Landeanflugverfahren für Luftfahrzeuge und Instrumentenlande- anlage zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Landeanflugverfahren für Luftfahrzeuge, wobei mittels eines elektronischen Navigationssystems (Funknavigation) ein jedes Luftfahrzeug entlang eines einer Landebahn zugeordneten elektronischen Führungsweges mit einem vorbestimmten Gleitpfadwinkel zu einer Aufsetzschwelle auf der Landebahn geführt wird, insbesondere auch wenn es sich um zwei abhängige, im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Landebahnen handelt, sowie eine Instrumentenlandeanlage zur Durchführung dieses Verfahrens .
Zur Funknavigation beim Landeanflug von Luftfahrzeugen wird üblicherweise ein Instrumentenlandesystem (ILS) verwendet, bei dem im nahen Luftraum einer Landebahn ein elektronischer Führungsweg für die horizontale und vertikale Positionsbestimmung des Luftfahrzeugs zur Verfügung gestellt wird. Der elektronische Führungsweg wird insbesondere von zwei Antennensystemen am Boden durch Abstrahlung von Positioniersignalen erzeugt, die horizontale und vertikale Leitebenen bilden. Die horizontale Leitebene wird als Gleitweg und die vertikale als Landekurs bezeichnet. Der Neigungswinkel des Gleitweges gegenüber der Ebene der Landebahn legt den Gleitwinkel des Führungsweges fest. Der Sollgleitwinkel beträgt in der Regel 3,0°. Mit einem an Bord eines Luftfahrzeugs befindlichen Empfangsgerät lassen sich die Positioniersignale auswerten, wobei Abweichungen der Position des Luftfahrzeugs von diesen Ebenen aus dem Anwachsen der Signalstärke des entsprechenden
Leitebenensektors identifiziert werden können. Die Anzeige solcher Abweichungen erfolgt üblicherweise mit einem Kreuzzeigerinstrument, dessen vertikaler Zeiger die Landekursebene und dessen horizontaler Zeiger die Gleitwegebene darstellt.
In den letzten Jahren führten die steigenden Verkehrszahlen größerer Flughäfen zu vermehrten Anstrengungen, die Kapazität des jeweiligen Flughafens zu erhöhen. Da in den meisten Fällen keine Möglichkeit zur geographischen Ausdehnung des Flughafens besteht, wurde versucht, die Anflugrate ohne größere Änderungen am Landebahnsystem zu steigern. Dabei müssen jedoch die sogenannten Luftwirbelschleppen berücksichtigt werden. Dieses sind Bereiche von zum Teil hochturbulenter Luft, die sich unmittelbar hinter einem Luftfahrzeug bilden. Wenn nun Luftfahrzeuge geringerer Gewichtskategorien, insbesondere solche der Kategorien "L" (Light) und "M" (Medium), Luftfahrzeugen höherer Gewichtskategorien, insbesondere der Kategorie "H" (Heavy), d.h. solchen mit mehr als 136 Tonnen folgen, ist zur Vermeidung von Instabilitäten die Einhaltung eines ausreichenden horizontalen oder vertikalen Abstands des nachfolgenden Luftfahrzeugs erforderlich. Diese sogenannten Wirbelschleppenstaffelung reduziert die an sich mögliche Anflugrate einer Landebahn mit der Folge einer geringeren Gesamtkapazitätsauslastung des Flughafens und z.B. aufgrund von Warteschleifen erhöhter Kosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Landeanflugverfahren der eingangs genannten Art und eine Instrumen- tenlandeanlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei dem durch Umgehung der Wirbelschleppenstaffelung eine höhere Anflugrate ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der
Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Danach ist bei einem gattungs- gemäßen Landeanflugverfahren ein erster und ein leicht
erhöhter zweiter elektronischer Führungsweg vorgesehen, wobei der zweite höhere elektronische Führungsweg gegenüber dem "normalen" elektronischen Führungsweg einen höheren Gleitpfadwinkel aufweist, der das Auftreten von Wirbelschleppen für das nachfolgende, höher geführte Luftfahrzeug verhindert. Aufgrund des auf der Landebahn vorgesehenen zweiten elektronischen Führungsweges wird der Pilot eines Luftfahrzeuges auch bei schlechter Flugsicht genau wie auf dem ersten elektronischen Führungsweg sicher zur Landebahn geführt. Die Staffelungsver- antwortung liegt wie beim bisherigen Landeanflugverfahren weiterhin beim Fluglotsen, der die Anflugsequenz perfekt planen kann und der Flugplankoordinator kann mit dem erfindungsgemäßen Landeanflugverfahren die Anflugzahlen für den Flughafen gezielt erhöhen. Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der Erkenntnis aus, das Luftwirbelschleppen hinter einem vorausfliegendem Flugzeug immer absinken. Ein Luftfahrzeug kann daher, wenn es auf dem leicht oberhalb des ersten Gleitweges abgestrahlten zweiten Gleitweg geführt wird, gegenüber dem vorausfliegenden Luftfahrzeug einen geringeren Abstand einhalten, da eine Wirbelschleppenstaffelung nicht mehr erforderlich ist.
Das Landeanflugverfahren kann erfindungsgemäß auch bei einem Flughafen mit zwei abhängigen, im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Landebahnen eingesetzt werden. Dabei sind für die erste Landebahn ein erster elektronischer Führungsweg mit einem ersten ("normalen") Gleitpfadwinkel und einer ersten Aufsetzschwelle und für die zur ersten Landebahn im wesentlichen parallele zweite Landebahn ein leicht erhöhter zweiter elektronischer Führungsweg mit einem steileren zweiten Gleitpfadwinkel und einer zweiten Aufsetzschwelle vorgesehen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Landeanflugverfahren werden beim aufeinanderfolgenden Anflug mehrerer Luftfahrzeuge ein erstes Luftfahrzeug mittels des elektronischen Navigationssystems entlang des ersten elektronischen Führungsweges zur Aufsetz-
schwelle der ersten Landebahn und das nachfolgende zweite Luftfahrzeug entlang des etwas höheren zweiten elektronischen Führungsweges zur Aufsetzschwelle der zweiten Landebahn geführt. Hiermit läßt sich pro Landebahn eine geringere Anflugdichte erreichen und die Staffelung zwischen dem ersten und zweiten Luftfahrzeug kann erheblich reduziert werden.
Wenn der Gleitpfadwinkel des ersten elektronischen Führungsweges in der Regel 3,0° (Sollgleitwinkel) beträgt, beträgt der steilere Gleitpfadwinkel des zweiten elektronischen Führungsweges gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung 3,1°.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Aufsetzschwelle gegenüber der ersten Aufsetzschwelle auf der Landebahn in Landerichtung versetzt angeordnet. Beim Landeanflug zweier aufeinanderfolgender Luftfahrzeuge läßt sich das nachfolgende Luftfahrzeug dabei mittels des Funknavigationssystems elektronisch zu der versetzten zweiten Aufsetzschwelle auf der Landebahn führen, womit die Staffelung zwischen dem ersten und zweiten Luftfahrzeug im Endanflug weiter reduziert werden kann.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das elektronische Navigationssystem für den Landeanflug entlang des ersten elektronischen Führungsweges und den Landeanflug entlang des zweiten elektronischen Führungsweg unabhängige Funknavigationssysteme sind. Die unterschiedlichen Positioniersignale für die beiden elektronischen Führungswege können aber auch von einem einzigen Funknavigationssystem abgestrahlt werden.
Da die Luftwirbelschleppen für Luftfahrzeuge höherer Gewichtskategorien, insbesondere solche der Kategorie "H", weniger problematisch sind, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Luftfahrzeuge dieser Gewichtskategorie nur auf dem ersten
elektronischen Führungsweg, d.h. dem niedrigeren normalen Gleitweg geführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß Luftfahrzeuge geringerer Gewichtskategorien beim Landeanflug hinter Luftfahrzeugen höherer Gewichtskategorien stets auf dem etwas höheren zweiten elektronischen Führungsweg, d.h. auf dem Gleitweg mit dem steileren Gleitpfadwinkel geführt werden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Instrumentenlande- anlage für den Landeanflug von Luftfahrzeugen auf einer Aufsetzschwelle einer Landebahn, bestehend aus einer Funknavigationsanlage mit einer Sendeeinrichtung für Positionier- Signale, die einen der Landebahn zugeordneten elektronischen Führungsweg mit einem vorbestimmten Gleitpfadwinkel bilden. Diese Instrumentenlandeanlage weist erfindungsgemäß wenigstens eine Sendeeinrichtung für Positioniersignale für zwei unabhängige elektronische Führungswege wenigstens einer Landebahn auf, wobei der zweite elektronische Führungsweg gegenüber dem ersten elektronischen Führungsweg höher und mit einem steileren Gleitpfadwinkel verläuft.
Bei Flughäfen mit zwei abhängigen, im wesentlich parallel zueinander angeordneten Landebahnen ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf der ersten Landebahn ein erster elektronischer Führungsweg mit einem ersten Gleitpfadwinkel und einer ersten Aufsetzschwelle vorgesehen ist und daß auf der zur ersten Landebahn im wesentlichen parallelen zweiten Landebahn ein leicht erhöhter zweiter elektronischer Führungsweg mit einem steileren zweiten Gleitpfadwinkel und einer zweiten Aufsetzschwelle vorgesehen ist.
Wenn der Gleitpfadwinkel des ersten elektronischen Führungs- weges 3,0° beträgt, beträgt der steilere zweite Gleitpfadwin-
kel des zweiten elektronischen Führungsweges vorzugsweise 3,1°.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Aufsetzschwelle des zweiten elektronischen Führungsweges gegenüber der Aufsetzschwelle des ersten elektronischen Führungsweges in Landerichtung horizontal versetzt angeordnet ist. Damit wird ein Luftfahrzeug auf jedem der beiden elektronischen Führungswege zu einer eigenen Aufsetzschwelle auf der Landebahn geführt, wobei die zweite Aufsetzschwelle zu dem etwas höheren elektronischen Führungsweg mit dem etwas steileren Gleitpfadwinkel gehört. Sofern es die räumlichen Gegebenheiten des Flughafens zulassen, können beide elektronischen Führungswege auch zu einer einzigen Aufsetzschwelle auf einer Landebahn oder auf zwei etwa gleich angeordnete Aufsetzschwellen zweier im wesentlichen parallelen Landebahnen geführt werden.
Die dem ersten und/oder zweiten elektronischen Führungsweg zugeordneten Aufsetzschwellen einer Landebahn sowie die dazugehörigen Aufsetzzonen können in Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens optische Markierungen und/oder Befeuerungseinrichtungen aufweisen.
Die Sendeeinrichtung der erfindungsgemäßen Instrumentenlande- anläge weist für die PositionierSignale insbesondere einen Landekurssender, einen Gleitwegsender und einen Einflugzei- chensender auf, wobei jeder der elektronischen Führungswege senkrecht zueinander stehende vertikale (Landekursebene) und horizontale (Gleitwegebene) Komponenten aufweist. Zur Abstrahlung der Landekurskomponenten der Positioniersignale des ersten und/oder zweiten Führungsweges sind am Endbereich der Landebahn Landekurssendeantennen vorgesehen, die gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung seitlich zueinander versetzt ebenerdig nebeneinander angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Landekursεendeantennen hintereinander angeordnet, wobei die hintere Antenne insbesondere 1 bis 2 m erhöht ist. Wenn jeder der elektronischen Führungswege jeweils senkrecht zueinander stehende horizontale und vertikale Gleitweg- und Landekurskomponenten aufweist, können die üblichen Sende- und Empfangsgeräte sowie Anzeigeinstrumente auch für die Funknavigation des einen steileren Gleitpfadwinkel aufweisenden höheren zweiten elektronischen Führungsweg eingesetzt werden.
Zur Abstrahlung der Gleitwegkomponenten der Positioniersignale des ersten und/oder zweiten Führungsweges sind gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung seitlich zur Landebahn angeordnete erste und zweite Gleitwegesendeantennen vorgesehen.
Sowohl bei nur einer Landebahn als auch bei zwei oder mehreren abhängigen, im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Landebahnen können als elektronisches Navigationssystem für den Landeanflug entlang des ersten elektronischen Führungsweges und den Landeanflug entlang des zweiten elektronischen Führungsweges erfindungsgemäß zwei oder mehrere unabhängige Funknavigationssysteme vorgesehen sein. Die Funksignale können aber auch von einem einzigen Funknavigationssystem stammen, das für beide elektronischen Führungswege getrennte Signale aussendet.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Elemente für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen :
Fig. 1 in einer Seitenansicht eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Instrumentenlande- anläge für eine Landebahn mit einem ersten und einem zweiten elektronischen Führungsweg,
Fig. 2 in Draufsicht eine schematische Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Landebahn mit der erfindungs- gemäßen Instrumentenlandeanlage bei parallelen
Anfluggrundlinien und
Fig. 3 in Draufsicht eine schematische Darstellung einer Landebahn gemäß Fig. 2, jedoch mit gespreizten Anfluggrundlinien.
Die in der Fig. 1 dargestellte Instrumentenlandeanlage 1 dient dazu, einem Luftfahrzeug bei allen Sichtverhältnissen eine sichere Landung auf einer Landebahn 2 zu ermöglichen. Die Sendeeinrichtung 3 der Instrumentenlandeanlage 1 ist eine im VHF- und UHF-Bereich arbeitende Funknavigationsanlage. Deren Hauptkomponenten sind ein Landekurssender 4, ein Gleitwegsender 5 und ein Einflugzeichensender 6. Die den Landekurssender 4 enthaltende Landekursanlage liefert eine vertikale Kursebene und die den Gleitwegsender 5 enthaltende Gleitweganlage eine horizontale Gleitebene. Die Trägerfrequenzen von Landekurs- und Gleitwegsender werden mit niederfrequenten Signalen amplitudenmoduliert. Durch die Art der Antenneneinspeisung wird erreicht, daß beim Anflug auf die Instrumenten- landeanlage 1 rechts und unterhalb vom vorgeschriebenen Flugweg die eine Komponente und links und oberhalb des Leitstrahls die andere Komponente überwiegt. An Bord der Luftfahrzeuge wird nun die Differenz der Modulationsgrade gemessen und auf einem Kreuzzeigerinstrument durch einen vertikalen Zeiger für die Landekursebene und einen horizonta-
len Zeiger für die Gleitwegebene dargestellt. Im Idealfall liegt der Schnittpunkt beider Linien in der Mitte des Instrumentes. Die Einflugzeichensender 6 liefern zusätzlich noch Entfernungsinformationen, die eine Höhenkontrolle ermöglichen.
Die instrumentenlandeanlage 1 dient dem Landeanflug von Luftfahrzeugen 7 und 8 auf eine Aufsetzschwelle 9 bzw. 10 der Landebahn 2. Dabei werden mittels der Sendeeinrichtung 3 der Funknavigationsanlage Positioniersignale abgestrahlt, die einen der Landebahn 2 zugeordneten ersten elektronischen Führungsweg 11 und einen zweiten elektronischen Führungsweg 12 festlegen. Der Neigungswinkel des Gleitweges des ersten elektronischen Führungsweges 11 gegenüber der Ebene der Landebahn 2 legt den Gleitpfadwinkel α dieses Führungsweges fest, der in der Regel 3,0° beträgt. Gegenüber diesem Sollgleitwinkel von 3,0° weist der Gleitweg des zweiten elektronischen Führungsweges 12, der in einer größeren Höhe als der erste elektronische Gleitweg 11 verläuft, einen steileren Gleitpfadwinkel ß von 3,1° auf.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Aufsetzschwelle 10 des zweiten elektronischen Führungsweges 12 gegenüber der Aufsetzschwelle 9 des ersten elektronischen Führungsweges 11 in Landerichtung horizontal versetzt angeordnet. Die dem ersten elektronischen Führungsweg 11 und dem zweiten elektronischen Führungsweg 12 zugeordneten Aufsetzschwellen 9 und 10 der Landebahn 2 sowie die dazugehörigen Aufsetzzonen 13 und 13 weisen (nicht dargestellt) optische Markierungen und entsprechende Befeuerungseinrichtungen auf.
Die erfindungsgemäße Instrumentenlandeanlage 1 läßt sich auch bei Flughäfen mit zwei abhängigen, im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Landebahnen (nicht dargestellt)
einsetzen, wobei auf der ersten Landebahn ein erster elektronischer Führungsweg 11 mit einem ersten Gleitpfadwinkel α und einer ersten Aufsetzschwelle 9 vorgesehen ist und auf der zur ersten Landebahn in wesentlichen parallelen zweiten Landebahn ein leicht erhöhter zweiter elektronischer Führungsweg 12 mit einem steileren zweiten Gleitpfadwinkel ß und einer zweiten Aufsetzschwelle 10 vorgesehen ist.
In den Fig. 2 und 3 sind zwei Möglichkeiten der Platzierung der Landekurssender 4 dargestellt. In der in Fig. 2 dargestellten Anordnung sind die Landekurssendeantennen 15 und 16 am Endbereich der Landebahn 2 hintereinander aufgestellt, wobei die hintere Antenne 16 ca. 1 bis 2 m erhöht angeordnet ist, um eine freie Abstrahlung zu gewährleisten. Beide Landekurssendeantennen 15 und 16 strahlen in die gleiche Richtung. Die Anfluggrundlinien 17 und 18 sind identisch.
Die in Fig. 3 schematisch dargestellte Anordnung führt zu einer kreuzenden Abstrahlung der Landekurssendeantennen 19 und 20, wobei eine Spreizung der Anfluggrundlinien 21 und 22 stattfindet. Der Winkel der Spreizung wird durch geographische bzw. flugsicherungstechnische Kriterien bestimmt. Die Landekurssendeantennen 19 und 20 sind ebenerdig nebeneinander aufgebaut. Bei dem oben beschriebenen Parallelbahnsystem bringt die Spreizungslösung gemäß der Fig. 3 zusätzlich den Vorteil eines noch größeren horizontalen Abstandes bei Anflügen für verschiedene Landebahnen.
Als elektronisches Navigationssystem für den Landeanflug entlang des ersten elektronischen Führungsweges 11 und den Landeanflug entlang des zweiten elektronischen Führungsweges 12 können unabhängige Funknavigationssysteme vorgesehen sein. Es kann aber auch eine einzige Sendeeinrichtung 3 die Positionssignale für die beiden elektronischen Führungswege 11 und 12 gleichzeitig abstrahlen.
Auch wenn die Sendeeinrichtung 3 bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform das Luftfahrzeug 7 auf dem ersten elektronischen Führungsweg 11 mit einem ersten Gleitpfadwinkel α von 3,0° auf die erste Aufsetzschwelle 9 der Landebahn 2 führt und die Sendeeinrichtung 3 das nachfolgende zweite Luftfahrzeug 8 entlang des leicht erhöhten zweiten elektronischen Führungsweges 12 mit dem steileren zweiten Gleitpfadwinkel ß von 3,1° auf die auf der Landebahn nach hinten versetzt angeordnete zweite Aufsetzschwelle 10 führt, kann bei geeigneten geogra- phischen und flugtechnischen Gegebenheiten auch vorgesehen sein, daß die beiden elektronischen Führungswege 11 und 12 zwei nacheinander landende Luftfahrzeuge 7 und 8 auf eine einzige Aufsetzschwelle, insbesondere die Aufsetzschwelle 9, auf der Landebahn 2 führen.
Das durch die Instrumentenlandeanlage 1 ermöglichte Landeanflugverfahren für Luftfahrzeuge macht eine erhöhte Wirbelschleppenstaffelung für Landeanflüge überflüssig. Bei dem erfindungsgemäßen Landeanflugverfahren sollten Flugzeuge geringerer Gewichtskategorien zur Kapazitätssteigerung des
Flughafens stets hinter Flugzeugen höherer Gewichtskategorien auf dem höheren Gleitweg des zweiten elektronischen Führungsweges 12 geführt werden. Selbst wenn die Aufsetzschwelle 10 des zweiten elektronischen Führungsweges 12 auf einer Landebahn von etwa 4000 m gegenüber der Aufsetzschwelle 9 des ersten elektronischen Führungsweges 11 in Landerichtung nach hinten versetzt ist, so ist die verbleibende Restbahnlänge für landende Flugzeuge der Kategorien "M" und "L", wenn sie hinter Flugzeugen der Kategorie "H" geführt werden, mit etwa 3000 m immer noch mehr als ausreichend. Den Flugzeugen der Kategorie
"H", die auf dem ersten elektronischen Führungsweg 11 geleitet werden, steht weiterhin die volle Bahnlänge von beispielsweise 4000 m zur Verfügung.
Bezugszeichenliste:
1 Instrumentenlandeanlage
2 Landebahn
3 Sendeeinrichtung
4 Landekurssender
5 Gleitwegsender 6 Einflugzeichensender
7 erstes Luftfahrzeug
8 zweites Luftfahrzeug
9 Aufsetzschwelle (erster elektron. Führungsweg) 10 Aufsetzschwelle (zweiter elektron. Führungsweg) 11 erster elektronischer Führungsweg
12 zweiter elektronischer Führungsweg
13 Aufsetzzone
14 Aufsetzzone
15 Landekurssendeantenne 16 Landekurssendeantenne
17 Anfluggrundlinie
18 Anfluggrundlinie
19 Landekurssendeantenne
20 Landekurssendeantenne 21 Anfluggrundlinie
22 Anfluggrundlinie
α erster Gleitwinkel ß zweiter Gleitwinkel