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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”O
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 1000GND
2500GND
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 einen imaginären nicht im Drehpunkt liegenden Schwerpunkt zum Ausgleich der Inklination 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
Navigation 04/11/23 Frank-Peter Schmidt-Lademann
030 060 090 120 150 180 210 240 270 300 330 360+05 +04 +03 000 000 -04 -05 -03 -02 000 000 +03