9.1  Grundlagen der Navigation

Basics of navigation

Navigation ist,  ... wenn du ankommst, wo du hinwillst

 

Inhalt dieses Kapitels:

 

Als unentbehrliche Hilfsmittel in der Luftfahrt – Navigation benötigst Du eine Karte und einen Kompass. In den letzten Jahren kommen auch verstärkt GPS-Empfänger in Kombination mit Streckenflugrechnern zum Einsatz.

In Deutschland verwenden wir als Luftfahrtkarte die sogenannte ICAO-Karte.

Beim Studium dieses Kapitels, beim Lernen, bei der SPL-Prüfung und auch beim praktischen Fliegen soll diese Karte immer dabei sein.

9.1.1  Das Koordinatensystem

Standortbestimmung, die mathematische Definition eines Punktes auf der Erde

Wenn du im Internet auf der Seite https://www.gpskoordinaten.de an einem beliebigen Ort auf die Karte klickst, erhält du die Koordinaten dieses Ortes.

Diese werden dir hier in Gradzahlen mit Dezimalstellen angeben.

Eine weitere Möglichkeit ist die Angabe in Grad, Minuten und Sekunden, welche du weiter unten, links auf der Seite ebenfalls findest. Luftfahrtkarten, wie z.B. unsere ICAO-Karte, verwenden diese Form der Angaben.

Wenn du in https://www.gpskoordinaten.de wie in unserem Beispiel oben den Standort des DAeC in Braunschweig suchst, werden dir die dazugehörigen Koordinaten angezeigt. Wir nehmen natürlich gleich die Angabe in Grad, Minuten und Sekunden, da wir uns ja an diese gewöhnen wollen:

52°18‘52‘‘ N (North) und 10°32‘50‘‘ E (East)

9.1.1.1  Die Erde

Schon im 4. Jahrhundert vor Christus sprach Aristoteles: "Die Erde ist keine Scheibe, sondern eine Kugel"

9.1.1.2  Meridiane, Breiten- und Großkreise

Die Beschreibung geographischer Positionen auf der Erdoberfläche

Um es uns zu ermöglichen einen beliebigen Standort auf der Erde zu bestimmen, stellen wir uns zur Hilfe Linien auf ihr vor. Diese spannen wir einmal von Nord nach Süd sowie von Ost nach West auf, sie schneiden sich also in einem Winkel von 90°.

Die Nord-Süd-Linien nennen wir Meridiane, die Ost-West-Linien Breitenkreise bzw. –parallelen.

Wenn du dir die Erde gedanklich wie eine Orange vorstellst und sie von oben nach unten in zwei Teile schneidest, dann siehst du, dass zwei sich gegenüberliegende Meridiane einen Kreis bilden. Die Schnittebene verläuft hierbei durch den Mittelpunkt.

Ein solcher Kreis, dessen Ebene durch den Mittelpunkt der Erde verläuft nennen wir Großkreis (Orthodrome). Diese teilen die Erde immer in zwei gleich große Hälften, sie sind daher auch alle gleich groß.

Wenn du die Erde nun so schneidest, wie auch normalerweise eine Orange zum Auspressen, erhältst du den größeren Breitenkreis. Er würde bei der Erde dem Äquator entsprechen. Wir sehen wieder einen Großkreis.

9.1.1.3  Kleinkreise

Der Kreis, der entsteht, wenn die flache Ebene die Erde an einer anderen Position als im Erdmittelpunkt schneidet

Im Gegensatz hierzu gibt es aber auch Kreise deren Mittelpunkt nicht durch den Erdmittelpunkt verläuft. einen solchen Kreis nennen wir Kleinkreis.

Unser größter Breitenkreis ist der Äquator. Er ist ein Großkreis mit etwa 40.000 km Umfang.

Zu den beiden Polen hin nimmt der Umfang der Breitenkreise stetig ab und der Schnittpunkt dieser kleineren Kreise geht nicht mehr durch den Mittelpunkt der Erde.

Auf einer Höhe von 23° 26' Nord oder Süd spricht man von den Wendekreisen (Sonnenstand erreicht an der Sonnenwende die Senkrechte), die Höhe 66° 33' markiert die Polarkreise (ab hier geht an der Sonnenwende die Sonne nicht mehr auf oder unter). 

Der Äquator ist die Hauptlinie in Ost-West-Richtung.

Der Nullmeridian, der durch die Sternwarte im britischen Greenwich verläuft, ist die Hauptlinie in Nord-Süd-Richtung.

Alle Linien, die parallel zum Äquator verlaufen, sind die Breitenparallele, auch Breitenkreise genannt.

Die Linien, die in Nord-Süd-Richtung verlaufen, sind die Meridiane oder Längenkreise.

9.1.1.4  Hemisphären

Die Teilung der Erde in Halbkugeln

Der Nullmeridian über Greenwich und der 180°-Meridian teilen die Welt in eine westliche und eine östliche Halbkugel, die sogenannten Hemisphären.

Deutschland befindet sich damit auf der östlichen Hälfte der Welt. Wir zeigen dies mit dem E vom englischen East an.

Der Äquator wiederum teilt die Welt in eine nördliche und eine südliche Hemisphäre.

9.1.1.5  Zusammenfassung

Die Welt hat annähernd die Form einer Kugel

Der Äquator, blau in der Abbildung dargestellt, ist ein Kreis mit 360°.

Meridiane oder Längengrade

Großkreise von Nord nach Süd

Der Nullmeridian, hier in Rot eingezeichnet, verläuft quer durch Greenwich in Großbritannien. Von der Stelle aus, an der der Nullmeridian den Äquator kreuzt, zählen wir 180 Meridiane (Grad) nach Osten ab.

Diese kannst du auch in der Abbildung sehen. Jeweils im Abstand von 10 Meridianen (Grad) ist immer einer dargestellt.

9.1.1.6  Längengrade und Zeit

Die theoretische Einteilung der Zeitzonen der Erde

Wir erinnern uns, der Umfang der Erde beträgt etwa 40.000 km. Exakt sind es 21600 Nautische Meilen.

Die Sonne geht im Osten auf, um 12 Uhr steht Sie auf der Nordhalbkugel genau im Süden, im Westen geht Sie unter.

In 24 Stunden dreht sich die Erde einmal um ihre Achse. In einer Stunde dreht sich die Erde also um 15 Grad (360°/24h).

Alle 15 Grad beginnt theoretisch immer eine andere Zeitzone. In der Realität ist dies jedoch nicht überall so, da die Einteilung der Zeitzonen auch häufig Ländergrenzen nutzt bzw. sich daran orientiert.

In der Luftfahrt werden alle Zeiten einheitlich in einer koordinierten Weltzeit angegeben. Sie wird mit UTC (Universal Time Coordinated) bezeichnet. Dies ist die Standardzeit, welche auf einer Atomuhr basiert.

9.1.1.7  Koordinatensystem und Abstände

Das Maßsystem der Standortbestimmung

Wie im Kapitel 9.1.1 bereits kurz erwähnt, verfeinert das Koordinatensystem die Gradzahlen weiter auf Minuten und Sekunden um zu einer genaueren Angabe zu kommen. So entspricht 1° exakt 60‘ (Winkelminuten) und 1‘ exakt 60“ (Winkelsekunden). Dies ist vergleichbar mit der Zeiteinteilung auf einer Uhr.

Der Abstand von einem Grad (also zwischen zwei Längengeraden) entspricht auf dem Äquator und zwischen den Breitengraden (also entlang der Meridiane nach Nord und Süd) einer Länge von 60 nautischen Meilen (NM) oder im metrischen System 111 km (40.000 km : 360° = 111 km pro Grad). Entsprechend ergibt 1‘ oder (1/60)° exakt 1 nautische Meile (NM), man spricht auch von der Bogenminute. Umgerechnet in das metrische System ergibt dies 1852 Meter bzw. 1,852 km (40000 km / 21600 NM).

Will man nun den Abstand (als Winkel) zweier Punkte mit gleicher Breite und unterschiedlicher Länge oder gleicher Länge und unterschiedlicher Breite auf der Erde in Grad, Minuten und Sekunden ermitteln so muss man diese Werte voneinander subtrahieren.

Z.B. Ort A 04° 14,5‘ E   Ort B 02° 30,5‘ E

Dies ist nicht ganz einfach, die Überträge sind anders als bei Zahlen im metrischen System:

Rechnung: Von 02° 30,5‘ W auf 03° 00‘ W sind es 29,5‘.

Dies gilt solange beide Werte auf derselben Hemisphäre (Kap 9.1.1.4) sind, bei unterschiedlichen Hemisphären sind die Werte zu addieren.

9.1.1.8  Breitenkreise oder Breitenparallele

Kleinkreise, parallel zum Äquator Richtung Nord- und Südpol

Parallel zum Äquator verlaufen die Breitenkreise, auch Breitenparallelen genannt. Sie beschreiben den Abstand vom Äquator.

Diese sind stets parallel zueinander und sind imaginäre horizontale Linien, die in Ost-West-Richtung über den Globus verlaufen.

Vom Äquator bis zum Nordpol sind es 90 Grad. Wir zählen hier 89 Breitenkreise vom Äquator nach Norden. Ebenso sind es 89 Breitenkreise in die andere Richtung zum Südpol. Der Nordpol und der Südpol selbst sind nur Punkte.

Es gibt also 2 x 89 Breitenkreise. Vom Nordpol zum Südpol beträgt der Winkel somit 180° (90°.N.+.90°.S).

Beträgt der Unterschied zwischen zwei Breitenkreisen genau ein Grad dann haben die den Abstand von einem Breitengrad.

Der Abstand zwischen zwei Breitengraden beträgt bekanntermaßen 60 NM.

Oben auf der Abbildung unserer Weltkugel sieht du, dass auch hier jeder 10. Breitengrad dargestellt wird.

Dieses System aus Meridianen und Breitenkreisen ermöglicht es dir also nun jeden Ort auf der Erde genau zu bestimmen.

Wir machen das, indem wir den zugehörten Breitengrad und Längengrad eines Punktes angeben. Liegt der Punkt beispielsweise nördlich des Äquators, nennen wir ihn nördliche Breite. Wenn er dazu östlich von Greenwich liegt, bekommt er die weitere Bezeichnung östliche Länge.

Der Breitengrad und der Längengrad eines Punktes werden als seine Koordinaten bezeichnet.

Du kommst zu dieser Aussage indem du feststellst, dass sich der Punkt Mengeringhausen hierbei etwas unterhalb der 51° 30' N-Linie und etwas westlich der 9°E-Linie befindet.

Ziehen wir hier die AIP zu Rate, verrät dir diese, dass der Flugplatz Mengeringhausen sich auf der genauen Position 51° 22,59'N und 008°58,87'E befindet.

Es wird immer zuerst die Breite und dann die Länge angegeben.

Für die Ermittlung der genauen Position, teilen wir die Gradzahl in 60 Minuten und die Minuten in 60 Sekunden auf.  Das jeweilige Zeichen hinter der Zahl hierfür ist:

• Grad ist: (°),
• Minuten: (')
• Sekunden: ('')

Für die Ermittlung der genauen Position aus der Karte suchen wir uns den am nächsten gelegenen Breitenkreis, dieser ist hier 51° 30“ N. Mit einem Lineal parallel zum Breitenkreis durch Mengeringhausen gelegt können wir ca. 7 Bogenminuten am Meridian ablesen, also abziehen. Das gleiche machen wir für den Längengrad und sehen hier, dass Mengeringhausen kurz vor dem Längengrad 09° E liegt, wir ziehen hier also 1 Minute ab.

Die Sekunden können auf dieser Karte nicht gezählt werden, dazu ist der Maßstab nicht geeignet.

9.1.2  Die Kompassrose

In der Luftfahrt werden Richtungen in Grad angegeben

Neben der Gradeinteilung der Kompassrose, erfährst du noch etwas über

• 9.1.2.1 Ortsmissweisung (Variation)
• 9.1.2.2 Isogonen
• 9.1.2.3 Deviation

Auf der Magnetkompassrose wird bei der Beschriftung allerdings aus Platzgründen und zur besseren Übersicht die letzte 0 weggelassen, aus 060° wird daher 06 usw.

Auf einem Flughafen ist an den Köpfen, also am Beginn der Piste immer die Richtung angegeben, in welche du auch startest oder landest. Allerdings sind auch hier nur die ersten zwei Stellen angegeben, die Angaben beziehen sich immer auf magnetisch Nord (MN) und sind auf die nächsten 10° gerundet. Das ist sehr praktisch denn die Ziffernfolge auf der Piste muss immer den Ziffern auf dem Kompass entsprechen!

9.1.2.1  Ortsmissweisung (Variation)

Der Kurs, den wir aus unserer Luftfahrtkarte entnehmen wird rechtweisender Kurs (rwK) genannt, oft auch als "Wahrer Kurs" bezeichnet, von der englischen Bezeichnung True Course. Dieser bezieht sich, wie auch unsere Karte, auf den geographischen Nordpol (GN) oder anders ausgedrückt entlang einer Orthodrome (Längenkreis) welche ja zum geographischen Nordpol führt.

In der Nähe des geographischen Nordpols (GN) liegt der magnetische Nordpol (MN). Die Nadel unseres (magnetischen) Kompasses zeigt auf ihn. Die vom Kompass angezeigte Richtung hat daher eine Abweichung zum geographischen Norden und diese Abweichung ist je nach Ort an dem wir uns befinden unterschiedlich!

Es gibt 3 verschiedene Begriffe für diese Abweichung: Missweisung (MW), Ortsmissweisung (OM) oder Deklination, alle 3 sind identisch. Im weiteren Text bleibt es bei (OM). Der englische Begriff ist die Variation (Var).

Möchtest du vom geplanten rechtweisenden Kurs (rwK) auf den missweisenden Kurs (mwK) umrechnen, musst du die Ortsmissweisung (OM), unter Berücksichtigung des Vorzeichens, subtrahieren. Wie du nebenstehend sehen kannst, bedeutet eine westliche Ortsmissweisung, dass unser Magnetkompass kleiner anzeigt, du musst also größer steuern, um zum rechtweisenden Ziel zu kommen. Genau umgekehrt ist es bei einer östlichen Ortsmissweisung, hier wird der Magnetkompass größer anzeigen, du musst entsprechend kleiner steuern. Abb. 9.1.2.5a Ortsmissweisung

Beispiel: OM = 15° West Der Magnetkompass zeigt zum Magnetischen Nordpol. Das Segelflugzeug würde bei der Kompassanzeige von 360° auch dorthin fliegen**. Um zum Geografischen Nordpol zu gelangen, muss das Segelflugzeug 15° nach rechts steuern, da der Magnetkompass 15° zu wenig anzeigt. Das bedeutet, die Ortsmissweisung beträgt -15°. Das Vorzeichen der Ortsmissweisung muss bei der Kursberechnung berücksichtigt werden. rwN - (OM) = mwN     rwK 360° - (-15°) = mwK: 015° mwK bedeutet missweisender Kurs. ** Anmerkung: Diese Aussage gilt nur zur Vereinfachung wenn die Deviation nicht berücksichtigt wird (siehe 9.1.2.3)

9.1.2.2  Isogonen

9.1.2.3  Deviation

Da unser Magnetkompass, genauer dessen Nadel magnetisch ist, wird seine Anzeige durch magnetische oder metallische Teile sowie elektrische Leitungen in der näheren Umgebung beeinflusst.

Diese Abweichung wird als Kompassfehler oder Deviation (Dev) bezeichnet. Sie ist der Winkel um den deine Kompassanzeige (Kompass Nord oder KN) von magnetisch Nord (MN -> mwN) abweicht.

Jedes Flugzeug hat hier unterschiedliche Abweichungen, je nach Konstruktion und Einbau von Instrumenten und Elektrik. Daher findest du diese in einer dem Kompass zugehörigen Tabelle, auch Deviationstabelle genannt. Es gibt zwei Arten davon, siehe Abb. 9.1.2.6 unten. In ihr ist beschrieben, wie groß die jeweilige Abweichung bezogen auf eine bestimmte Richtung ist.

Wenn man also nach Kompass Nord fliegt ergibt sich:

MN – Dev = KN..........und als Kurs ausgedrückt..........mwK – Dev = KK

Abb.  9.1.2.6  Deviationstabellen

9.1.3  Kursbestimmung

Die Kursbestimmung ist in der Navigation von grundlegender Bedeutung und gleichzeitig durch die Vielzahl der Begriffe und notwendigen Berechnungen alles andere als einfach zu verstehen. Es wird einige Zeit dauern und manche Wiederholung notwendig werden bis alles für die Theoretische Prüfung sitzt.

• 9.1.3.1 Die Kursgleiche (Loxodrome) und der Großkreis (Orthodrome)
• 9.1.3.2 Vom rechtweisenden Kurs (rwK) zum Kompasskurs (KK)
• 9.1.3.3 Das Winddreieck
• 9.1.3.4 Windwinkel
• 9.1.3.5 Vollständiges Kursdiagramm
• 9.1.3.6 Vom rwK zum KsK und zurück
• 9.1.3.7 Zusammenfassung aller Begriffe   

9.1.3.1  Die Kursgleiche (Loxodrome) und der Großkreis (Orthodrome)

Willst du auf der Karte den Kurs deines geplanten Fluges bestimmen, so zeichnest du zuerst eine Linie von deinem Startpunkt A zum Zielpunkt B. Dann misst du mit Hilfe eines Kursdreiecks an dem Meridian, welcher der Mitte deiner Linie am nächsten ist, die Gradzahl deines Kurses in Richtung Zielpunkt heraus.

Du fragst dich sicher warum das so gemacht wird. Um das besser zu verstehen, befassen wir uns nun als erstes mit den sogenannten Kursgleichen (Loxodrome) und Großkreisen (Orthodrome).

Eine Kursgleiche, auch als Loxodrome bezeichnet, ist eine Linie auf der Erdoberfläche entlang derer der Kurs stets gleich ist. D.h. folgst du dieser von A nach B entlang, so wird auf der gesamten Stecke stets mit dem gleichen Kurs geflogen. Daher auch der Name Kursgleiche.

Eine solche Linie nähert sich dem Pol spiralförmig.

Abb.  9.1.3.1  Loxodrome und Großkreis

Kursgleiche (Loxodrome, rot) und Großkreis (Orthodrome, blau)

Fliegst du in der Abbildung von A nach B und folgst dabei der roten Linie, siehst du, dass diese alle Meridiane im gleichen Winkel schneidet. In diesem Fall folgt dein Kurs dem einer Kursgleichen bzw. Loxodrome.

Das hat zwar den Vorteil, dass du nie den Kurs ändern musst. Der Nachteil jedoch ist, dass dies nicht der kürzeste Weg zwischen zwei Punkten auf unserer Erdkugel ist.

Verwendest du hingegen die blaue Linie des Großkreises als Verbindungslinie von A nach B, erhältst du nun den kürzesten Weg zwischen den zwei Punkten. In den von uns verwendeten Flugkarten entspricht dies einer geraden Linie (siehe Kapitel 9.3 Flugkarten). 

Du stellst aber auch fest, dass diese Kurslinie die Meridiane nun jedes Mal in einem anderen Winkel schneidet. Auf einer solchen Großkreisroute musst du deinen Kurs regelmäßig anpassen, denn der Winkel zu den Meridianen ändert sich hier ständig. Besonders wichtig ist dies bei langen Ost-West und West-Ost Strecken wie sie typischerweise in der kommerziellen Luftfahrt auftreten.

Bei kurzen Strecken sowie Strecken, die eher in Nord-Süd- oder Süd-Nord-Richtung verlaufen, ist die Abweichung dagegen gering.

Beim Segelfliegen zeichnen wir auf unserer Karte daher eine gerade Linie von A nach B. Dieses ist die kürzeste Strecke. Damit folgst du dem Abschnitt eines Großkreises, der zwischen A und B verläuft und dann vollends die Erde umrundet.

9.1.3.2  Vom rechtweisenden Kurs (rwK) zum Kompasskurs (KK)

 Abb.  9.1.3.2  Kursübersicht

In der Abbildung siehst du, dass sich die Winkel deines Kompasskurses (KK), nach dem du dein Flugzeug steuerst, und der des Kurses aus deiner Karte (rwK) unterscheiden.

Kursumrechnung (rwK nach KK)

Um den aus der Karte abgelesenen Kurs in den zu fliegenden Kompasskurs umzurechnen, muss nach folgendem Schema vorgegangen werden:

1. Berechnung des missweisenden Kurses:

• rwK - OM = mwK (rechtweisender Kurs – Ortsmissweisung = missweisender Kurs)

2. Berechnung des Kompasskurses:

• mwK - Dev = KK (missweisender Kurs – Deviation = Kompasskurs)

Merke:

• Abweichung Ost ist immer positiv (+), d.h. der Kompass zeigt zu viel an, der Wert muss also in der Rechnung oben abgezogen werden (+ mal - = -)
• Abweichung West ist immer negativ (-), Kompass zeigt zu wenig an, der Wert muss also oben addiert werden (- mal - = +)

Beides gilt für die Ortsmissweisung als auch für die Deviation, wobei die Deviation in der Deviationstabelle in der Regel das Vorzeichen bereits enthält (siehe Abb. 9.1.2.6 rechts).

 

Beispiel:

Nehmen wir an, der Kurs auf der Karte beträgt 90°. Die Ortsmissweisung ist +3° (Ost) und die Deviation laut Deviationstabelle -5°.

Wie lautet der Kompasskurs den du somit fliegen musst?

rwK	-OM	mwK	-Dev	KK
90 °	-(+3 °)	87 °	-(-5 °)	92 °

 

Kursumrechnung (KK nach rwK)

Willst du dir umgekehrt nun den rwK aus dem Kompasskurs herleiten, drehst du die Rechnung von zuvor einfach wie folgt um und beachte dabei das sich aus der Subtraktion eine Addition ergibt.

1. Berechnung des missweisenden Kurses:

• KK + Dev = mwK

2. Berechnung des rechtweisenden Kurses:

• mwK + OM = rwK

KK	+Dev	mwK	+OM	rwK
92 °	+(-5 °)	87 °	+(+ 3 °)	90 °

9.1.3.3  Das Winddreieck

Da es auf deinen Flügen meist nicht windstill sein wird, musst du bei der Bestimmung deines Kurses neben der Ortsmissweisung und der Deviation auch die Windrichtung und –stärke mitberücksichtigen, denn der Wind wird dich vom geflogenen Kurs abtreiben!

Der Windversatz (die Abdrift)

Fliegen wir mit Seitenwind stimmen der Steuerkurs (SK) und der Kurs über Grund (KüG) nicht mehr überein. Der Wind von der Seite trägt dich von deinem Kurs weg. Diese seitliche Versetzung wird Abdrift genannt. Der Abdriftwinkel ist folglich der Winkel, um den dich der Wind von deinem geplanten Kurs versetzt.

Windeinfluss einplanen

Beispiel: Benötigte Daten

Um nun zur Flugplanung den Luvwinkel vorab zu bestimmen, benötigst du den Kartenkurs, die Windrichtung und -stärke sowie deine Eigengeschwindigkeit. Aus diesen Angaben kannst du den Luvwinkel berechnen.

Nehmen wir an, du hast auf deiner Karte einen rwK von 90° ermittelt. Der Wind ist kräftig und kommt fast genau seitlich zu deinem Flugweg. Um auf deinem ursprünglichen Kurs aus der Karte zu bleiben, musst du nun gegensteuern.

Wie stark hängt von oben genannten Faktoren ab:

• Flugrichtung rwK
• Eigengeschwindigkeit V_e
• Windrichtung W_R
• Windstärke V_W

Angenommen du willst von Punkt A nach Punkt B fliegen. Der Kartenkurs (rwK) beträgt 90°.

Der Wind kommt von Links aus der Richtung 045° und beträgt 13 Knoten (= 24 km/h).

Welchen rechtweisenden Steuerkurs (rwSK) solltest du dann bei einer Eigengeschwindigkeit (V_e) von 90 km/h fliegen?

Zusammengefasst hast du also folgende Angaben:

• rwK 90°
• V_e  90 km/h
• Wind aus 45°
• Windstärke 24 km/h

Beispiel: Kursdreieck zeichnen

 Abb.  9.1.3.4  Graphische Konstruktion Winddreieck

• Zeichne eine senkrechte Linie als Referenz (diese stellt die Nordrichtung bzw. rwN dar). Im Beispiel ist es die Linie von A nach rwN.

• Trage den Kartenkurs (rwK) mit dem Kursdreieck gegenüber der Nordrichtung ein und markiere die Linie mit zwei Pfeilen. Im Beispiel ist es die Linie von A nach B.

• Vom Schnittpunkt des rwK mit der Nordrichtung zeichne den Windvektor als Linie in die Richtung in die der Wind weht ein (Achtung: die Angabe der Windrichtung bezieht sich auf die Richtung aus der der Wind kommt. D.h. du musst noch +/- 180° berücksichtigen). Markiere die Linie nahe am Ursprung mit drei Pfeilen. Im Beispiel ist es die Linie von A nach C.

• Jetzt musst du für die Geschwindigkeit einen Maßstab einführen. Es bietet sich an für 10 km/h => 1 cm zu verwenden.

• Die Windgeschwindigkeit zeichnest du jetzt als Länge des Windvektors ein. D.h. du zeichnest das Ende des Windvektors entsprechend der Windstärke ein. (Achtung: der Wind wird i.d.R. in Knoten angegeben und wenn du für deine Eigengeschwindigkeit (V_e bzw. TAS) die Einheit km/h verwendest musst du den Wind ggf. mit dem Faktor 1,852 in km/h umrechnen). Im Beispiel ist das Ende des Windvektors der Punkt D auf der Linie von A nach C und die Strecke von A nach D ist 2,4 cm lang (was 24 km/h Windstärke entspricht).

• Jetzt benötigst du einen Zirkel. In den Zirkel stellst du die V_e als Länge entsprechend dem Maßstab ein (für dieses Beispiel also 9 cm).

• Stich mit dem Zirkel am Ende des Windvektors (beim Punkt D) ein und markiere dann den Schnittpunkt mit dem rwK. Nun verbindest du das Ende des Windvektors mit dem markierten Schnittpunkt. Markiere die Line mit einem Pfeil. Im Beispiel ist es die Linie von D nach E.

Das Winddreieck ist jetzt fertig und du kannst die gesuchten Werte ablesen:

1. Den Luvwinkel zwischen dem rwK und dem rwSK. Für das Vorzeichen musst du dir überlegen, ob der rwSK kleiner oder größer als der rwK ist – ist er kleiner (bzw. kommt der Wind in Flugrichtung von links) ist das Vorzeichen negativ (-).
   

   In der Beispielaufgabe beträgt der Luvwinkel -11° und der rwSK damit 079°.

2. Die Geschwindigkeit über Grund. Dies ist die Länge des Grundvektors also der Strecke von D nach E, die du mit dem Maßstab noch von cm in km/h umrechnen musst.
   In der Beispielaufgabe beträgt die Länge des Grundvektors (Strecke von A nach E) 7,1 cm und damit ist die Geschwindigkeit über Grund 71 km/h.

Was die einzelnen Vektoren im Winddreieck bedeuten, ergibt sich aus der Zeichnung zum Beispiel:

►► = Grundvektor: die Richtung entspricht dem Kartenkurs bzw. rwK. Die Länge entspricht der Geschwindigkeit über Grund V_g  bzw. GS.

►►► = Windvektor. Richtung entspricht der Richtung in die der Wind weht. Die Länge entspricht der Windgeschwindigkeit.

Weitere Infos und Praxistipps

Bei Bedarf hilft dir auch dieses Youtube-Video:

Für einen Überlandflug mit einem Segelflugzeug ist die Berechnung und Einhaltung eines fixen Luvwinkels wenig hilfreich. Das Wissen über den Mechanismus von Abdrift und vorhalten per Luvwinkel samt Berechnung hilft dir aber beim Verständnis, welchen Einfluss der Wind grundsätzlich beim Fliegen hat und wie damit umgegangen werden muss. Daher ist es Teil der theoretischen Ausbildung.

9.1.3.4  Windwinkel

Im Kapitel zuvor hast du schon den Einfluss des Windes kennengelernt und den Luvwinkel sowie die Abdrift bestimmt. Es gibt hierzu noch zwei weitere Winkel welche Du eventuell bei deiner Prüfung beantworten musst.

Der Windwinkel (ww)

Winkel zwischen dem rechtweisenden Kurs und der Richtung aus der der Wind kommt. Nach rechts 0° - 180° positiv, nach links 0° - 180° negativ.

Der Windeinfallswinkel (we)

9.1.3.5  Vollständiges Kursdiagramm

 

9.1.3.6  Vom rwK zum KSK und zurück

9.1.3.7  Zusammenfassung Begriffe

In der Navigation gibt es sehr viele Begriffe und die Gefahr diese zu verwechseln ist groß. Daher hier nochmals eine Zusammenfassung aller wichtigen Begriffe und ihrer Abkürzungen sowohl in Deutsch als auch in Englisch.

 

Bezugsrichtungen

rwN - Rechtweisend Nord                                    TN - true north

mwN - Missweisend Nord                                    MN - magnetic north

KN - Kompass Nord                                             CN - compass north

 

Beschickungen

MW, OM - Missweisung oder Ortsmissweisung   Var - variation

Dev - Deviation                                                    DEV - deviation

 

Geschwindigkeiten und Richtungen

V_e - Eigengeschwindigkeit                                   TAS - true airspeed

V_g - Geschwindigkeit über Grund                        GS - groundspeed

V_W - Windgeschwindigkeit                                   WV - wind velocity

W_R - Windrichtung                                               WD - wind direction

 

Kurse und Windeinfluss

rwK - Rechtweisender Kurs auch Kartenkurs     TC - true course

mwK - Missweisender Kurs                                 MC - magnetic course

KK - Kompasskurs                                              CC - compass course

A - Abdrift  (geplant)                                            DA - drift angle

L - Luvwinkel                                                       WCA - wind correction angle

D_Z - zusätzliche Abdrift

ww – Windwinkel (rwK – W_R)                            WA - wind angle

we – Windeinfallswinkel (rwSK – W_R)               RWA - relative wind angle

                                        

Steuerkurse                                                         heading

rwSK - Rechtweisender Steuerkurs                    TH - true heading

mwSK - Missweisender Steuerkurs                    MH - magnetic heading

KSK - Kompass Steuerkurs                                CH - compass heading

 

Kurse über Grund                                                track

rwKüG - rechtweisender Kurs über Grund          TT - true track

mwKüG - missweisender Kurs über Grund         MT - magnetic track        (nicht gebräuchlich)

9.1.4  Höhenmessereinstellungen

Vorwort

Der Höhenmesser ist eines der wichtigsten Instrumente im Flugzeug und wird daher auch in folgenden Fächern mit behandelt.

Kapitel 1.6 Flugnavigation und Luftfahrzeugbetrieb - 1.6.3 Flughöhe und Höhenmessereinstellungen

Kapitel 3.1 Die Atmosphäre - 3.1.7 Barometrische Höhenmessung; Höhenmesser und Höhenmessereinstellungen

Kapitel 4.1 Begriffsbestimmungen  – 4.1 Begriffe zu Höhe und Höhenmesser

Kapitel 8.6 Instrumentierung – 8.6.2 Mechanische Instrumente/ Druckinstrumente/Höhenmesser

Insofern können sich einige Inhalte wiederholen, enthalten jedoch dem Fach entsprechend wichtige Schwerpunkte, die du als Pilot kennen solltest.

In der praktischen Navigation ist es absolut notwendig die Begriffe QNH, QFE und QNE zu beherrschen.

Ein Höhenmesser arbeitet nach dem Prinzip eines Barometers. Er zeigt dir die Höhe bezogen auf eine Luftdruckfläche an. Je höher du fliegst, desto höher wird natürlich auch die angezeigte Flughöhe.

In der Abbildung hier ist er auf einen Druck von 1035hPa eingestellt auf den er sich bezieht. Der eingestellte Wert entspricht der Höhe über dem Meeresspiegel.

Eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise des Höhenmessers solltest Du im Technik Kapitel 8.6.2.2 nachlesen.

Abb. 9.1.4.1  Höhenmesser

In der Abbildung siehst du unten links am Instrument einen Drehknopf.

Mit ihm kannst du den eingestellten Luftdruck ändern und auf einen der folgenden Bezugsdrücke einstellen:

   1. Druck auf Flugplatzniveau

   2. Druck auf Niveau des Meeresspiegels

   3. Druck der Standardatmosphäre (1013,2 hPa)

Für die Höhenmessereinstellung sind in Europa die folgenden drei Q-Codes relevant:

9.1.4.1  QFE  bezeichnet die Höhe über Flugplatzniveau

Der QFE-Wert bezieht sich auf den in Flugplatzhöhe gemessenen Luftdruck. Ist der Höhenmesser so eingestellt, zeigt er die Höhe über dem Flugplatz an.

Um den Höhenmesser auf QFE einzustellen stellst du über den Drehknopf die beiden Zeiger am Boden auf Null.

Das ist bei der Landung natürlich praktisch, da dir die Höhe über deinem Flugplatz direkt angezeigt wird und du nicht rechnen musst. Bei einem kurzen Flug am Platz zeigt der Höhenmesser nach der Landung dann wieder auf Null.

Diese Einstellung wird aber nur bei lokalen Flügen um den Platz oder auch beim Kunstflug verwendet, wo es darauf ankommt die Höhe über dem Boden schnell erfassen zu können. In deiner Ausbildung wird i.d.R: aber bereits von Beginn an die im Folgenden erklärte Einstellung QNH verwendet. Mit ihr bist du in Bezug auf die dich umgebende Landschaft mit ihren Hindernissen sowie die möglicherweise in der Nähe befindlichen Lufträume stets auf der sicheren Seite.

Für Überlandflüge darf die QFE-Einstellung nicht verwendet werden! Hier ändert sich ja ständig die Geländehöhe während deines Fluges.

9.1.4.2  QNH  bezeichnet die barometrische Höhe über Meeresniveau

Wird der Höhenmesser auf das QNH eingestellt so ist der Luftdruck auf Meereshöhe der Bezug.

Er zeigt somit auf dem Flugplatz am Boden dessen Höhe über dem Meeresspiegel an.

Für diese Einstellung fragst du entweder die Flugsicherung bzw. den Turm nach dem aktuellen Luftdruck am Platz oder du stellst einfach die bekannte Höhe des Flugplatzes über dem Meeresspiegel ein.

Diese Einstellung die überwiegend verwendete da sich alle Höhenangaben des Geländes auf unserer Luftfahrtkarte und auch viele Lufträume auf den Meeresspiegel beziehen. Bei Überlandflügen ist man oft viele Stunden in der Luft und fliegt in unterschiedlichen Gebieten. Das aktuelle QNH kann und wird sich daher wahrscheinlich ändern. Es ist daher sinnvoll bei FIS oder dem nächsten kontrollierten Flugplatz das aktuelle QNH zu erfragen und einzustellen, alternativ bietet sich an auch die ATIS des nächsten Flugplatzes abzuhören, hier erhält man auch das aktuelle QNH.

9.1.4.3  QNE  bezeichnet die Standard-Höhenmessereinstellung (1013,2 hPa)

Auf internationaler Ebene hat man sich darauf verständigt, dass Flugzeuge ab einer bestimmten Höhe alle ihren Höhenmesser auf die gleiche Einstellung, das QNE, die sogenannte Standard-Höhenmessereinstellung, einstellen.

Beim QNE wird der Höhenmesser dann auf den festen Luftdruckwert 1013 hPa (Durchschnittswert der ICAO-Standardatmosphäre auf Meereshöhe) eingestellt.

Diese Einstellung ist besonders in der kommerziellen Luftfahrt aber auch bei VFR Motorflügen von Bedeutung. Hier herrscht wetterabhängig an den verschiedenen Flugplätzen oft ein unterschiedlicher lokaler Druck (QNH). So hat jedes Flugzeug beim Start zunächst eine andere Bezugsdruckfläche eingestellt und somit eine unterschiedliche Höhenanzeige. Daher ist es für die Sicherheit wichtig, dass all diese Flugzeuge mit der gleichen Einstellung also dem gleichen Bezug fliegen, damit es zu keinen Kollisionen in der Luft kommt.

Generell ab einer Flughöhe von 5000ft MSL bzw. 2000ft AGL, bzw. gemäß den beim Start an einem kontrollierten Flugplatz vorgegebenen Transition Level, wird der Höhenmesser daher auf QNE umgestellt und die Höhenangaben als Flightlevel oder Flugfläche bezeichnet.

Die Flugfläche wird hier in 100 ft Schritten angegeben. Die letzten beiden Nullen werden weggelassen. FL45 entspricht daher 4500 ft.

Abb.  9.1.4.3  Transition Level

Die Angabe (FL) findet sich bei vielen Lufträumen in unserer Luftfahrtkarte, typischerweise den Lufträumen Charlie, vereinzelt aber auch Delta. Du fragst dich jetzt sicherlich, wie wir das denn in unserem Segelflugzeug umsetzen sollen. Schließlich geht es in der Regel hier ständig auf und ab und es fällt uns daher schwer eine bestimmte Höhe einzuhalten. Somit scheint die QNE-Einstellung für uns eher weniger mit Sicherheit zu tun, ist es doch meist wichtiger den korrekten Bezug der Höhe zum Gelände, also das QNH, zu haben. Das ist zunächst richtig, jedoch kommt es durchaus häufig vor, dass wir uns an einem guten Tag auch über den 5000ft MSL bzw. 2000ft AGL bewegen, insbesondere bei Überlandflügen. Besonders im Nahbereich der größeren Flughäfen gibt es Lufträume deren Untergrenzen in FL angegeben sind und in die man ohne Freigabe nicht einfliegen darf. Sie dienen zum Schutz sowohl des an- und abfliegenden IFR Verkehrs als auch uns selbst (VFR Verkehr). Sobald ich mich in der Nähe der Untergrenze eines derartigen Luftraums bewege muss ich also wissen wie hoch ich in Bezug auf den (FL) bin und daher rechtzeitig den Höhenmesser auf QNE stellen.

Glücklicherweise verfügen heutzutage die meisten modernen Segelflugrechner über eine Funktionalität die dir auch die aktuelle Höhe als Flugfläche anzeigen, zudem können sie dich auch optisch und/oder akustisch warnen bevor du in einen gesperrten Luftraum einfliegst.

9.1.5  Maßeinheiten

In der Luftfahrt haben sich im Laufe der Zeit verschiedene Maßeinheiten aus dem Anglo-Amerikanischen- als auch dem Metrischen System etabliert. Viele dieser Einheiten werden auch gemischt verwendet, sind leider nicht direkt umrechenbar, was im Flug durchaus zu Problemen führen kann.

9.1.5.1  Längenmaße (Entfernungen)

Wie wir im Kapitel Koordinatensystem bereits besprochen haben gibt es die Maßeinheit Nautische Meile (NM).

Die Nautische Meile leitet sich ab aus einer Bogenminute und entspricht dem Erdumfang von 21600 NM geteilt durch 360° geteilt durch 60‘. Ein anderes Wort hierfür ist auch die Seemeile. Sie ist der Internationale Standard in der Luftfahrt!

In Deutschland hat sich allerdings schon sehr früh das Metrische System etabliert und findet Verwendung bei Entfernungen (Meter oder Kilometer). In Deutschland wird speziell beim Segelflug der Kilometer verwendet.

Sichtangeben erfolgen in Meter bzw. ab 5000 Meter in Kilometer.

1 NM entspricht 1852 Meter oder 1,852 Kilometer

Faustformel:   NM  = km / 2 + 10%     Km = NM * 2 – 10%

Ein weiteres Längenmaß ist die englische Meile (auch Statute Mile). Eine englische Meile entspricht 1609 Meter. Dieses Maß ist in der Luftfahrt nicht gebräuchlich.

Das nächste wichtige Längenmaß ist das Fuß (ft) welches für Höhenangaben international Verwendung findet.

In Deutschland wird hier beim Segelflug standardmäßig meist der Meter verwendet. 

1 ft entspricht 0,3048 m.

9.1.5.2  Geschwindigkeiten

Analog zu den Entfernungen gibt es daher bei den Geschwindigkeiten auch verschiedene Maßeinheiten.

Horizontale Geschwindigkeiten

Kilometer/Stunde (Km/h)

Nautische Meile/Stunde = Knoten (kt)

Die Faustformel zur Umrechnung entspricht der Faustformel die Entfernungen km – NM

Vertikale Geschwindigkeiten (Steig oder Sinkgeschwindigkeit)

Hier wird international die Einheit ft/min verwendet, dagegen hat sich im Segelflug in Deutschland m/s etabliert, international wird im Segelflug auch oft die Einheit kt verwendet.

Die Verwendung von ft/min hat einen bestechenden Vorteil, lässt sich doch sehr einfach der Höhengewinn pro Minute errechnen, dies geht bei m/s deutlich schwieriger.

9.1.5.3  Druck

Der Luftdruck wird in hPa angegeben. Der Standard Luftdruck beträgt bekanntermaßen 1013,2 hPa.

In Amerika findet sich hier oft noch die Angabe in/hg (Zoll Quecksilbersäule). 29,92 in/hg entspricht dem Standard Luftdruck und wird oft als Druckangabe bei Constant Speed Propellerflugzeugen zur Leistungsangabe benutzt.

9.1.5.4  Wichtig

Als Pilot muss man jederzeit in der Lage sein mittels Faustformel km in Meter, km/h in kt, ft in Meter und ft/min in m/s umzurechnen.

Die entsprechenden Formeln müssen daher auswendig gelernt werden.