In der vorliegenden Arbeit werden Anflugverfahren untersucht, die auf Satellitennavigation beruhen. Grundlage für diese Verfahren ist ein Ground Based Augmentation System (GBAS), durch das u.a. die Positionsgenauigkeit und die Integrität der Positionsinformation an Bord eines anfliegenden Luftfahrzeugs erhöht werden können. Durch die Aussendung von Referenz-Anflugpfaden (Final Approach Segment, FAS) stellt ein GBAS ein GNSS Landing System (GLS) dar, mit dem Präzisionsanflüge (Landeanflüge mit horizontaler und vertikaler Führung) durchgeführt werden können. Bei den hier untersuchten Verfahren handelt es sich um GLS-basierte Steilanflüge. Sie besitzen im Endteil eines Landeanflugs einen größeren Gleitpfadwinkel als üblich (4.0° - 5.5° anstelle von 2.5° - 3.5°). Ein GLS ermöglicht die Aussendung mehrerer Referenz-Anflugpfade für ein Landebahnende. In dieser Arbeit wird untersucht, wie sich mehrere Referenz-Anflugpfade mit verschieden steilen Gleitpfadwinkeln in bestehende Strukturen integrieren lassen, wie hoch die Akzeptanz der Piloten gegenüber solchen Verfahren ist und welche flugtechnische Genauigkeit bei den Steilanflügen mit aktueller Ausrüstung bzw. mit aktuell eingesetzten Luftfahrzeugen erreicht werden kann. Dazu werden die Ergebnisse von flugtechnischen sowie arbeitspsychologischen Untersuchungen im Simulator und aus realen Flugversuchen dargestellt. Zuvor werden die Grundlagen für gängige Landesysteme sowie die generelle Entwicklung von Anflugverfahren und die Erstellung, die Kartierung und die Implementierung der hier entwickelten Verfahren vorgestellt. Anflugverfahren mit durchgängigen, steilen Gleitpfadwinkel bringen Operationelle Probleme mit sich. Sie besitzen z.B. größere Entscheidungshöhen, um den größeren Höhenverlust beim Durchstarten auszugleichen. Dieser entsteht durch die erhöhte Sinkgeschwindigkeit während eines Steilanflugs. Um die Entscheidungshöhe zu bestimmen, muss eine Neubetrachtung der Hindernisse im Bereich des Referenz-Anflugpfads durchgeführt werden. Zusätzlich sind einige Luftfahrzeugtypen flugtechnisch nicht in der Lage, durchgängige Steilanflüge durchzuführen. Um diese Einschränkungen zu umgehen, werden in dieser Arbeit Verfahren vorgestellt, die zwei Gleitpfadwinkel im Endsegment eines Präzisionsanflugs besitzen Dabei findet ein Übergang von einem steileren auf einen, dem Standard entsprechenden, Gleitpfadwinkel statt Grundlage für diese Verfahren ist ebenfalls ein GLS, das die Konstruktion solcher Sollanflugwege erlaubt. Die Anflugverfahren wurden mittels Flugversuchen, deren Ergebnisse in dieser Arbeit vorgestellt werden, validiert Abschließend wird ein Fazit gezogen sowie ein Ausblick auf weitergehende Aspekte der Forschung an diesen Verfahren gegeben.
In this thesis approach procedures that are based on satellite navigation are being examined. Foundation of this procedures is a Ground Based Augmentation System (GBAS) that enables an approaching aircraft to augment the position accuracy and the integrity of the positioning information onboard. Through the transmission of reference approach paths a GBAS represents a GNSS Landing System (GLS) that allows the execution of precision approach procedures (approaches with horizontal and vertical guidance). The investigated procedures are steep approaches based on GLS. They feature an increased glide path angle than usual (4.0° - 5.5° instead of 2.5° - 3.5°) in the final segment of the approach. A GLS supports the transmission of multiple reference approach paths for a single runway end. This work examines how multiple reference approach paths with different steep glide path angles can be integrated into existing air traffic management structures, how pilots accept these procedures and which flight technical accuracy can be achieved during steep GLS approaches with current equipment and aircraft. To be able to do so, the results of investigations regarding flight technical accuracy and human factors within simulated and real flight trials are evaluated. Beforehand, the basics for current landing aids, the design and development of approach procedures in general and the creation, the charting and the implementation of the approach procedures developed here will be described. Approach procedures with a continuous steep glide path angle hold some operational issues. For instance, they induce a greater decision hight to compensate the bigger hight loss during a go around. The hight loss is increased due to the increased vertical velocity during a steep approach. The determine the decision height the obstacles in the approach sector have to be reconsidered. Furthermore, some types of aircraft are not capable of executing steep approaches in terms of flight technical limitations. To avoid these shortcomings of steep approaches with a continuous glide path angle additional approach procedures that consists of two segments with two different glide path angles are introduced in this work. They obtain a transition from a steeper glide path angle in the beginning to a standard glide path angle in the second segment. These approaches are also based on GLS that enables the creation of this type of approach. These segmented steep approaches were validated during flight trials. The results are presented in this thesis Finally the work is concluded and an outlook on further research is given.
Entwicklung und Validierung flexibler, satellitengestützter Präzisionsanflugverfahren
2012
202 Seiten, 86 Bilder, 27 Tabellen, 102 Quellen
Theses
German