Masterclass Low Visibility Operations, Teil 3

Was ist das Instrumentenlandesystem (ILS)?

Das Instrumentenlandesystem (ILS) ist eine ausgefeilte Navigationshilfe, die dafür sorgt, dass Flugzeuge im Endanflug auf die Piste auf dem richtigen Anflugweg bleiben, besonders wenn das Wetter die Sicht stark einschränkt. Ob dichter Nebel, starker Regen oder Schnee: Das ILS liefert eine präzise laterale (seitliche) und vertikale (Höhen-)Führung, sodass Piloten auch dann sicher landen können, wenn sie die Piste womöglich erst im letzten Moment sehen.

Das System besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem Localizer für die laterale Führung und dem Gleitweg (Glide Slope) für die vertikale Führung. Beide arbeiten zusammen, damit das Flugzeug auf dem richtigen Weg bleibt und im richtigen Winkel sinkt, auch bei geringer Sicht.

Der Localizer: laterale Navigation

Der Localizer sorgt für die laterale Navigation, indem er das Flugzeug entlang der Pistenmittellinie führt. Dieser Teil des Systems strahlt zwei Funksignale ab, eines mit 90 Hz und eines mit 150 Hz moduliert, und zwar von einer Antennenanlage am Boden, die meist am gegenüberliegenden Ende der Piste steht. Die beiden Signale werden von dicht nebeneinander liegenden Antennen gesendet, die jeweils einen schmalen Strahl erzeugen. Ein Strahl ist leicht nach links von der Pistenmittellinie ausgerichtet, der andere leicht nach rechts.

Während sich das Flugzeug der Piste nähert, vergleicht sein Localizer-Empfänger die Stärke dieser beiden Signale. Werden beide gleich stark empfangen, ist das Flugzeug auf die Pistenmittellinie ausgerichtet. Sind die Signale ungleich, liegt das Flugzeug neben der Mitte, und der Pilot kann entsprechend korrigieren.

Ein typischer Localizer bietet eine Abdeckung bis 25 nautische Meilen innerhalb von 10° beiderseits der Pistenmittellinie. Diese Reichweite nimmt allmählich ab, je weiter sich das Flugzeug von der Mittellinie entfernt. Systeme mit erweiterter Reichweite, hauptsächlich in den USA und Kanada im Einsatz, können eine größere Abdeckung bieten.

Der Gleitweg: vertikale Navigation

Der Gleitweg (Glide Slope) ist eine entscheidende Komponente des Instrumentenlandesystems (ILS), die dem Flugzeug im Anflug die vertikale Führung liefert. Während der Localizer dafür sorgt, dass das Flugzeug seitlich auf die Piste ausgerichtet bleibt, steuert der Gleitweg die vertikale Komponente des Anflugs und hilft, einen sicheren Sinkwinkel einzuhalten. Der richtige Gleitweg sorgt dafür, dass das Flugzeug mit optimaler Rate sinkt, weder zu steil noch zu flach, und vermeidet so die Gefahren eines zu großen Höhenverlusts wie auch einer verzögerten Landung.

Der Gleitwegsender strahlt entlang des Anflugwegs zwei unterschiedliche Funksignale ab. Diese Signale erzeugen einen präzisen vertikalen Pfad, der das Flugzeug zur Piste führt. Bei einem typischen ILS beträgt der Gleitwinkel etwa 3°, was für die meisten Verkehrsflugzeuge als ideal gilt. Dieser Winkel sorgt für einen gleichmäßigen, effizienten und sicheren Sinkflug zur Landung. Je nach den Anforderungen eines Flughafens oder dem umgebenden Gelände kann der Gleitwinkel jedoch etwas abweichen.

Ist das Flugzeug auf dem richtigen Gleitweg, sinkt es gleichmäßig entlang des festgelegten Pfads. Die Signale des Gleitwegsenders sollen das Flugzeug auf Kurs halten und einen zu steilen Sinkflug ebenso verhindern wie einen Anflug, der zu lange dauert. Piloten müssen in dieser Phase aufmerksam bleiben und den Signalen folgen, um die Piste sicher im richtigen Winkel zu erreichen.

Falsche Gleitwegsignale: die Risiken und wie man Fehler vermeidet

Auch wenn der Gleitweg ein zuverlässiges und genaues System ist, sind falsche Gleitwegsignale ein reales Problem und ein erhebliches Sicherheitsrisiko bei Instrumentenanflügen. Diese falschen Signale können das Flugzeug dazu verleiten, auf einem falschen Pfad zu sinken. Ein falscher Gleitweg mit steilerem Winkel, etwa 9°, könnte das Flugzeug zum Beispiel zu schnell sinken lassen und zu gefährlichen Situationen führen, bis hin zum Risiko eines Controlled Flight Into Terrain (CFIT).

Falsche Gleitwegsignale entstehen meist durch Störungen, Gerätefehler oder fehlerhafte Signalausbreitung. Sie können auftreten, wenn es ein Problem mit der Bodenanlage gibt, etwa eine Dejustierung oder Störung der Gleitwegantenne, oder wenn sich das Flugzeug außerhalb des Bereichs des echten Gleitwegsignals befindet, aber trotzdem ein verzerrtes Signal empfängt. In seltenen Fällen kann ein falscher Gleitweg oberhalb des korrekten Anflugwegs auftreten, sodass das Flugzeug irrtümlich diesem fehlerhaften Signal folgt. In solchen Fällen müssen Piloten besonders vorsichtig sein, da Autopilotsysteme unbeabsichtigt auf einen falschen Gleitweg aufschalten können, was die Lage zusätzlich erschwert.

Um das Risiko zu minimieren, einem falschen Gleitweg zu folgen, sollten Piloten eine Reihe von Vorsichtsmaßnahmen treffen:

• Regelmäßige Cross-Checks: Piloten sollten Höhe, Fahrt und Anflugkarte laufend gegenprüfen. Die Anflugkarte gibt den korrekten Gleitwinkel an, und regelmäßige Checks bestätigen, dass das Flugzeug wie erwartet sinkt.
• Sinkrate überwachen: Wer die Sinkrate des Flugzeugs genau überwacht, erkennt schnell, ob es zu schnell oder zu langsam sinkt. Bei jeder Abweichung sollte geprüft werden, ob das Flugzeug wirklich auf dem Gleitweg liegt.
• Den Autopiloten im Blick behalten: Piloten sollten auf das Verhalten des Autopiloten achten, besonders beim Anflug in Bedingungen mit geringer Sicht. Autopilotsysteme können auf das falsche Signal aufschalten, wenn sie nicht sorgfältig überwacht werden.

Key takeaway: Falsche Gleitwegsignale können im Anflug ein ernstes Risiko darstellen und zu einem unsicheren Sinkflug führen. Piloten sollten wachsam bleiben, ständig mit ihren Anflugkarten abgleichen, die Sinkraten überprüfen und mögliche Probleme mit dem Autopiloten im Blick behalten. Mit Aufmerksamkeit und soliden Verfahren lassen sich die Risiken falscher Gleitwege verringern.

Genauigkeit und Grenzen des ILS

1. Signalgenauigkeit und Reichweitengrenzen

Das ILS liefert eine sehr genaue laterale (1 bis 2 Grad) und vertikale (0,5 bis 1 Grad) Führung, seine Reichweite ist jedoch begrenzt. Der Localizer ist innerhalb von 25 nautischen Meilen nutzbar, der Gleitweg typischerweise innerhalb von 10 nautischen Meilen. Außerhalb dieser Bereiche wird das Signal unzuverlässig, und Piloten sollten sich ihrer Position relativ zur Piste bewusst bleiben.

2. Störungen durch äußere Einflüsse

Wetter wie starker Regen oder Gewitter kann ILS-Signale abschwächen oder verzerren. Funkstörungen durch Geräte in der Nähe können das Signal ebenfalls verschlechtern und zu falscher Führung führen. Piloten müssen die ILS-Anzeigen sorgfältig überwachen, besonders bei schlechtem Wetter oder möglichen Störungen.

3. Mehrwegeffekte (Multipath)

Mehrwegstörungen entstehen, wenn ILS-Signale an Gebäuden oder Gelände reflektiert werden, was zu verzerrten oder verzögerten Signalen führt. Flughäfen versuchen dies durch eine geeignete Platzierung der Antennen zu verhindern, Piloten sollten aber in Bereichen mit viel Bebauung oder ausgeprägtem Gelände vorsichtig bleiben.

4. Gerätefehler

ILS-Anlagen können ausfallen oder falsch kalibriert sein, was zu Fehlausrichtung und ungenauen Signalen führt. Besteht der Verdacht auf eine Störung, sollten Piloten ihre Instrumente gegenprüfen und bereit sein, einen Fehlanflug einzuleiten oder auf andere Verfahren umzusteigen.

5. Gelände und Flughafenkonfiguration

An Flughäfen im Gebirge oder mit ungewöhnlicher Pistenanordnung können ILS-Signale durch Gelände oder Hindernisse beeinflusst werden. Piloten sollten die Geländeinformationen auf den Anflugkarten kennen und an verkehrsreichen Flughäfen auf ausreichende Abstände zwischen parallelen ILS-Anlagen achten.

ILS Critical Area und Sensitive Area

Damit die ILS-Signale ungestört bleiben, sind um die Localizer- und Gleitwegantennen strikte Schutzbereiche festgelegt. Diese sind in Critical und Sensitive Areas unterteilt.

Critical Area

Die ILS Critical Area ist der am stärksten geschützte Bereich um die Antennen, den Flugzeuge und Fahrzeuge während des ILS-Betriebs freihalten müssen. Gelangt ein Objekt, insbesondere ein Fahrzeug, in diesen Bereich, kann es die Signale stören und zu einer ungenauen Führung des Flugzeugs führen. Damit das ILS einwandfrei funktioniert, werden diese Critical Areas strikt durchgesetzt.

Ein Flugzeug hat die ILS Critical Area passiert, wenn es auf dem Rollweg einen festgelegten Punkt passiert, an dem die Befeuerung von abwechselnd gelb und grün auf durchgehend grün wechselt.

Sensitive Area

Außerhalb der Critical Area liegt die ILS Sensitive Area, ein größerer Bereich, in dem die Bewegungen von Flugzeugen und Fahrzeugen ebenfalls geregelt werden, damit sie die ILS-Signale nicht stören. Sie wird nicht ganz so streng kontrolliert wie die Critical Area, stellt aber dennoch sicher, dass große Objekte keine Störungen verursachen. Rollende Flugzeuge könnten die Signale beispielsweise verzerren, daher kann ATC in diesen Bereichen die Abstände zwischen den Flugzeugen vergrößern.

Flugsicherung und ILS-Betrieb

Die Flugsicherung (ATC) spielt eine entscheidende Rolle beim ILS-Betrieb, besonders bei geringer Sicht. ATC ist dafür verantwortlich, dass Flugzeuge und Fahrzeuge die ILS Critical und Sensitive Areas freihalten, damit die Signale nicht gestört werden. Bei eingeschränkter Sicht kann ATC zudem die Abstände zwischen den Flugzeugen vergrößern, damit die ILS-Signale stabil bleiben.

Neben der Überwachung dieser Schutzbereiche arbeitet ATC eng mit den Piloten zusammen, um sicherzustellen, dass das ILS einwandfrei funktioniert. Gelangt zum Beispiel ein Fahrzeug oder Flugzeug versehentlich in die ILS Sensitive Area, kann ATC eine Staffelung zu anderen Flugzeugen anordnen, selbst wenn das Wetter keine Low Visibility Procedures erfordert.

Auch die Piloten tragen Verantwortung für stabile ILS-Signale. Bei geringer Sicht sollten sie zusätzlichen Abstand zu anderen Flugzeugen anfordern, wenn sie der Meinung sind, dass dies die Genauigkeit der ILS-Signale sichert.

Key takeaway: ATC und Piloten arbeiten Hand in Hand, um die Integrität des ILS-Betriebs zu wahren und sichere Landungen zu gewährleisten, besonders wenn die Sicht eingeschränkt ist.