Navigation 04/11/23 Frank-Peter Schmidt-Lademann

NavigationGrundlagen

Navigationsverfahren

Orientierung auf der Erde

Kartenkunde

Funknavigation

Verfahren

Bestimmung von Kompaßkursen und Grundgeschwindigkeit

FlugplanungEinige der Abbildungen wurden mit mit freundlicher Genehmigung desLuftfahrtverlag Friedrich Schiffmann GmbH & Co. KG, aus folgende Bänden entnommen:Schiffmann1: "Der Privatflugzeugführer", Band 1, Technik I, 1977Schiffmann3: "Der Privatflugzeugführer", Band 3, Technik II, 1977Schiffmann4A: "Der Privatflugzeugführer", Band 4A, Flugnavigation, 1979Schiffmann7: "Der Segelflugzeugführer", Band 7, 1997Hesse3: Hesse3, Flugnavigation, 1976Hesse4: Hesse4, Der Segelflugzeugführer, 1975

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Navigationsverfahren

Flugvorbereitung•Kursbestimmung•Flugzeiten•Flughöhen•Auffanglinien•Beschränkungen•Informationen•Kraftstoffberechnung

Flugdurchführung•Standortbestimmung•Geschwindigkeit überprüfen•Restflugzeit

Verfahren•Sichtnavigation•Koppelnavigation•Funknavigation•Astronomische Navigation•Trägheitsnavigation•Barometrische Navigation

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Gestalt der Erde

•An den Polen abgeflachte Kugel•Durchmesser: 12742 km•Umfang über die Pole: 40009 km•Umfang am Äquator: 40076 km

Die Erde dreht sich von West nach Ost einmal in 24 Stunden

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Standortfestlegung (1)Allgemeines zu Winkeln zur Angabe von Richtungen

45

90

180

270

360

300

-90

-60

Bezugslinie (nordrichtung,Flugzeuglänsachse,Kurs)

+ Uhrzeigersinn

- Gegenuhrzeigersinn

Der Kreis teilt sich in 360° (Grad)1 Grad teilt sich in 60’ (Minuten)1 Minute teilt sich in 60” (Sekunden)

Beispiel: 07°08’37”

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Standortfestlegung (2)Breitenkreise (Breitenparallele)

• Liegen parallel zum Äquator• Werden zu den Polen hin kleiner• Durch jeden Punkt auf der Erde verläuft ein Breitenkreis und bestimmt

damit die geographische Breite dieses Punktes• Der Äquator hat die Breite 0°• Die Pole haben die Breiten 90°N bzw 90°S

Schiffmann4A: Abb 10

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Standortfestlegung (3)

• Verlaufen durch die Pole und senkrecht zu den Breitenkreisen• Sind alle gleich groß• Durch jeden Punkt auf der Erde verläuft ein Längenkreis und bestimmt damit die

geographische Länge dieses Punktes• Der Meridian, der durch die Sternwarte von Greenwich Verläuft hat die Länge 0°• Die Meridiane werden angegeben in 0-180° E bzw 0-180° W

Längenkreise (Meridiane)

Schiffmann4A: Abb 11

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Standortfestlegung (4)

Standorte auf der Erde werden mit Hilfe eines gedachten Gradnetzes bestimmt, daß die Ganze Erde überzieht.

Jeder Ort kann dabei genau bestimmt werden durch:

1. Den Breitenkreis, auf dem er liegt2. Dem Längenkreis, auf dem er

liegtIn dieser Reihenfolge.

Beispiel: FBP Köln/Bonn: 50°52’02” N 07°08’37” E

07°08’37”

50°52’02”

Schiffmann4A: Abb 11

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Weitere Begriffe

Mittelbreite

Äquator°

3°E 5°E

30°N

60°N

NP

120NM

104NM

60NM(cos=0.5)

(cos=0.87)

(cos=1.0)

Abweitung

Mittelmeridian

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•Bestimme die Koordinaten vom Wächtersberg

•Wo liegt der höchste Punkt auf dem Kartenblatt

•Bestimme den Breitenunterschied 43°00’12”N 12°22’49”N22°05’13”N 04°14’50”S

•Bestimme den Längenunterschied 06°15’23”W 12°22’19”E23°01’40”W 03°16’45”W

•Wie groß ist der Abstand zwischen zwei Breiten in km

•Wie groß ist der Abstand zwischen zwei Längen am 49. Breitengrad

•Wie groß ist die Entfernung einer Grad-Sekunde?

Aufgaben48°36’57”N 8°45’17”N

20°54’59” 16°37’39”

16°46’17” 15°39’04”

111 km

73 km

Etwa 30 m

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Bewegung der Erde• Die Erde dreht sich von West nach Ost

• 1 Umdrehung dauert 24 Stunden

• In einer Stunde dreht sich die Erde um 15°

• Um 12:00 UTC steht die Sonne genau über dem Nullmeridian

Fragen:1. In welcher Zeit hat sich der Sonnenstand um 27 Winkelgrade geändert2. Wann steht die Sonne am Wächtersberg genau im Süden

1:4812:25

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Zeitzonen

Schiffmann4A: Abb 35

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Terestrische Navigation

Navigation entlang einer

gedachten Linie

Navigation

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KurslinienOrthodrom (Großkreis)• Kürzeste Verbindung zwischen zwei Orten

• Erhält man durch einen Schnitt, der durch die zwei Orte und den Erdmittelpunkt geht

• Meridiane und Äquator sind Großkreise

Loxodrom• Schneidet alle Meridiane unter dem

gleichen Winkel

• Verläuft auf der nördlichen Halbkugel immer südlich des Orthodroms

Hesse3: Abb 1.2

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Orthodrom und Loxodrom

Hesse3: Abb.25.3

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Kurse

Win

d

KartenkursGeplanter Kurs

Kurs über Grund

GPS/Logger

SteuerkursKompaß

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Richtungsbestimmung

OM/var Dev

rwN/TNmwN/MN

KN/CN

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NordrichtungenOM/var Dev

rwN/TNmwN/MN

KN/CN

Rechtweisend Nord – rwN (True North=TN)Richtung zum geographischen Nordpol = Richtung des Meridians.

Mißweisend Nord – mwN (magnetic North=MN)Richtung einer nicht abgelenkten Kompaßnadel. Die Abweichung zu rwN ist die Ortsmißweisung – OM (variation=var)

Kompaß Nord – KN (Compass North=CN)Tatsächliche Richtung einer eingebauten und damit durch metallteile abgelenkten Kompaßnadel. Die Abweichung zu mwN ist die Deviation - Dev

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Ermittlung von OM und Dev

Isogone

Deviationstabelle

Schiffmann7: Abb 2.3.4

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KurseOM/var

Dev

rwN/TNmwN/MN

KN/CN

K/CKartenkurs

rwK/TC

mwK/MC

KK/CC

SK/HSteuerkurs/heading

rwSK/TH

mwSK/MH

KSK/CH

l / WCA

gK/TGrundkurs/track

rwgK/TT

mwgK/MT

KgK/CT

a / DA

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Winkelvorzeichen

OM=-3°Dev=-3°a = -9°

OM=+6°Dev=-2°l = +9°

SK

K

rwNmwNKN

OM=+2°Dev=+3°l = -10°

OM=-3°Dev=+6°a = +8°

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rwK KSK

SK

K

rwNmwNKN

SK

K

rwNmwNKN

rwK

KSK

rwK rwSK mwSK KSK+ l - OM - dev

KSK mwSK rwSK rwgK+ dev + OM + a

rwK

KSK

Beispiele1. rwK=150°, l=-10°, OM=-2°,dev=+4°2. rwK=350°, l=+11°, OM=+2°, dev=-3°3. KSK=230°, dev=+5°, OM=-2°, a=+10°

Lösung1. KSK=150°+(-10°)-(-2°)-(+4°) = 138°2. KSK=350°+(+11°)-(+2°)-(-3°) = 2°3. rwgK=230°+(+5°)+(-2°)+(+10°)= 243°

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Abgreifen von Kursen

Hypotenuse

Mittelpunkt

150°

250°

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Aufgaben

1. Bestimme den rechtweisenden Kurs vom Wächtersberg nach Winzeln2. Wie groß ist die Entfernung von dieser Strecke3. Ermittele eine möglichst kurze Flugstrecke vom Wächterberg nach

Heubach unter Vermeidung der Kontrollzone und gebe Richtung und Entfernung der verschiedenen Streckenabschnitte an. Ermittele die Flugzeit für die Streckenabschnitte bei einer angenommenen Geschwindigkeit von 120 km/h

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Wind

Das WinddreieckrwK rwSK mwSK KSK+ l - OM - dev

Win

d

Kurs über Grund

GPS/Logger

SteuerkursKompaß

Ausgangspunkt Standort nach

1 Stunde

Windstillpunktnach 1 StundeLaenge

entspricht Ve

Laenge entspricht Vg

Laenge entspricht Windgeschwindigkeit

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Ermittelung des Luv WinkelsGegeben:Kurs (rwK)……………75°Windrichtung (W)…….155°Windgeschw. (Vw)……30km/hEigengeschw. (Ve)…….90km/hMaßstab:10km=1cmGesucht:Luvwinkel………………____Geschw. über Grund(Vg).____

Win

d

rwN/TN1

1 Meridian zeichnen

RwK=75°

2

2 Kartenkurs zeichnen

W=155°

Vw=30km/hz.B. 3 cm

3

3 Windvektor zeichnen

Ve=90 km/hz.B. 9 cm 4

4 Bogen mit Ve schlagen

5

5 Windvektor und Schnittpunkt verbinden

+19°80km/h

l=19°

Vg=80 km/h 6

6 Luvwinkel & Vg ausmessen

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Fahrplan zur Bestimmung von KSK und Vg

rwK/TC ……..° Aus der Karte entnehmen

Wind ……..° / ……..Kt Wetterberatung

Ve ……..km/h Polare und mittleres Steigen

OM/Var ……..° Aus der Karte entnehmen

rwK/TC Siehe oben

+l/WCA Winddreieck

rwSK/TH

-OM/Var Siehe oben

mwSK/MH

-Dev Deviationstabelle

KSK/KH

Vg Winddreieck

Gegeben

Berechnungsschema

mwK = rwk-OM = ………..

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Aufgaben WinddreieckWind: 200° / 20 km/hVe: 70 km/hOM: -5°Deviationstabelle:030 060 090 120 150 180 210 240 270 300 330 360+05 +04 +03 000 000 -04 -05 -03 -02 000 000 +03

Aufgabe1:Berechne den KSK und Vg für einen Flug von Karlsruhe-Forchheime zum Wächtersberg

Aufgabe 2:Berechne den KSK und Vg für einen Flug vom Wächtersberg nach Baden-Baden

Aufg.1 Aufg.2

rwK/TC

+l/WCA

rwSK/TH

-OM/Var

mwSK/MH

-Dev

KSK/KH

Vg

143

14

157

5

162

2

164

57

295

-17

278

5

283

1

284

69

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Windbezogene WinkelrwN/TN

Wind (W)

Windwinkel (WW)

Windeinfallwinkel (WE)

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Gegenwind - Querwind

1533

Wind 300°/25kt

Querwind

Gegenw

ind Die Frage nach der Gegenwind bzw der Querwindkomponente stellt sich im allgemeinen bei Start und Landung

(Start bzw Landestrecke, maximal zulässige Querwindkomponente).

1. Schritt:Ermittle den Windeinfallwinkel (WE)In unserem Fall:WE=330°-300°=30°

Gegenwind- komponente

22 kt (22mm

)

Querwind- komponente12.5kt (12.5mm)

Rechnerisches Verfahren:querwindkomponente = windgeschw*sin(WE)gegenwindkomponente= windgeschw*cos(WE)

WE = (30°)

Zeichnerisches Verfahren

25kt (25mm

)

Windvektor

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ICAO Karte

• Projektion• Masstab• Gueltigkeit• Legende

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Karteninformation

Finde auf der Karte:• Den Maßstab• Die Projektion• Stand der Flugsicherungsangaben• Restricted areas• Welche Informationen existieren zum Flugplatz Freiburg• Was beseuten die dicken rötlichen Zahlen• Struktur der Fluginformationsgebiete• Beschreibe die Lage des Flugplatzes Winzeln

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Luftraumstruktur

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Luftraum-struktur

Definition

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Kartendarstellung der

LuftraumstrukturZeichne die Luftraumstruktur entlang der gestrichelten Linie

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Luftraumstruktur Stuttgart

3500MSL

FL 60

FL100

G

E C

D

D

D

TMZ E EE

E5500MSL 4500MSL

5000MSL

2500MSL 1000MSL

2500MSL

C

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MaßeinheitenLängenmaßeDie Seemeile oder Nautische Meile (NM)• 1 NM = 1 Bogenminute auf dem Erdmeridian• 1 NM = 1.852 kmEine englische Meile oder Statute Mile• 1 st.M. = 1,61 km Fuß (ft)• 1 ft = 0,305 m

Faustformeln:NM = km/2+10% km = NM*2-10%ft = m/3*10 m = (ft*3)/10Ft/min = m/s * 200

Geschwindigkeiten

km/h Segelflug horizontal

m/s km/h = m/s*3,6 Segelflug vertikal

Knoten (kt) 1kt = 1NM/h Luftfahrt horizontal

ft/min Ft/min = m/s * 200 Luftfahrt vertikal

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Endanflug

2600m

400m

Gleitwinkel: 1:30

900m

Platzrunde:200m über Grund

In welcher Entfernung vom Platz kann mit dem Endanflug begonnen werden?

300m1660m

Luftraum E

Luftraum G2500ft

600m

1700m

1700m * 30 = 51 km

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Ermittlung von (Ve)

Steigen

Fallen

m/sGegeben:Mitleres Steigen: 2m/s Ve = 69 km/h

Geschwindigkeit zwischen den Aufwinden

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McCready-Funktion

Schiffmann7: Abb 4.3.16b

Schiffmann7: Abb 4.3.17

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Flugvorbereitung an der Karte

Schiffmann4A: Abb 110

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Flug-dokumentation

Beispiel eines Flugdurchführungsplans

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Landschaftliche Merkmale

DeutschlandsGebirge:1 Teutoburger Wald 12 Hunsrück2 Weserbergland 13 Odenwald3 Harz 14 Fränkische Alb4 Sauerland 15 Vogesen5 Rothaargebirge 16 Schwarzwald6 Eifel 17 Schwäbische Alb7 Taunus 18 Bayerischer Wald8 Westerwald 19 Böhmerwald9 Vogelsberg 20 Erzgebirge10 Spessart 21 Thüringer Wald11 Rhön Kanäle:a Nord-Ostsee-Kanal g Wesel-Datteln-Kanalb Küstenkanal h Datteln-Hamm-Kanalc Elbe-Lübeck-Kanal i Rhone-Rhein-Kanald Dortmund-Ems-Kanal j Main-Donau-Kanale Mittellandkanal k Rhein-Herne-Kanalf Elbe-Seiten-Kanal

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QDM – QDR – QTErwNmwN

QTE

QDM (mwK)

QDRQDM Mißweisende Richtung zur StationQDR Mißweisende Peilung von der StationQTE Rechtweisende Peilung von der Station

Diese Peilungen können von Flugplätzen mit VDF Einrichtung (auf der Karte gekennzeichnet durch die unterstrichene Frequenz) erfolgen. Es wird das ausgestrahlte Funksignal angepeilt.

Bei OM von 10°QDM=60°QDR=240°QTE=230°

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Hundekurve

QDM 50° Win

d

QDM 65°

QDM 80°

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KursverbesserungWindstillpunkt

Koppelort

Standort

40 NM 60 NM

6 NM

rwK=90°

rwSK=85°

1 : 60 Regel

Verbesserungswinkel auf Parallelkurs

60 x VersetzungGeflogene Strecke= 60 x 6

40= = 9°

9°

rwSK=85°-9°=76°

rwSK=76°

Verbesserungswinkel zum Ziel

60 x Versetzungzu fliegende Strecke= 60 x 6

60= = 6°

6°

rwSK=85°-9°-6°=70°

rwSK=70°

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Kompassdrehfehler

Auf nördlichen Kursen früher ausleiten. Z.B. von West auf Nord bei 330grad ausleiten

Auf südlichen Kursen später ausleiten (überdrehen).Z.B. von West auf Süd bei 150 grad ausleiten

Auf Ost- oder Westkurs:bei Beschleunigung Anzeige zu nördlichbei Verzögerung Anzeige zu südlich

Fehler kann durch die Inklination direkt und dem tief liegenden Schwerpunkt oder durch den nicht im Drehpunkt liegenden Schwerpunkt erklärt werden

Schiffmann4A: Abb 72 Schiffmann4A: Abb 73

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Höhnmessereinstellungen

QNH Auf Meereshöhe zurückgerechneter Druck.

Bei dieser Einstellung zeigt der Höhenmesser die Platzhöhe an. Gilt nur für einen bestimmten Platz

QFEDruck am Platz. Höhenmesser zeigt am Boden 0 an.

1013,2Standardhöhenmessereinstellung. Höhe über der Standarddruckfläche wird angezeigt auch Flugfläche genannt.

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Arten von Flughöhen

QNH Höhe angezeigte Höhe, wenn im Höhenmesser

QNH eingestellt istwahre Höhe

tatsächliche Höhe, bzw temperaturkorrigierte QNH Höhe

Druck HöheHöhe wenn im Höhenmesser 1013,2 hpa eingestellt ist, Flugfläche wird angezeigt.

DichtehöheHöhe in der Standardatmosphäre, die der herrschenden Luftdichte entspricht

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Kurse TestrwN/TNmwN/MN

KN/CN

12

3

54

6

7

8

9

10

11

1 KK

2 mwK

3 rwK

4 KSK

5 mwSK

6 rwSK

7 W

8 WW

9 WE

10 Dev

11 var

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030 060 090 120 150 180 210 240 270 300 330 360+05 +04 +03 000 000 -04 -05 -03 -02 000 000 +03