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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Vorrichtung
zum Bestimmen einer Endanfluglinie eines Flugzeugs für einen
Nicht-Präzisionsanflug
bei einer Landung eines Flugzeugs auf einer Landebahn.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung versteht man unter "Nicht-Präzisionsanflug" (in Englisch "non precision approach") einen Anflug, der
kein Präzisionsanflug
mit Instrumenten ist, wie beispielweise ein Anflug des Typs ILS
("Instrument Landing
System"). Man weiß, dass
für das
Durchführen
eines Präzisionsanfluges
mit Instrumenten Bodenstationen, die am Rand einer Landebahn angeordnet
sind, und wenigstens ein spezieller Radioempfänger an Bord des Flugzeugs,
der eine horizontale und vertikale Führung vor und während der
Landung liefert, verwendet werden, so dass dem Piloten die seitliche
Abweichung gegenüber
einer Anfluglinie und die vertikale Abweichung gegenüber einer
Sinkflugebene präsentiert
wird. Ein solcher Präzisionsanflug
mit Instrumenten bringt eine wichtige und wirksame Unterstützung bei
der Landung mit sich (durch eine seitliche Führung und eine vertikale Führung),
insbesondere bei schlechter Sicht (Nebel, ...) oder ohne Sicht.
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Ein
Nicht-Präzisionsanflug,
von dem in der vorliegenden Erfindung ausgegangen wird, liegt somit
dann vor, wenn die vorgenannten Informationen nicht verfügbar sind,
jedenfalls wenigstens teilweise, derart, dass ein üblicher
Präzisionsanflug
nicht durchgeführt
werden kann.
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Um
einen Nicht-Präzisionsanflug
durchzuführen,
ist es notwendig, eine virtuelle Flugbahn zu bestimmen, die der
theoretischen Flugbahn entspricht, welcher das Flugzeug während seines
Anfluges folgen muss. Die Führung
des Flugzeugs besteht somit darin, zu versuchen, die möglichen
Abweichungen zwischen der Ist-Position des Flugzeugs und der Position,
die dieses hätte,
wenn es sich auf dieser virtuellen Bahn befände zu beseitigen.
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Natürlich ist
dafür die
Präzision
wichtig, wenigstens in unmittelbarer Nähe der Landebahn, um eine insgesamt
sichere Landung hinzubekommen.
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Aus
der Druckschrift US-3,666,929 ist ein Flugsteuersystem bekannt,
um ein Flugzeug während
eines Sinkfluges zu steuern, das zwischen einer ersten linearen
Sinkflugbahn und einer zweiten linearen Sinkflugbahn einer leicht
gekrümmten Übergangsbahn
folgt.
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Die
vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, das letzte Teilstück einer
solchen virtuellen Bahn zu bestimmen. Insbesondere betrifft sie
ein Verfahren zum Bestimmen einer Endanfluglinie eines Flugzeugs
für einen
Nicht-Präzisionsanflug
im Hinblick auf eine Landung eines Flugzeugs auf einer Landebahn.
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Gemäß der Erfindung
zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass:
- a)
ein Anflugmodus bestimmt wird, der von dem Piloten des Flugzeugs
aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Anflugmodi ausgewählt wurde;
- b) ein charakteristischer Abschnitt einer Ankunftsbahn ausgewählt wird,
der eine Beziehung zu dem so bestimmten, ausgewählten Anflugmodus hat;
- c) aus der Projektion am Boden dieses charakteristischen Abschnitts
die Orientierung in Bezug zu der Grundlinie der Landebahn bestimmt
wird; und
- d) in Abhängigkeit
von dieser Orientierung bestimmt wird:
– ein Ankerpunkt der Endanfluglinie;
– die Orientierung
in einer horizontalen Ebene der Endanfluglinie; und
– die Neigung
der Endanfluglinie.
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Ferner
wird gemäß der Erfindung
am Schritt d) bestimmt:
- – als Orientierung der Endanflugachse
die Orientierung des charakteristischen Abschnitts; und
- – als
Neigung der Endanfluglinie die Neigung des charakteristischen Abschnitts.
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Im Übrigen werden
in vorteilhafter Weise, wenn die Projektion des charakteristischen
Abschnitts auf dem Boden mit der Grundlinie der Landebahn ausgerichtet
ist, am Schritt d) die folgenden Vorgänge ausgeführt:
- d1)
es wird ein charakteristischer Punkt bestimmt, der dem Grenzpunkt
entspricht, an welchem der Pilot wieder Gas geben muss, wenn der
Anflug misslungen ist;
- d2) es wird die Relativposition zwischen der Projektion des
charakteristischen Punktes auf dem Boden und der Landebahnschwelle
bestimmt; und
- d3) es wird in Abhängigkeit
von dieser Relativposition der Ankerpunkt der Endanfluglinie bestimmt.
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In
diesem Fall wird, wenn die Projektion des charakteristischen Punkts
auf dem Boden auf der Landebahnschwelle oder stromabwärts derselben
in Anflugrichtung des Flugzeugs liegt, am Schritt d3) als Ankerpunkt
der Endanfluglinie der Schnittpunkt des charakteristischen Abschnitts
mit einer horizontalen Ebene bestimmt, die auf einer vorbestimmten
Höhe liegt.
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Dagegen
wird, wenn die Projektion des charakteristischen Punktes auf die
Erde stromaufwärts der
Landebahnschwelle in Richtung des Anfluges des Flugzeuges liegt,
am Schritt d3) als Ankerpunkt der Endanfluglinie der Schnittpunkt
der Verlängerung in
Richtung des Bodens des charakteristischen Abschnitts mit einer
auf einer vorbestimmten Höhe
liegenden horizontalen Ebene bestimmt.
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Gegenwärtig interessiert
der Fall, bei weichem die Projektion des charakteristischen Abschnitts
auf dem Boden nicht mit der Grundlinie der Landebahn ausgerichtet
ist.
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In
diesem Fall wird zuerst in einer speziellen ersten Ausführungsform
für die
Bestimmung des Ankerpunktes der Endanfluglinie am Schritt d):
- – ein
Bezugspunkt bestimmt, von dem aus der Pilot veranlasst wird, eine
Drehung des Flugzeugs gemäß einer
Bezugs-Bewegungsbahn zu beginnen, um in eine vertikale Ebene zu
gefangen, welche die Grundlinie der Landebahn enthält;
- – die
Bezugs-Bewegungsbahn bestimmt wird;
- – eine
horizontale Gerade bestimmt wird, die in einer horizontalen Ebene
liegt, welche sich auf einer vorbestimmten Höhe befindet und welche teilweise
mit der vertikalen Projektion des charakteristischen Abschnitts
auf der horizontalen Ebene verschmolzen ist; und
- – als
Ankerpunkt der Punkt bestimmt wird, der die Bedingung erfüllt, dass:
• einerseits
die vertikale Projektion der Endanfluglinie auf der horizontalen
Ebene teilweise mit der horizontalen Geraden zusammenfällt; und
• andererseits
der Abstand zwischen dem Punkt und dem Bezugspunkt entlang der Anfluglinie
im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem Bezugspunkt und
der Landebahnschwelle entlang der Bezugs-Bewegungsbahn ist.
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Zweitens
wird in einer zweiten speziellen Ausführungsform zum Bestimmen des
Ankerpunktes der Endanfluglinie im Schritt d):
- – ein Bezugspunkt
bestimmt, von dem aus der Pilot veranlasst wird, eine Drehung des
Flugzeugs gemäß einer
Bezugs-Bewegungsbahn zu beginnen, um in eine vertikale Ebene zu
gelangen, welche die Grundlinie der Landebahn enthält;
- – die
Bezugs-Bewegungsbahn bestimmt wird; und
- – als
Ankerpunkt der Punkt bestimmt wird, der die Bedingung erfüllt, dass
der Abstand zwischen diesem und der vertikalen Projektion des Bezugspunktes
auf eine horizontale Ebene, die auf einer vorbestimmten Höhe liegt,
im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den vertikalen Projektionen
des Bezugspunktes auf der horizontalen Ebene und der Landebahnschwelle
ist, und zwar entlang der vertikalen Projektion der Bezugs-Bewegungsbahn auf
der horizontalen Ebene.
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Ferner
wird drittens eine Ausführungsvariante
zum Bestimmen des Ankerpunktes der Endanfluglinie am Schritt d):
- – ein
Bezugspunkt bestimmt, von dem aus der Pilot veranlasst wird, eine
Drehung des Flugzeugs gemäß einer
Bezugs-Bewegungsbahn durchzuführen,
um in eine vertikale Ebene zu gelangen, welche die Grundlinien der
Landebahn enthält, und
- – als
Ankerpunkt der Punkt bestimmt wird, der die Bedingung erfüllt, dass
der Abstand zwischen diesem und dem Bezugspunkt im Wesentlichen gleich
dem Abstand zwischen dem Bezugspunkt und der Landebahnschwelle ist.
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Darüber hinaus
wird viertens in einer bevorzugten Ausführungsform zum Bestimmen des
Ankerpunktes der Endanfluglinie im Schritt d):
- – eine horizontale
Gerade bestimmt, die in einer horizontalen Ebene liegt, welche sich
auf einer vorbestimmten Höhe
befindet, und die teilweise mit der vertikalen Projektion des charakteristischen
Abschnitts auf dieser horizontalen Ebene verschmilzt;
- – ein
Zwischenpunkt bestimmt, der der Schnittstelle dieser horizontalen
Geraden mit der vertikalen Projektion der Grundlinie der Landebahn
auf dieser horizontalen Ebene entspricht;
- – ein
Kreis bestimmt, der als Zentrum den Zwischenpunkt hat und als Radius
den Abstand zwischen diesem Zwischenpunkt und der vertikalen Projektion
der Landebahnschwelle auf die horizontale Ebene hat; und
- – als
Ankerpunkt die Schnittstelle zwischen dem Kreis und der horizontalen
Gerade bestimmt.
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Fünftens wird
in einer letzten speziellen Ausführungsform:
- – in
einer ersten Variante am Schritt d) als Ankerpunkt der Endanfluglinie
ein vorbestimmter Endpunkt verwendet, der für den durch den Piloten des
Flugzeugs ausgewählten
Anflugmodus charakteristisch ist; und
- – in
einer zweiten Variante zum Bestimmen des Ankerpunktes der Endanfluglinie
am Schritt d):
• ein
vorbestimmter Endpunkt bestimmt, der für den durch den Piloten ausgewählten Anflugmodus
charakteristisch ist; und
• als
Ankerpunkt der Punkt bestimmt, der aufweist:
– als Länge und
Breite die Länge
und die Breite des Endpunktes; und
– als Höhe eine vorbestimmte Höhe.
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Gegenwärtig interessiert
der Fall, bei welchem die Projektion des charakteristischen Abschnitts
auf den Boden parallel zur Grundlinie der Landebahn verläuft, ohne
mit dieser ausgerichtet zu sein.
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In
diesem Fall wird erstens in einer speziellen Ausführungsform
zum Bestimmen des Ankerpunktes der Endanfluglinie am Schritt d):
- – ein
Bezugspunkt bestimmt, von dem aus der Pilot veranlasst wird, eine
Drehung des Flugzeugs gemäß einer
Bezugs-Bewegungsbahn durchzuführen,
um in eine vertikale Ebene zu gelangen, welche die Grundlinie der
Landebahn enthält;
- – die
Bezugs-Bewegungsbahn bestimmt wird; und
- – als
Ankerpunkt der Punkt bestimmt wird, der sich dadurch auszeichnet,
dass der Abstand zwischen diesem und dem Bezugspunkt im Wesentlichen
gleich dem Abstand entlang der Bezugs-Bewegungsbahn zwischen dem
Bezugspunkt und der vertikalen Projektion der Landebahnschwelle
auf die Bezugs-Bewegungsbahn ist.
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Zweitens
wird in einer bevorzugten Ausführungsform
zum Bestimmen des Ankerpunktes der Endanfluglinie am Schritt d):
- – ein
Bezugspunkt bestimmt, von dem aus der Pilot veranlasst wird, eine
Drehung des Flugzeugs gemäß einer
Bezugs-Bewegungsbahn durchzuführen,
um in eine vertikale Ebene zu gelangen, welche die Grundlinie der
Landebahn enthält;
- – eine
horizontale Gerade bestimmt, welche in einer horizontalen Ebene
liegt, die sich auf einer vorbestimmten Höhe befindet, und die teilweise mit
der vertikalen Projektion des charakteristischen Abschnitts auf
die horizontale Ebene zusammenfällt;
- – ein
Kreis bestimmt, der als Zentrum den Bezugspunkt hat und als Radius
den Abstand zwischen dem Bezugspunkt und der vertikalen Projektion
der Landebahnschwelle auf der horizontalen Ebene hat; und
- – als
Ankerpunkt der Schnittpunkt zwischen dem Kreis und der horizontalen
Geraden be stimmt.
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Ferner
wird drittens in einer weiteren Ausführungsform zum Bestimmen des
Ankerpunktes der Endanfluglinie im Schritt d):
- – eine horizontale
Gerade bestimmt, die in einer horizontalen Ebene liegt, welche sich
auf einer vorbestimmten Höhe
befindet, und die teilweise mit der vertikalen Projektion des charakteristischen
Abschnittes auf der horizontalen Ebene zusammenfällt;
- – eine
Schnittpunkt bestimmt, der der vertikalen Projektion der Landebahnschwelle
auf der horizontalen Ebene entspricht; und
- – als
Ankerpunkt der Punkt bestimmt, der der orthogonalen Projektion des
Zwischenpunktes auf dieser horizontalen Geraden entspricht.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung entspricht die vorgenannte, vorbestimmte
Höhe:
- – der
Höhe der
Landebahnschwelle; oder
- – der
Höhe der
Landebahnschwelle, um einen vorbestimmten Wert erhöht; oder
- – der
Höhe des
Bodens an der Stelle des Ankerpunktes.
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Im Übrigen betreffend
den charakteristischen Abschnitt:
- – entspricht
in einer vereinfachten Ausführungsform
der charakteristische Abschnitt dem letzten Abschnitt der Ankunftsbahn
(die in Bezug zu dem vom Piloten ausgewählten Anflugmodus steht, wie
dies vorher angegeben wurde); und
- – in
einer weiteren Ausführungsform
entspricht der charakteristische Abschnitt dem Abschnitt der Ankunftsbahn,
der eine Höhe
MDA übersteigt,
die für
den vom Piloten des Flugzeugs gewählten Anflugmodus charakteristisch
ist. Dies ermöglicht dem
Piloten, eine stabilisierte Flugbahn gleich dann zu haben, wenn
er (beim Sinken) die Höhe MDA überschreitet.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Durchführen des
vorgenannten Verfahrens.
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Die
Figuren der beigefügten
Zeichnung werden verständlich
machen, wie die Erfindung durchgeführt werden kann. In diesem
Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen ähnliche Elemente.
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Die 1 ist
das schematische Blockbild einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Die 2 und 3 sind
zwei grafische Darstellungen, welche ermöglichen, die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung zu verstehen.
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Die 4 bis 8 zeigen
verschiedene Durchführungsarten
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung
und schematisch in 1 dargestellt, ist an Bord eines Flugzeugs,
insbesondere eines zivilen Transportflugzeuges, aufgenommen und
ist für
einen Nicht-Präzisionsanflug
bei der Landung eines Flugzeugs auf einer Landebahn 5 bestimmt.
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Ein
Nicht-Präzisionsanflug
kann mithilfe einer oder mehrerer möglicher Anflugmodi durchgeführt werden,
die vom Piloten ausgewählt
werden, und für
welche:
- – eine
virtuelle Anfluglinie bestimmt wird, insbesondere aus Informationen,
die in einer Datenbank (nicht dargestellt) ennthalten sind, die
an Bord des Flugzeugs aufgenommen ist; und
- – seitliche
und vertikale Abweichungen der Position des Flugzeugs gegenüber dieser
virtuellen Anfluglinie berechnet werden.
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Das
Flugzeug wird somit derart gesteuert, dass diese Abweichungen beseitigt
werden.
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Die
Vorrichtung 1 hat insbesondere zur Aufgabe, den letzten
Bereich dieser virtuellen Anfluglinie in unmittelbarer Nähe der Landebahn 5 zu
bestimmen, und zwar den letzten Teil, der als Endanfluglinie Aa
bezeichnet ist.
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Zu
diesem Zweck umfasst die Vorrichtung 1:
- – Informationsquellen 2 mit
zum Beispiel wenigstens einem Rechner zur Flugsteuerung, vorzugsweise
von der Bauart FMS ("Flight
Management System");
und
- – Mittel 3 zum
Behandeln von Informationen, zum Beispiel einen Multimode-Empfänger für die Landehilfe
der Bauart MMR ("Multi
Mode Receiver"), die
mit den Informationsquellen 2 verbunden sind und die die
Endanfluglinie Aa bestimmen.
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Die
Vorrichtung 1 umfasst auch ein Nutzersystem 4,
zum Beispiel einen Flugzeug-Autopiloten, welcher
die durch die Mittel 3 für die Behandlung von Informationen
gelieferten Informationen nutzt, insbesondere um das Flugzeug bis
zu seiner Landung auf der Landebahn 5 zu führen.
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Die
Endanfluglinie Aa wird mithilfe der folgenden Parameter (2)
charakterisiert:
- – die Position (Breite, Länge, Höhe) eines
Ankerpunktes P dieser (End-)Anfluglinie Aa;
- – Ausrichtung
dieser (End-)Anfluglinie Aa, die durch einen Winkel α gekennzeichnet
ist, in einer horizontalen Ebene zwischen einer vorbestimmten Richtung
N, die zum Beispiel Norden entspricht, und der Projektion Pa dieser
Anfluglinie Aa auf dieser horizontalen Ebene; und
- – die
Steigung dieser Anfuglinie Aa, gekennzeichnet durch einen Winkel β, in einer
vertikalen Ebene zwischen der Projektion Pa der Anfluglinie Aa auf
der horizontalen Ebene und der Anfuglinie Aa.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Höhe
des Punktes P gleich der Höhe der
Schwelle S der Landebahn 5, erhöht um einen vorbestimmten Wert,
vorzugsweise gleich einem Wert "TCH" ("Threshold Crossing
Height" in Englisch,
das heißt,
Höhe der Überschreitung
des Schwellenwertes in Französisch),
der der Durchgangshöhe
des Flugzeugs über
den Schwellenwert S der Bahn 5 hinaus entspricht. Dieser
Wert "TCH" ist im Allgemeinen
auf Anflugkarten veröffentlicht
und in einer Datenbank (nicht dargestellt) des Flugzeugs kodiert.
Er beträgt
häufig
50 Fuß (ungefähr 15 Meter). Wenn
keine Höhe
TCH veröffentlicht
ist, kann die Höhe
des Punktes P gleich der Höhe
der Schwelle der Bahn S gewählt
werden, erhöht
um einen vorbestimmten Wert, vorzugsweise gleich 50 Fuß.
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Dagegen
ist in einer ersten Ausführungsvariante
der Erfindung diese Höhe
des Punktes P gleich der Höhe
des Schwellenwertes S der Landebahn 5 und in einer zweiten
Variante gleich der Höhe
des Bodens an der Stelle (Breite, Länge) des Punktes P.
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In
der nachfolgenden Beschreibung wird von der vorbestimmten Höhe als die
Höhe gesprochen, die
durch einen der vorgenannten Wege erhalten wird.
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Um
die (End-)Anfluglinie As zu bestimmen, werden die folgenden bekannten
Parameter verwendet, die für
einen vom Piloten gewählten
Anflugmodus zum Durchführen
eines Nicht-Präzisionsanfluges charakteristisch
sind und die in 3 dargestellt sind:
- – ein
charakteristischer Punkt MAP ("Missed
Approach Point" in
Englisch, das heißt,
der Punkt eines abgebrochenen Anfluges in Französisch), der veröffentlicht
ist und der dem Grenzpunkt entspricht, bei welchem der Pilot spätestens
wieder Gas geben muss, wenn der entsprechende Anflug verpasst wurde
(was insbesondere dann der Fall ist, wenn er die Bahn 5 nicht
vor der Ankunft an diesem Punkt MAP sieht. Im Allgemeinen ist der Punkt
MAP der letzte Punkt des Flugplanes, der in das Flugsteuersystem
FMS des Flugzeugs eingegeben ist; und
- – eine
charakteristische Höhe
MDA ("Minimum Descent
Altitude" in Englisch,
das heißt,
die Minimalhöhe
des Sinkfluges in Französisch),
die ebenfalls veröffentlicht
ist.
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Es
ist bekannt, dass die Art und Weise, in der der Anflug gesteuert
wird, gewöhnlich
neben den in der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Anflugmodi,
von der Position des Punktes MAP und der Höhe MDA abhängt:
- – wenn das
Flugzeug den Punkt MAP erreicht, bevor es die Höhe MDA erreicht, entscheidet
der Pilot, entweder den Anflug fortzusetzen, wenn er sichtbare Bezugspunkte
hat, oder schon am Punkt MAP wieder Gas zu geben, wenn er die Bahn 5 nicht
sieht;
- – wenn
das Flugzeug (beim Sinken) die Höhe MDA
erreicht, bevor es den Punkt MAP erreicht (Flugbahn TA in 3),
entscheidet der Pilot, entweder den Anflug fortzusetzen, wenn er
optische Bezugsstellen hat, oder auf der Höhe MDA parallel über Grund
zu fliegen (Flugbahn TB) und, wenn er vor dem Erreichen des Punktes
MAP keine sichtbaren Bezugsstellen hat, gibt er wieder Gas, wenn
er den Punkt MAP erreicht (Flugbahn TC).
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Es
sei angemerkt, dass der Verfahrensgegenstand der vorliegenden Erfindung
dahingehend vorteilhaft ist, dass dieser ermöglicht, das Flugzeug bis zum
Punkt P zu lenken und somit potentiell bis zum Boden, und zwar ausgehend
von möglichen
Abweichungen zwischen der Ist-Position des Flugzeugs und der Position,
die es hat (hätte),
wenn es sich auf der Anfluglinie Aa befindet (befände), nämlich Abweichungen,
die durch die Mittel zur Informationsbehandlung 3 oder
durch das Nutzersystem 4 bestimmt werden.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung werden mehrere Wege bestimmt,
die Anfluglinie Aa aus der Position des Punktes MAP relativ zum
Schwellenwert S der Landebahn 5 und aus der Orientierung eines
charakteristischen Abschnitts 6 einer Ankunftsbahn (die
für den
vom Piloten gewählten
Anflugmodus charakteristisch ist) relativ zur Achse Ap der Bahn 5 zu
bestimmen. In der nachfolgenden Beschreibung wird der letzte Abschnitt
der Ankunftsbahn als charakteristischer Abschnitt 6 herangezogen.
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Man
geht nun von einer ersten Situation aus, in welcher die Linie Ap
der Landebahn 5 mit der Projektion des letzten Abschnitts 6 der
Ankunftsbahn auf dem Boden ausgerichtet ist.
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Wenn
erstens gemäß der Erfindung
die vertikale Projektion des Punktes MAP auf dem Boden dem vom Piloten
gewählten
Anflugmodus entspricht, die Anfluglinie Aa stromauf- oder stromabwärts der Bahnschwelle
S in Bezug zur Anflugrichtung E des Flugzeugs liegt, wird diese
Anfluglinie Aa in der nachfolgend angegebenen Weise bestimmt.
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Für jeden
veröffentlichten
Anflugmodus werden in einer Datenbank Elemente eingerichtet, welche
es erlauben, die unterschiedlichen Segmente aus diesem veröffentlichten
Anflugmodus zu charakterisieren (Diese Elemente sind auch auf den
Anflugkarten aufgedruckt.) Ausgehend von diesen Elementen kann die
Anfluglinie Aa wie folgt charakterisiert werden:
- – der Ankerpunkt
P ist der Schnittpunkt des letzten Abschnitts 6 des veröffentlichten
Anflugmodus (das heißt,
der Ankunftsbahn) mit der horizontalen Ebene, deren Höhe der vorbestimmten
Höhe entspricht,
wie dies oben näher
ausgeführt
wurde;
- – die
Winkel der Ausrichtung α und
der Steigung β dieser
Anfluglinie Aa sind solche, die den letzten Abschnitt 6 des
ausgewählten,
veröffentlichten Anflugmodus
charakterisieren, derart, dass der letzte Abschnitt 6 mit
einem Teil der Anfuglinie Aa verschmilzt.
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Im Übrigen wird,
wenn die vertikale Projektion des Punktes MAP auf der Erde, die
dem durch den Piloten gewählten
Anflugmodus entspricht, stromaufwärts der Bahnschwelle S in Bezug
auf die Anflugrichtung E des Flugzeugs liegt, diese Anfluglinie
Aa in der nachfolgend angegebenen Weise bestimmt (4):
- – es
wird der letzte Abschnitt 6 der Anflugbahn berücksichtigt,
dessen Kennwerte in einer Datenbank des Flugzeugs in der gleichen
Weise veröffentlicht
und integriert sind, wie im vorher gehenden Fall, der letzte Abschnitt 6 endet
im Allgemeinen am Punkt MAP, Diese Punkt liegt dann auf einer positiven,
nicht nullwertigen Höhe
in Bezug zur Höhe
der Bahn 5. Als Winkel für die Orientierung α und die
Steigung β der
Anfluglinie Aa werden solche gewählt,
die den letzten Abschnitt 6 charakterisieren;
- – es
wird der letzte Abschnitt 6 in gerader Linie zum Boden
verlängert
und es wird sein Schnittpunkt Pi mit der horizontalen Ebene bestimmt,
deren Höhe
der vorbestimmten Höhe
entspricht. Der Ankerpunkt P der Anfluglinie Aa wird so gewählt, dass
dieser mit dem Schnittpunkt Pi zusammenfällt.
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Die
gemäß der Erfindung
bestimmte Anflugachse Aa entspricht somit in diesem Falle einer Halbgeraden,
die am Punkt Pi mündet,
deren Orientierung und Steigung durch die Winkel α und β definiert
sind. Die Kennzeichen des letzten Abschnitts 6 sind derart,
dass der Schnitt punkt Pi im Wesentlichen oberhalb der Bahnschwelle
S liegt.
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Es
wird gegenwärtig
eine zweite Situation in Betracht gezogen, in welcher die Linie
Ap der Landebahn 5 nicht mit der Projektion des letzten
Abschnitt 6 der Ankunftsbahn auf dem Boden ausgerichtet
ist.
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Die 5 zeigt
in Draufsicht ein Anflugbeispiel eines Flugzeugs auf eine Landebahn 5 in
dem Fall, in welchem die Grundlinie der Bahn Ap und die Projektion
des letzten Abschnitts 6 der Ankunftsbahn auf dem Boden
in Bezug auf den ausgewählten
Anflugmodus nicht miteinander ausgerichtet sind. Die Gerade D, die
in dieser 5 dargestellt ist, ist eine Gerade
einer horizontalen Ebene, von der ein Bereich mit der vertikalen
Projektion des letzten Abschnitts 6 auf diese horizontale
Ebene verschmolzen ist. Die Höhe
dieser horizontalen Ebene wird vorzugsweise gleich der vorher definierten,
vorbestimmten Höhe
gewählt.
Dennoch kann man, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu
verlassen, auch mit einer vertikalen Projektion auf eine horizontale
Ebene entsprechend mit einer anderen Höhe arbeiten, zum Beispiel mit
der Höhe
der Bahnschwelle S. Der Punkt I entspricht dem Schnittpunkt der
Geraden D mit der vertikalen Projektion der Grundlinie der Bahn
Ap auf dieser horizontalen Ebene. Der Punkt S entspricht dem Punkt
der Grundlinie der Bahn Ap, der auf der Schwelle der Bahn liegt.
Der Punkt R kann als der Punkt definiert werden, von dem aus der
Pilot veranlasst wird (durch manuelle Steuerung), eine Drehung des
Flugzeugs unter Entfernung von seiner theoretischen Position um
die Anfluglinie Aa zu beginnen, einer Bewegungsbahn T folgend, um
allmählich
eine vertikale Ebene wieder zu erreichen, welche die Linie Ap der
Landebahn 5 enthält
und das Flugzeug auf der Landebahn 5 im Wesentlichen am
Punkt S aufzusetzen. Der Punkt R und die Bewegungsbahn T können zum
Beispiel durch Flugsteuersystem FMS des Flugzeugs bestimmt werden,
welches im Allgemeinen Betriebsweisen umfasst, die diesem ermöglichen,
eine theoretische Übergangsbahn
zwischen zwei aufeinander folgenden Abschnitten eines Flugplans
zu berechnen.
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Als
Winkel für
die Orientierung α und
der Steigung β der
Anfluglinie Aa werden solche gewählt, die
den letzten Abschnitt 6 kennzeichnen.
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Ferner
wird der Ankerpunkt P der Anfluglinie Aa so gewählt, dass einerseits die vertikale
Projektion dieser Linie Aa auf der horizontalen Ebene entweder mit
einem Teil der Geraden D (die Linie Aa befindet sich somit in derselben
vertikalen Ebene wie der letzte Abschnitt 6) zusammenfällt und
andererseits der Abstand zwischen dem Punkt R und dem Ankerpunkt
P entlang der Anfluglinie Aa entweder im Wesentlichen gleich dem
Abstand zwischen dem Punkt R und der vertikalen Projektion des Punktes
S auf die Bewegungsbahn T entlang der Bewegungsbahn T ist (im dreidimensionalen
Raum betrachtet).
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Ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, kann auch der
auf den vertikalen Projektionen angenommene Ankerpunkt P auf der horizontalen
Ebene bestimmt werden:
Es wird dann der Ankerpunkt P derart
gewählt,
dass der Abstand zwischen dem Ankerpunkt P und der vertikalen Projektion
des Punktes R auf der horizontalen Ebene entweder im Wesentlichen
gleich dem Abstand zwischen der vertikalen Projektion des Punktes
R auf dieser horizontalen Ebene und der vertikalen Projektion des
Punktes S auf dieser horizontalen Ebene ist, entsprechend der vertikalen
Projektion der Bewegungsbahn T auf der horizontalen Ebene.
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Diese
Bestimmungsart der Anfluglinie Aa ist deshalb vorteilhaft, weil
der letzte Abschnitt 6 im Wesentlichen mit einem Teil dieser
Achse Aa zusammenfällt,
was ermöglicht,
auf der Bewegungsbahn T dieselbe Steigung β beizubehalten, wie diejenige
dieser Anfluglinie Aa, selbst für
erhöhte
Werte des Winkels φ zwischen
der Geraden D und der Grundlinie der Bahn Ap. Es gibt veröffentlichte
Anflüge,
für welche
der Wert dieses Winkels φ bis
etwa 90° oder
100° gehen
kann.
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In
vorteilhafter Weise hängt
der Krümmungsradius
Rc der Bewegungsbahn T, berechnet zum Beispiel durch das System
FMS, von der Geschwindigkeit des Flugzeugs ab. Der Krümmungsradius
Rc kann insbesondere gemäß der folgenden
Formel berechnet werden:
in welcher:
- – Vs
die den Witterungsbedingungen ausgesetzte Anfluggeschwindigkeit
ist ("Ground speed");
- – tan
die Tangente ist;
- – Rmax der Maximumrollwinkel in dieser Phase
ist, im Allgemeinen 30° ("Maximum Roll Angle"); und
- – g
die Erdbeschleunigung ist.
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In
einer vereinfachten Ausführungsform
der Erfindung wird ein Ankerpunkt P gewählt, derart, dass der Abstand
des Punktes R vom Ankerpunkt P im Wesentlichen gleich dem Abstand
des Punktes R vom Punkt S in gerader Linie ist.
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Darüber hinaus
wird in einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, welche den berücksichtigten
Fall betrifft (Grundlinie der Bahn Ap nicht ausgerichtet mit der
Projektion des letzten Abschnitts 6 am Boden), der Punkt
P bestimmt, indem eine aufgerundete Approximation der Strecke zwischen
dem Punkt R und diesem Punkt P durchgeführt wird, wie dies nachfolgend
angegeben ist.
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Die 6 zeigt
in Draufsicht ein Anflugbeispiel eines Flugzeugs auf eine Landebahn 5 ähnlich dem
Anflugbeispiel der 5. Der Punkt I entspricht einer
Schnittstelle der Geraden D mit der vertikalen Projektion der Grundlinie
der Bahn Ap auf die horizontale Ebene. Es wird in dieser horizontalen
Ebene ein Kreis mit dem Zentrum I berücksichtigt, der durch die vertikale
Projektion des Punktes S auf die horizontale Ebene geht, von dem
ein Kreisbogen C in 6 dargestellt ist. Der Ankerpunkt
P der Anfluglinie Aa ist derjenige der Schnittpunkte dieses Kreises und
der Geraden D, die stromabwärts
des Punktes I auf dieser Geraden D in Bezug auf die Anflugrichtung E
des Flugzeugs liegt.
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Was
die horizontale Ebene angeht, wird festgestellt, dass der Abstand
zwischen dem Punkt P und der vertikalen Projektion des Punktes R
auf dieser horizontalen Ebene gleich der Summe einerseits des Abstandes
zwischen dem Punkt I und der vertikalen Projektion des Punktes R
auf dieser horizontalen Ebene ist und andererseits des Abstandes
zwischen dem Punkt I und der vertikalen Projektion des Punktes S
auf dieser horizontalen Ebene ist (denn der Abstand zwischen dem
Punkt I und dem Punkt P ist gleich dem Abstand zwischen dem Punkt
I und der vertikalen Projektion des Punktes S auf dieser horizontalen
Ebene, wobei der Punkt P und die vertikale Projektion des Punktes
S auf diese horizontale Ebene auf ein und demselben Kreis mit dem
Zentrum I liegen). Die Summe der Abstände ist ein wenig größer als
der Abstand des Punktes R vom Punkt S entlang der vertikalen Projektion
der Bewegungsbahn T auf der horizontalen Ebene und bildet eine gute
Approximation dieses letzten Abstandes. Daraus ergibt sich, dass
die Anfluglinie Aa entsprechend dieser bevorzugten Ausführungsform
in der gleichen vertikalen Ebene liegt, wie die Linie Aa, die für das Beispiel der 5 definiert
wurde, und zwar ein wenig oberhalb derselben. Dies bringt kein Problem
mit sich, denn die Sicherheitstoleranzen in der Höhe des Flugzeugs
in Bezug auf die Topographien werden respektiert, gegebenenfalls
fällt ein
Teil der Linie Aa für
das Beispiel der 5 im Wesentlichen mit dem letzten Abschnitt 6 des
ausgewählten,
veröffentlichten
Anflugmodus zusammen.
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Diese
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeigt den Vorteil, eine sehr einfache Bestimmung des
Punktes P zu ermöglichen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, die dem angenommenen Fall entspricht (Grundlinie
der Bahn Ap nicht ausgerichtet mit der Projektion des letzten Abschnitts 6 auf
den Boden), wenn ein Endpunkt FEP ("Final End Point") für
den von dem Piloten ausgewählten,
veröffentlichten
Anflugmodus definiert ist, wird dieser Punkt FEP als Ankerpunkt
P der Anfluglinie Aa gewählt.
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Es
ist bekannt, dass der Punkt FEP durch die "ARINC 424", Ausgabe 15, definiert ist. Die vertikale Projektion
dieses Punktes FEP auf einer horizontalen Ebene, welche den Punkt
S enthält,
entspricht der orthogonalen Projektion des Punktes S auf der Projektion
des letzten Abschnitts 6 des ausgewählten, veröffentlichten Anflugmodus auf
der den Punkt S enthaltenen horizontalen Ebene (7).
Für einen
publizierten Anflug ist ein Punkt FEP nur dann gültig definiert, wenn die vertikale
Projektion des Punktes MAP auf dieser horizontalen Ebene stromabwärts dieses
Punktes FEP (in Anflugrichtung E des Flugzeugs) auf einer Geraden
D liegt, von der ein Teil mit der Projektion auf dem letzten Abschnitt 6 zusammenfällt.
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Diese
Ausführungsform
ist dahingehend von Vorteil, dass sie eine sehr einfache Bestimmung
des Punktes P ermöglicht
(Es ist keinerlei Berechnung notwendig, denn die Koordinaten des
Punktes FEP sind publiziert und in einer Datenbank des Flugzeugs codiert,
wenn dieser Punkt existiert.).
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Es
sei angemerkt, dass die publizierten Koordinaten des Punktes FEP
seine Breite und seine Länge
umfassen, aber auch seine Höhe.
Es ist daher nicht notwendig, die Höhe des Punktes P in der vorher
betrachteten Weise zu definieren. Dennoch kann in einer Variante
dieser Ausführungsform
auch ein Punkt P gewählt
werden, dessen Breite und Länge derjenigen
des Punktes FEP entsprechen, aber dessen Höhe so definiert ist, wie dies
vorher angegeben wurde.
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Es
wird gegenwärtig
eine dritte Situation in Betracht gezogen, in welcher die Grundlinie
der Bahn Ap parallel zu der Projektion des letzten Abschnitts 6 des
ausgewählten
Anflugmodus auf den Boden verläuft
und von dieser Projektion des letzten Abschnitts 6 auf
den Boden unterschiedlich ist.
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In
dieser dritten Situation existiert kein Schnittpunkt zwischen einer
Geraden D und der vertikalen Projektion der Grundlinie der Bahn
Ap in der horizontalen Ebene, welche diese Gerade D enthält (8).
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In
gleicher Weise wie für
den vorher gehenden Punkt R wird in einer speziellen Ausfüh rungsform
ein Punkt R1 und eine theoretische Flugbahn T1 gewählt, der
das Flugzeug folgt, um die Landebahn 5 seit dem letzten
Abschnitt 6 wieder zu erreichen. Im Unterschied zu dem
vorher gehenden Fall muss diese Flugbahn T1 wenigstens zwei Kurvenbereiche
mit unterschiedlichen Zentren umfassen. In ähnlicher Weise wird somit die
Anfluglinie Aa in der gleichen vertikalen Ebene definiert, wie der
letzte Abschnitt, ebenso wie dieselben Winkel zur Orientierung α und zur
Steigung β wie
jene, und der Ankerpunkt P dieser Linie Aa wird als mit einem Punkt
T2 zusammenfallend gewählt,
der so liegt, dass der Abstand zwischen dem Punkt R1 und diesem
Punkt P2 im Wesentlichen gleich dem Abstand des Punktes R1 von der
vertikalen Projektion des Punktes S auf der Flugbahn T1 entlang
dieser Flugbahn T1 ist.
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Ferner
wird in einer bevorzugten Ausführungsform
ein Kreis mit dem Zentrum R1 in der horizontalen Ebene angenommen,
dessen Höhe
der vorbestimmten Höhe
entspricht. Dieser Kreis, von dem ein Kreisbogen T1 in 8 dargestellt
ist, verläuft durch
die vertikale Projektion des Punktes S auf dieser horizontalen Ebene.
Der Ankerpunkt der Linie Aa wird dann als mit einem Punkt P1 zusammenfallend gewählt, welcher
derjenige von den Schnittpunkten des Kreises und der Geraden D ist,
welcher stromabwärts
des Punktes R1 auf dieser Geraden D in Bezug zur Anflugrichtung
E des Flugzeugs liegt.
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Im Übrigen wird
in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung der Ankerpunkt P der Endanfluglinie Aa als mit einem
Punkt P3 zusammenfallend gewählt,
der der orthogonalen Projektion auf der horizontalen Ebene derselben
Höhe wie
der vorbestimmten Höhe
entspricht, nämlich
dem Punkt, der der vertikalen Projektion des Punktes S auf der horizontalen
Ebene entspricht.
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In
der vorstehenden Beschreibung wurde zur Bestimmung der Anfluglinie
Aa der letzte Abschnitt 6 der Ankunftsbahn entsprechend
eines ausgewählten komplizierten
Anflugmodus in Betracht gezogen. In einer Ausführungsvariante der Erfindung
wird anstatt des letzten Abschnitts 6 der Abschnitt dieser
Anflugbahn in Betracht gezogen, der im Sinkflug die Höhe MDA überquert.
Man verwendet dann das Verfahren zur Bestimmung der Linie Aa, das
in den vorstehenden Ausführungsformen
beschrieben ist, indem der auf diese Weise bestimmte Abschnitt anstelle
des letzten Abschnitts 6 berücksichtigt wird.
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Die
Ausführungsvariante
präsentiert
den Vorteil, dem Piloten zu ermöglichen,
eine stabile Flugbahn zu haben, sobald er im Sinkflug die Höhe MDA überquert,
das heißt,
dass er dann nicht mehr Kurvenbahnen fliegen muss, um die nachfolgenden Anflugabschnitte
wieder zu erreichen, sondern einzig eine letzte Kurve durchführen muss,
um das Flugzeug nach Au genschein mit der Landebahn 5 auszurichten.