9.1  Grundlagen der Navigation

 

9.1.1 Das Koordinatensystem

9.1.2 Die Kompassrose

9.1.3 Kursbestimmung

9.1.4 Höhenmessereinstellungen

9.1.5 Maßeinheiten

 

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.

ICAO-Karten als auch GPS-Geräte verwenden ein Koordinatensystem. Dies kannst du dir wie eine Art imaginären Maschendraht vorstellen, mit Hilfe dessen du die Position eines beliebigen Punktes auf der Erde genau bestimmen kannst.

 

9.1.1  Das Koordinatensystem

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.

Nachfolgend soll dir nun etwas näher erklärt werden, wie die Positionierung nach Grad, Minuten und Sekunden funktioniert.

9.1.1.1

Abb. 9.1.1.1  DAEC Braunschweig

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)

Dies funktioniert übrigens auch mit anderen Programmen und Diensten, wie z.B. Google Maps.

Die Erde ist annähernd eine Kugel, die sich in 24 Stunden einmal um die Erdachse dreht. Diese Achse ist eine imaginäre Achse, die wir uns nun vorstellen. Der obere Endpunkt dieser Achse wird als geographischer Nordpol und der untere Endpunkt als geographischer Südpol bezeichnet. Vom Nordpol aus betrachtet, dreht sich die Erde entgegen dem Uhrzeiger - also von Westen nach Osten.

 Abb 9.1.1.2  Bild der Erde (Animierte Darstellung)

Die Erde dreht sich in einem Jahr, also in 365 Tagen, einmal um die Sonne. Da die Erdachse, in Bezug auf die Sonnen-Umlaufebene, nicht senkrecht zur Sonne steht, sondern um etwa 23,5° gekippt ist, gibt es die uns bekannten vier Jahreszeiten.

 9.1.1.3

Abb 9.1.1.3  Umlaufbahn um die Sonne

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.

Abb. 9.1.1.4  Meridiane und Breitenkreise

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, erhält du den größeren Breitenkreis. Er würde bei der Erde dem Äquator entsprechen. Wir sehen wieder einen Großkreis.

Der Mittelpunkt aller Großkreise ist der Mittelpunkt der Erde und sie teilen die Erde immer in zwei gleich große Hälften!

 9.1.1.5

Abb. 9.1.1.5 Grosskreise

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

9.1.1.6

Abb. 9.1.1.6  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). 

9.1.1.7

Abb. 9.1.1.7  Meridiane und Breitenkreise (2)

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.

9.1.1.8

Abb. 9.1.1.8  Hemisphären W-E

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.

9.1.1.9

Abb. 9.1.1.9  Hemispären N-S

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

Deutschland liegt auf der nördlichen Hemisphäre und dies wird mit dem N von Nord (bzw. North) angegeben.

9.1.1.10

Abb. 9.1.1.10  Hemispähren Zusammenfassung

Zusammenfassung

Die Welt hat annähernd die Form einer Kugel.

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

9.1.1.11

Abb. 9.1.1.11  Erde

 

Meridiane oder Längengrade

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.

Natürlich gilt das Gleiche, wenn wir vom Nullmeridian aus auf die andere Seite nach Westen gehen. Hier kommen wir dann über Amerika.

Längengrade und Zeit

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

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.

Du kannst dir sicherlich vorstellen, dass es für ein Land, natürlich praktischer ist nur eine Zeitzone zu haben, insofern dies möglich ist.

(Zur Vergrösserung auf das Bild klicken)

Abb. 9.1.1.12  Zeitzonen

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. Sie unterscheidet sich im Sommer 2 Stunden und im Winter 1 Stunde zur deutschen Zeit.

Koordinatensystem und Abstände

Der Abstand von einem Grad entspricht am Äquator einer Länge von 60 nautischen Meilen. Eine nautische Meile wiederum sind 1852 Meter. Somit sind ein Grad Abstand umgerechnet also etwa 111 km.

Breitenkreise oder Breitenparallele

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.

Auf dem Kartenausschnitt unten (ICAO-Kartenblatt Hannover) kannst du sehen, dass der Flugplatz Mengeringhausen ungefähr auf 51°22‘ nördlicher Breite und 9° östlicher Länge liegt.

9.1.1.13a

Abb. 9.1.1.13  ICAO Kartenausschnitt

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.

Nochmals kurz zusammengefasst:

Für nördliche und südliche Breitengrade gelten die folgenden Entfernungen bzw. Abstände:

1 Grad

60 nautische Meilen

ca. 111 km

1 Minute

1 nautische Meile (1852m)

ca. 1,8 km

1 Sekunde

1/60 Seemeile

ca. 31 Meter

Diese Entfernungen sind nur zwischen zwei Breitenkreisen sowie  genau am Äquator zwischen den Meridianen  gültig. Sie gelten nicht für die Abstände zwischen den Meridianen abseits vom Äquator hin zu den Polen, da der Abstand zwischen ihnen zu den Polen hin immer kleiner wird.

Bestimme nun doch einmal die Koordinaten deines Flugplatzes oder einiger anderer Orte, die du auf deiner ICAO-Karte siehst.

 

9.1.2  Die Kompassrose

 In der Luftfahrt werden Richtungen in Grad angegeben.

Zur besseren Veranschaulichung und Orientierung nehmen wir uns hier die Kompassrose zur Hilfe. Sie ist ein Kreis bezogen auf die Himmelsrichtungen und unterteilt in 360°. Daraus ergeben sich die Haupthimmelsrichtungen mit N = 000°, S=180°, O=090° und W=270°.

Abb. 9.1.2.1  Kompassrose

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!

D.h. wenn du auf dem Flughafen Sylt z.B. in östlicher Richtung landest, nimmst du die Piste 06. Startest du auf langen Piste in Richtung Südosten wählst du die Piste 14, um in Richtung 140° zu starten.

9.1.2.2Abb. 9.1.2.2  Flugplatz Sylt, Quelle Google Maps, 2021

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).

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 varation (VAR).

Um vom jetzt vom geplanten rechtweisenden Kurs (rwK) auf den missweisenden Kurs (mwK) umzurechnen muss man die (OM) unter Berücksichtigung des Vorzeichens subtrahieren. Wie man in Abbildung 9.1.2.5 sehen kann bedeutet eine Westliche Ortsmissweisung dass unser Magnetkompass größer anzeigt, man muss also kleiner steuern um zum rechtweisenden Ziel zu kommen. Genau umgekehrt ist es bei einer Westlichen Ortsmissweisung, hier wird der Magnetkompass zuwenig anzeigen, man muss entsprechend grösser steuern.

 

OM West (-)

OM Ost (+)

 

GN - OM =MN

 

und als Kurs

 

rwk - OM = mwk

 9.1.2.5

Abb. 9.1.2.5  Ortsmissweisung


Der magnetische Nordpol wandert im Laufe der Zeit allerdings, damit verändert sich natürlich auch die Abweichung zum geographischen Nordpol. Diese Abweichung muss aus der aktuellen Luftfahrtkarte entnommen werden wo sie bei jeder Neuauflage auch entsprechend korrigiert wird.

9.1.2.3Abb. 9.1.2.3  Wanderung Magnetischer Nordpol

Isogonen

Beim näheren Blick auf die ICAO-Karte kannst du eine oder mehrere schwarz gestrichelte Linien finden, welche von oben nach unten verlaufen und mit einer Gradzahl ° und zusätzlich einem W oder einem E gekennzeichnet sind. Diese Linien werden Isogone genannt und sie verbinden Punkte, bei denen die Ortsmissweisung gleich groß ist. In Deutschland beträgt diese (OM) im Jahr 2021 zwischen 2° Ost und 4° Ost, sie ist damit relativ gering und sie ändert sich auch nur relativ langsam.

9.1.2.4

Abb 9.1.2.4  ICAO Karte, Isogonen

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

9.1.2.6a

9.1.2.6b

Abb.  9.1.2.6  Deviationstabellen

Weitere Angaben zur Deviation finden sich auch im Kapitel 9.2 Erdmagnetfeld und Kompass

 

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.

Abschnitte

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

9.1.3.2 Vom Rechtweisender 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.

9.1.3.1

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.

Zur Bestimmung deines Kurses misst du nun den Winkel bezogen auf den Meridian, welcher der Mitte von deiner gezogenen Linie am nächsten liegt. Auf diese Weise erhältst du eine Großkreisroute mit dem gemittelten Kurs einer Loxodrome bzw. Kursgleichen. Die ist der Rechtweisende Kurs (rwK).

 

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

Möchtest du im richtigen Flug von A nach B fliegen, musst du zusätzlich die Ortsmissweisung (Variation) und die Deviation in deiner Kursbestimmung mit berücksichtigen denn der Magnetkompass zeigt bekanntlich nicht den Rechtweisenden Kurs (rwK) an.

9.1.3.2a

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.

Da  sich der Magnetkompass auf den magnetischen Nordpol ausrichtet und auch noch der Flugzeugspezifischen Deviation unterliegt muss er korrigiert bzw. umgerechnet werden, damit er dem Kurs entspricht, den du fliegen musst, um an dein Ziel zu kommen.

Kursumrechnung (rwK nach KK)

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

Rechtweisender Kurs  – OM = Missweisender Kurs  – Dev = Kompasskurs

Rwk – OM = mwk – Dev = KK

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 °

Der Kompasskurs beträgt also 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.

KK + DEV = mwK + OM = rwK 

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

Der rechtweisende Kurs beträgt wie vorher 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!

Nur in dem Fall von ruhigem, windstillem Wetter und / oder, wenn wir genau gegen oder mit dem Wind fliegen, stimmen der geflogene Kurs und der Kurs über Grund überein. In der Praxis ist das jedoch so gut wie nie der Fall.

Windeinfluss ungeplant 

9.1.3.3a Abb. 9.1.3.3  Winddreieck

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 zu deinem geplanten Kurs versetzt.

Beachte bitte die Pfeilspitzen der Abbildung, sie zeigen die Richtung an und die Länge entspricht der Geschwindigkeit.

Eine Spitze bezeichnet den Steuerkurs-Vektor – rwSK und VE

Zwei Spitzen bezeichnen den Grund-Vektor – rwK und VG

Drei Spitzen bezeichnen den Wind-Vektor – WR und VW

 

Windeinfluss geplant

Nehmen wir an, du hast auf deiner Karte einen rwK von 135° 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 beachtlich gegensteuern.

Wie stark hängt von folgendem ab:

  • der Eigengeschwindigkeit VE
  • der Windstärke VW
  • der Windrichtung WR

Die Eigengeschwindigkeit VE entspricht deiner angesetzten mittleren Reisegeschwindigkeit für den Überlandflug.

Angenommen du willst von Punkt A nach Punkt B fliegen. Der Kartenkurs rwK beträgt 135°.

Der Wind kommt von Links aus der Richtung 060° und beträgt 20 km/h.

Welchen Steuerkurs rwSK solltest du dann bei einer erwarteten Eigengeschwindigkeit Ve von 60km/h fliegen?

Du hast damit folgende Angaben:

  • rwK 135°
  • Wind aus 60°
  • Windstärke 20 km/h
  • Reisegeschwindigkeit VE 60 km/h

Anhand dieser Angaben kannst du mit Hilfe eines Navigationsrechners oder eines Navigationsprogramms deinen Steuerkurs ermitteln, du kannst dies aber auch mit Hilfe von Kursdreieck und Zirkel zeichnerisch lösen. So gehts:

9.1.3.4aAbb. 9.1.3.4  Graphische Konstruktion Winddreieck

Als erstes zeichnest du mit dem Kursdreieck den rechtweisenden Kurs aus der Karte von A nach B in Richtung 135° auf und markierst ihn mit einem Pfeil (die schwarz gestrichelte Linie in der Abbildung). Zusätzlich zeichnest du im Punkt A einen Meridian nach rwN.

Als nächstes zeichnest du den Wind mit seiner Richtung und Stärke ein und markierst mit drei Pfeilen.

Eine Windstärke von 20 km/h wird hier durch eine Länge von 2 cm dargestellt.

Ein Segelflugzeug, das sich über Punkt A befindet, wird unter dem Einfluss des Windes innerhalb einer Stunde zum Punkt C abgetrieben. Diesen Punkt nennt man daher auch Windstillepunkt.

Das Flugzeug hat eine Eigengeschwindigkeit von 60 km/h.

Diese Information verwendest du nun in der Zeichnung indem wir einen Zirkel auf 6 cm (Maßstab: 1 cm = 10 km/h) einstellen und vom Punkt C aus einen Kreisbogen ziehen, der in diesem Abstand die Linie AB schneidet. Den Schnittpunkt bezeichnest du mit B1.

Du kannst nun die Geschwindigkeit über Grund Vg anhand der Länge der Linie AB1 und unserem Maßstab ablesen. Sie beträgt 51 kmh. Mit dieser Geschwindigkeit bewegst du dich unter Einfluss des Windes tatsächlich gegenüber dem Boden voran.

AB1C ist das Winddreieck.

CB1 ist die Richtung des zu fliegenden rechtweisenden Steuerkurses. Nun nimmst du als Ausgangspunkt jedoch den Punkt A anstatt Punkt C und verschiebst die Linie parallel dorthin zu AB2. Dies ist der Steuerkursvektor und wird mit zwei Pfeilen markiert.

Der Winkel, den du mit dem Kursdreieck zwischen den Linien AB1 und AB2 misst (in dem Beispiel 18°), ist der Winkel, den du vorhalten musst (hier nach Norden, also minus) um die Abdrift durch den Wind auszugleichen. Er wird Luvwinkel genannt.

Merke: Kommt der Wind von rechts musst du grösser steuern, der Luvwinkel ist also positiv, kommt der Wind von links musst du kleiner steuern und der Luvwinkel ist negativ.

Dein (rechtweisender) Steuerkurs beträgt somit 135°-18°= 117°

 

9.1.3.4  Windwinkel

Im Kapitel zuvor hast du schon den Einfluss des Windes kennengelernt und den Luvwinkel sowie die Abtrifft 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)

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

 9.1.3.5b

Abb. 9.1.3.5  Windwinkel & Windeinfallswinkel

 

9.1.3.5  Vollständiges Kursdiagramm

9.1.3.6

Abb  9.1.3.6 Vollständiges Kursdiagramm

 

9.1.3.6  Vom rwK zum KSK und zurück

9.1.3.7

Abb. 9.1.3.7 Kursschema

Mit diesem Kursschema hast du ein einfaches Werkzeug um alle Kurse entsprechend umzurechnen. Nutze das Vorzeichen der Richtungspfeile um OM, Dev bzw. L richtig zu berücksichtigen!

 

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

VE - Eigengeschwindigkeit                                   TAS - true airspeed

VG - Geschwindigkeit über Grund                        GS - groundspeed

VW - Windgeschwindigkeit                                   WV - wind velocity

WR - 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

DZ - zusätzliche Abtrift

WW – Windwinkel (rwK – WR)                            WA - wind angle

WE – Windeinfallswinkel (rwSK – WR)                RWA - relative wind angle

                                        

Steuerkurse                                                         heading

rwSK - Rechtweisender Steuerkurs                    TH - true heading

mwSK - Missweisender Steuerkurs                    MH - magnetic heading

KSK - Kompass Steuerkurs                                CN - compass heading

Kurse über Grund                                               track

rwKüG - rechtweisender Kurs über Grund         TT - true track

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

KüG - Kompasskurs über Grund                         CT - compass track         (nicht gebräuchlich)

 

9.1.4  Höhenmessereinstellungen

Vorwort: Der Höhenmesser und dessen Einstellungen wird im Detail im Kapitel 8.6 erklärt, dazu kommt in Metereologie Kap 3.1.7 noch eine weitere sehr detaillierte Erklärung des Höhenmessers hinzu, insofern ist das jetzt folgende zur Höhenmessereinstellung möglicherweise nur eine Wiederholung. Es ist aber in der praktischen Navigation 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 detailierte Beschreibung der Funktionsweise des Höhenmessers solltest Du im Technik Kapitel 8.6.2.2 nachlesen.

9.1.4.1

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)

9.1.4.2

Abb. 9.1.4.2  Druckhöhen

QFE (Flugplatzbezugshöhe)

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 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.

QFE wird als QFE-Höhe oder auch Höhe über Grund bzw. Höhe AGL (Above Ground Level) bezeichnet. 

QNH (Höhe über MSL)

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.

Die aus dieser Höhenmessereinstellung resultierende Flughöhe wird als QNH-Höhe oder Höhe MSL bzw. Höhe AMSL (Above Mean Sea Level) bezeichnet.

QNE (Standard-Höhenmessereinstellung 1013 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.

In Deutschland hat dies grundsätzlich ab einer Höhe von 5.000 ft MSL oder ab einer Höhe von 2.000 ft AGL (über Grund) sofern diese die 5.000 ft MSL überschreitet zu erfolgen.

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 und die letzten beiden Nullen weggelassen. FL45 entspricht daher 4500 ft.

9.1.4.3

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.

Falls dein Flugzeug mit einem Transponder ausgerüstet ist zeigt auch der den aktuellen FL an.

 

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.

Daher müssen wir uns zunächst mit den verschiedenen gebräuchlichen Entfernungen, Geschwindigkeiten und Drücken auseinandersetzen.

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.

Faustformel: ft = m / 3 * 10   m = (ft * 3) / 10

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.

Faustformel: ft/min = m/s * 200   m/s = ft/min / 200

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.

Dies entspricht auch der alten Angabe mm Quecksilbersäule (760mm war hier der Standard Luftdruck).

 

Wichtig

Als Pilot muss 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.

Viele Prüfungsfragen der Navigation sind daher entsprechend gestellt und erfordern zunächst eine Angleichung der Maßeinheiten um zu einer Lösung zu gelangen.