Zeit des ... die mit einer VDF-Station ausgerüstet