Instrumentenlandesystem
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Das Instrumentenlandesystem (engl. instrument landing system, ILS) ist ein bodenbasiertes System, das den Piloten eines Flugzeuges bei Anflug und Landung mittels zweier Leitstrahlen, Landekurs (Information über Kurs) und einem Gleitpfad (Information über Höhe), unterstützt. Der Pilot kann die Signale auf einem Anzeigegerät (VOR-ähnlicher Empfänger mit zusätzlichem horizontalem Zeiger) verfolgen, das an einen ILS-Empfänger angeschlossen ist.
Dadurch sind auch bei schlechten Sichtbedingungen (IMC) Präzisionsanflüge möglich. Das ILS ist an Flugplätzen zu finden. Es ist das häufigste Landeverfahren bei Instrumentenflügen und bildet somit das Gegenstück zu der Platzrunde für Sichtflüge (VFR).
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Geschichte
Erste Tests mit dem ILS begannen in den Vereinigten Staaten im Jahre 1929. Am 26. Januar 1938 wurde zum ersten mal die Praxistauglichkeit des neuen Systems bewiesen, als eine Boeing 247 nach einem Flug von Washington D.C. nach Pittsburg, Pennsylvania während eines Schneesturms landen musste und sich dabei ausschließlich auf das ILS verlassen musste. In Deutschland wurden bodengestützte Landehilfen bereits 1933 mit dem ZZ-Verfahren eingeführt. Erste erfolgreiche Versuche mit einem vollautomatischen Landesystem wurden in Deutschland im Frühjahr 1941 von den Askania-Werken mit einer Junkers Ju 52/3m durchgeführt.
[Bearbeiten] Komponenten
Ein ILS besteht aus zwei unabhängigen Systemen, dem Localizer, der die laterale Abweichung anzeigt, und dem Glideslope oder Glidepath, welcher für die vertikale Führung des anfliegenden Flugzeugs zuständig ist.
[Bearbeiten] Landekurssender
Das Antennensystem des Landekurssenders (engl. localizer, LOC oder LLZ) ist normalerweise im Abflugsektor, ca. 300 m hinter dem gegenüberliegenden Ende der Landebahn aufgebaut und besteht aus mehreren, paarweise angeordneten Richtantennen. Der Localizer informiert den Piloten über seine laterale Position in Bezug auf die Anfluggrundlinie (engl. centerline) und zeigt dem Piloten also, ob er weiter rechts oder links fliegen muss, um die Landebahn zu treffen.
Der Localizer arbeitet in einem Frequenzbereich von 108.10 MHz bis 111.95 MHz. Auf diese jeweilige Trägerfrequenz sind zwei Signale mit 90 und 150 Hz aufmoduliert, die von zwei unterschiedlichen Antennen, die aber am gleichen Platz stehen, abgestrahlt werden. So entstehen links und rechts der Bahn zwei Sendekeulen, die sich in der Mitte überlagern. Der Localizer-Empfänger im Flugzeug misst die Differenz der Modulationstiefe (engl. depth of modulation, DDM) der 90 Hz- und 150 Hz-Signale. Für einen Localizer beträgt die Modulationstiefe für jede modulierte Frequenz normalerweise 20 %.
Die Differenz zwischen den zwei Signalen verändert sich in Abhängigkeit von der Position des anfliegenden Flugzeugs. Je mehr ein Luftfahrzeug nach links oder rechts vom optimalen Landekurs abweicht, umso stärker überwiegt entweder das 90 Hz oder das 150 Hz-Signal und der LOC-Balken schlägt dementsprechend nach links oder rechts aus.
Das Anzeigegerät (HSI) ist ein sogenannter Befehlsanzeiger, was bedeutet, dass der Balken in die Richtung ausschlägt, in die der Pilot das Flugzeug steuern muss, um wieder auf den richtigen Kurs zu kommen. Der Localizer kann auch beim Anflug von der anderen Seite genutzt werden. Dieses Verfahren wird Backcourse genannt, da hier der Backbeam der Antennen, also die Abstrahlung in der entgegengesetzten Richtung verwendet wird. Es gibt allerdings bei einem Backcourse-Anflug keine Glideslope-Unterstützung. Da bei einem Backcourse-Anflug die vertikale Führung durch den Gleitweg fehlt, ist ein solcher Anflug ein reiner Non-Precision-Anflug mit sehr hohen Entscheidungshöhen. Weiter ist zu beachten, dass man nun ein umgekehrtes Signal empfängt. Wenn man beim Backbeam-Anflug eine Localizer-Anzeige von zu weit rechts empfängt, muss man entgegengesetzt steuern, also nach links, um auf den richtigen Kurs zu kommen. Man kann sich das umständliche Verfahren dadurch erleichtern, dass man am HSI den Frontkurs des Localizers einstellt.
[Bearbeiten] Gleitwegsender
Der Gleitwegsender (engl. glideslope, G/S) arbeitet in einem Frequenzbereich von 328 MHz bis 336 MHz. Die Frequenzen von Landekurs- und Gleitwegsendern sind fest miteinander gepaart; dadurch braucht der Pilot lediglich eine Frequenz einzustellen und die passende Gleitwegsenderfrequenz wird automatisch mit selektiert. Der Gleitwegsender zeigt dem Piloten die vertikale Ablage vom optimalen Anflugprofil an. Der Gleitwegsender steht seitlich neben der Bahn in Höhe des Aufsetzpunktes. Der Aufsetzpunkt befindet sich ca. 280 m hinter der Landebahnschwelle. Das Funktionsprinzip ist analog zum Landekurssender. Der Gleitwegsender arbeitet nur mit anderen Trägerfrequenzen und die beiden Sendekeulen sind vertikal ausgerichtet, statt horizontal wie beim Localizer.
Der Anflugwinkel bei einem ILS-Anflug CAT I liegt typischerweise zwischen 2,5 und 3,5 Grad, idealerweise 3,0 Grad. Beim ILS-Anflug CAT II/III muss der Gleitwinkel 3 Grad betragen. Das Anzeigegerät zeigt dem Piloten an, ob er höher oder tiefer gehen muss, um den Aufsetzpunkt der Landebahn zu erreichen. In manchen Flugzeugen können die eintreffenden Signale des Instrumentenlandesystems vom Autopiloten verwendet werden, so dass ein Anflug automatisiert erfolgen kann. Der Pilot übernimmt dann lediglich direkt vor der Landung die Steuerung des Flugzeugs.
[Bearbeiten] Einflugzeichen
Diese Marker arbeiten im Frequenzband 74,6-75,4 MHz. Sie sind 1050 m bis 7200 m vor der Landebahn stehende Sender, die bei Überflug ein Tonsignal und/oder eine blinkende Anzeige auslösen.
[Bearbeiten] Outer marker (OM oder LOM)
Der Outer Marker (dt. Voreinflugzeichen) dient zur Kontrolle des Höhenmessers. Auf der Anflugkarte ist die exakte Höhe des Gleitwegs am OM angegeben. Der Outer Marker steht 7200 m +/- 300 m vor der Schwelle und ist mit 400 Hz amplitudenmoduliert und erzeugt dementsprechend einen 400 Hz-Ton (300 ms an, 100 ms aus, …) Im Cockpit leuchtet eine blaue Anzeige und ein „−−−“-Ton ist zu hören.
Outer-Marker-Sound:
[Bearbeiten] Middle Marker (MM)
Der Middle Marker (dtsch. Haupteinflugzeichen) steht 1050 m +/- 150 m vor der Schwelle, ist mit 1300 Hz amplitudenmoduliert und erzeugt dementsprechend einen 1300-Hz-Ton (300 ms an, 100 ms aus, 100 ms an, 100 ms aus, …) Im Cockpit leuchtet eine gelbe Anzeige und ein „−·−·−·“-Ton ist zu hören.
Middle marker Sound:
[Bearbeiten] Inner Marker (IM)
Der Inner Marker ist in Deutschland ungebräuchlich. Weltweit wird er in der zivilen Luftfahrt ebenfalls kaum verwendet. In der militärischen Luftfahrt findet er jedoch noch Anwendung. Er steht dann unmittelbar vor der Landebahn, ist mit 3000 Hz amplitudenmoduliert und erzeugt dementsprechend einen 3000 Hz-Ton (100 ms an, 100 ms aus, …) Im Cockpit leuchtet eine weiße Anzeige und ein „···“-Ton ist zu hören.
Inner-Marker-Sound:
[Bearbeiten] Anflugbefeuerung
Die Anflugbefeuerung ist ein System von Lichtern, die dem Piloten kurz vor der Landung das Erkennen der Landebahn ermöglichen. Es gibt verschiedene Ausführungen, die sich im Aufbau (CATI oder CATII/III) unterscheiden.
[Bearbeiten] ILS-Kategorien
Wie bei jedem Instrumentenanflug ist auch beim ILS-Anflug das Erreichen der Entscheidungshöhe (engl. decision height, DH bzw. decision altitude, DA) der Moment, in dem die Cockpitbesatzung des anfliegenden Luftfahrzeugs über die endgültige Durchführung der Landung entscheidet. Sind bei Erreichen der Entscheidungshöhe die (Sicht-)Bedingungen (der Pilot muss die Landebahn oder Teile der Anflugbefeuerung erkennen) für das Fortsetzen des Anfluges nicht gegeben, muss der Anflug abgebrochen und durchgestartet (engl. go around) werden. Nach der Entscheidung zum Durchstarten folgt das Luftfahrzeug dem Fehlanflugverfahren (engl. missed approach procedure), nach dessen Abschluss ein erneuter Anflug durchgeführt werden kann. Präzisionsanflüge, zu denen auch der ILS-Anflug zählt, werden, abhängig von verschiedenen Faktoren, in unterschiedliche Kategorien eingeteilt:
- CAT I: Einfachste Kategorie mit einer Entscheidungshöhe von 200 ft (60 m) über Grund oder mehr und einer Landebahnsicht (engl. runway visual range, RVR) von mindestens 550 m oder einer Bodensicht von 800 m (die Bodensicht wird durch eine von der Behörde bevollmächtigte Person festgestellt)
- CAT II: Mittlere Kategorie mit einer Entscheidungshöhe zwischen 100 ft und 200 ft über Grund (30 m – 60 m) und einer RVR von mindestens 300 m.
Je nach technischer Ausstattung des Flugplatzes oder -hafens ist CAT III noch einmal in CAT IIIa, CAT IIIb, und CAT IIIc unterteilt:
- CAT IIIa: Entscheidungshöhe zwischen 50 ft und 100 ft über Grund und RVR mindestens 200 m
- CAT IIIb: Entscheidungshöhe kleiner als 50 ft über Grund und RVR weniger als 200 m, jedoch mindestens 75 m
- CAT IIIc: Keine Entscheidungshöhe (0 ft) und keine RVR (0 m) (Bisher nicht zugelassen.).
Für die Durchführung einer Landung nach CAT I muss die Cockpitbesatzung eine Instrumentenflugberechtigung (engl. instrument rating, I/R) besitzen und das Flugzeug für Instrumentenflüge ausgestattet und zugelassen sein. Die Landung als solche darf aber vom Piloten manuell, das heißt von Hand gesteuert, durchgeführt werden. Landungen nach CAT III müssen durch den Autopiloten des Flugzeugs gesteuert werden (engl. auto coupled landing). Hierzu muss das Flugzeug eine besondere Ausstattung und die Cockpitbesatzung sowie die Fluggesellschaft eine spezielle Berechtigung besitzen. Der Autopilot muss unter anderem per Radarhöhenmesser in der Lage sein, das Flugzeug bei der Landung selbsttätig abzufangen (engl. flare) und aufzusetzen, ab CAT IIIb muss er auch nach dem Aufsetzen beim Bremsen und Ausrollen per Bugradsteuerung dem Localizer folgen, um das Flugzeug auf der Landebahnmitte zu halten. Eine Ausnahme bilden einige Flugzeuge mit Head-Up-Display, so z.B. der Canadair Regional Jet (CRJ), welche auch für manuell gesteuerte CAT III-Anflüge zugelassen sind. Der Ausfall bestimmter Komponenten des Flugzeugs im Flug (zum Beispiel des Radarhöhenmessers) reduziert unmittelbar die Fähigkeit des Flugzeugs, Anflüge höherer Kategorien durchzuführen, was in grenzwertigen Wetterlagen das Ausweichen des Flugzeugs vom eigentlichen Zielflughafen zu einem Alternativziel erforderlich macht.
[Bearbeiten] ILS in Deutschland
Internationale Verkehrsflughäfen
Die DFS hat an 17 deutschen rechtmäßigen internationalen Flughäfen 48 ILS-Systeme. Davon erfüllen 15 Systeme CAT I und 33 Systeme CAT II oder CAT III.
- Berlin-Schönefeld – IIIb, IIIb
- Berlin-Tegel – I, II, IIIb, IIIb
- Berlin-Tempelhof – I, I
- Bremen – IIIb, IIIb
- Dresden – I, IIIb
- Düsseldorf – I, IIIa, IIIb, IIIb
- Erfurt – IIIb, IIIb
- Frankfurt – I, IIIb, IIIb, IIIb, IIIb
- Hamburg – I, I, IIIb
- Hannover – I, I, IIIb, IIIb
- Köln-Bonn – I, II, IIIb
- Leipzig – I, IIIb, IIIb, IIIb
- München – IIIb, IIIb, IIIb, IIIb
- Münster/Osnabrück – I, IIIb
- Nürnberg – I, IIIb
- Saarbrücken – I
- Stuttgart – IIIb, IIIb
Regionalflugplätze
In Deutschland existieren weitere Verkehrsflughäfen bzw. -landeplätze, die mit einem Instrumenten Landesystem ausgestattet sind. Insgesamt sind es 30 ILS-Systeme. Davon erfüllen 25 Systeme CAT I und fünf Systeme CAT II oder CAT III.
- Altenburg-Nobitz – I
- Augsburg – I
- Braunschweig – I
- Dortmund-Wickede – II, II
- Frankfurt-Hahn – I, IIIa
- Friedrichshafen – I, IIIb
- Heringsdorf – I
- Hof – I
- Ingolstadt-Manching – I
- Karlsruhe/Baden-Baden – I, I
- Lahr – I
- Lübeck – I, I
- Memmingen – I
- Neubrandenburg – I
- Nordholz – I
- Paderborn/Lippstadt – I, I
- Rostock-Laage – I, I
- Schwerin-Parchim – I
- Siegerland – I
- Sylt – I
- Weeze – IIIb
- Zweibrücken – I, I
[Bearbeiten] Siehe auch
- Neben ILS gibt es noch andere andere Anflugarten, die jedoch zum Teil weniger genau und nur unter guten Sichtbedingungen möglich sind.
