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Navigation, Teil 3
Themenkreise
Flugnavigation: Kursarten, Bezugsnordrichtungen
Windeinfluß, Winddreieck
Navigationsrechner
Ziel- und Endanflüge, McCready-Theorie
Berlin, November 2003
René Brodmühler, Olaf Linsener
Bildquelle u. a.: Der PrivatflugzeugführerBand 4 A FlugnavigationWolfgang KührISBN: 3-921 270-10-31995
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Navigation, Teil 3
Gliederung
1. Kursarten
1.1 Bezugsnordrichtungen1.1.1 Missweisung (Variation)1.1.2 Deviation
1.2 Kursschema1.3 Windeinfluß1.4 Winddreieck
2. Navigationsrechner
3. Ziel- und Endanflüge
4. McCready Theorie
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1. Kursarten
Die KompassroseN
360°
S180°
O90°
W270°
NO45°NW
315°
SW225°
SO135°
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1. Kursarten
1.1 Bezugsnordrichtungen1.1.1 Missweisung
(Variation)
Der magnetische Nordpol liegt nicht auf dem geographischen Nordpol. Die magnetischen Feldlinien der Erde werden außerdem lokal abgelenkt. Beide Abweichungen zusammen ergeben die mittlere Missweisung (Variation), die in Form von Isogonen auf der Luftfahrtkarte angegeben sind.
Agone sind Linien mit der Missweisung 0°. Da sich der magnetische Nordpol bewegt, müssen die Karten ständig auf den neuesten Stand gebracht werden.
(+)
rwN
mwN
östliche Missweisung
(-)
rwNmwN
westliche Missweisung
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1. Kursarten
Bild 01: Östliche Missweisung
Der missweisende Kurs (mwK) ist bei östlicher Missweisung (Var) immer kleinerals der rechtweisende Kurs (rwK)
(+)
rwN
mwN
östliche Missweisung
KursliniemwK
rwK
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1. Kursarten
Bild 02: Westliche Missweisung
Der missweisende Kurs (mwK) ist bei westlicher Missweisung (Var) immer größer als der rechtweisende Kurs (rwK)
(-)
rwNmwN
westliche Missweisung
Kurslinie
mwK
rwK
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Konvention:
westliche Missweisung (-)östliche Missweisung (+)
(+)
rwN
mwN
östliche Missweisung
(-)
rwNmwN
westliche Missweisung
1. Kursarten
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1.2 Kursschema
Rechtweisender Kurs rwK
mwNrwN
Missweisende Kurs mwK
Kurschema: Beispiel:rwK 80°
- Mw - (-5°)
= mwK 85°
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1. Kursarten
1.1.2 Deviation
Die Deviation ist die durch das Magnetfeld des Flugzeugs verursachte Abweichung des Kompasses.Die im Flugzeug angebrachte Deviationstabelle gibt diese Werte in Abhängigkeit vom Steuerkurs an.
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Konvention:
westliche Deviation (-)östliche Deviation (+)
(+)
mwN
KN
östliche Deviation
mwNKN
westliche Deviation
1. Kursarten
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1. Kursarten
Begriffe und Abkürzungen:
Rechtweisender Kurs rwK: Winkel zwischen rechtweisend Nord und dem geplanten Kurs (Kartenkurs)
Variation (Ortsmissweisung) Mw: Winkel zwischen missweisend, magnetisch Nord und rechtweisend Nord (Ost positiv/ West negativ)
Missweisender Kurs mwK: Winkel zwischen magnetisch Nord und der geplanten Richtung über Grund
Rechtweisender Steuerkurs rwSK: Winkel zwischen geografisch Nord und der tatsächlichen Richtung über Grund
missweisender Steuerkurs mwSK: Winkel zwischen magnetisch Nord und der Vorausrichtung der Flugzeuglängsachse
Deviation DEV: Winkel zwischen missweisend Nord und Kompass Nord
Kompasskurs KK: Ergibt sich aus dem mwsK und der Berücksichtigung der Deviation
Kompasssteuerkurs KSK: ist gleich KK
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1.2 Kursschema
rwK 88° 88°- VAR - 4° O - (-4)°W
= mwK 84° 92°
- DEV - 2° O - (-2)°W
= KK 82° 94°
Wichtig: Östliche Ortsmissweisung positives VorzeichenÖstliche Deviation positives VorzeichenWestliche Ortsmissweisung negatives Vorzeichen Westliche Deviation negatives Vorzeichen
Achtung: alles noch ohne den Wind !!!!!!
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1.3 Windeinfluss
Hätten wir keine Bewegung der Luftmasse unserer Atmosphäre, so wäre die Navigation einfach:Der Pilot müsste „nur“ die Ortsmissweisung und die Deviation für die Berechnung seines Kurses berücksichtigen.Absolute Windstille ist jedoch besonders in der Höhe nur sehr selten anzutreffen, deswegen muß der Einfluss des Windes bei der Navigation berücksichtigt werden.
Bild 05: Rechtweisender Kurs bei Windstille
Wind
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1.3 Windeinfluss
Bild 07: Mißweisender Steuerkurs mit Windeinfluß
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1.3 Windeinfluss
Bild 06: Rechtweisender Steuerkurs mit Windeinfluss
l=Abdrift
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1.4 Winddreieck
Bild 09: Aufbau des Winddreiecks
Eine einfache Möglichkeit zur Ermittlung der zu fliegende Kurse ist die grafische Lösung durch Verwendung des Winddreiecks.
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1.4 Winddreieck
Beispiele: Winddreieck
Bild 11: Flugzeuge in Gegenrichtungen (Windeinfluss)
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1.4 Winddreieck
Bild 12: Flugzeuge auf Gegenkurs (Windeinfluss)
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1.4 Winddreieck
Bei der Vorbereitung eines Überlandfluges stehen uns immer folgende Navigationsdaten zur Verfügung:Kurs über Grund : TrackEigengeschwindigkeit: veWindgeschwindigkeit und Richtung: W/VMit Hilfe des Winddreiecks lässt sich der Abdriftwinkel ( l ) und daraus der zu fliegende Kurs ermitteln. (Abdriftwinkel ist gleich Vorhaltewinkel)
Bild 10: Ermittlung von Abdriftwinkel ( l ), Steuerkurs (sK) und Geschwindigkeit über Grund (vg) mit dem Winddreieck
A
l
W/V
Track
ve
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1.4 Winddreieck
1. Schritt: rwK (TC) eintragen
rwK=120°
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1.4 Winddreieck
2. Schritt: Wind eintragen1cm = 10kt1cm = 10km/h
rwK=120°
Wind: 030°/20kt
WSP = Windstillepunkt
WSP
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1.4 Winddreieck
3. Schritt: TAS eintragen; Abmessen ab WSP, Zirkelbogen1cm = 10kt1cm = 10km/h
rwK=120°
Wind: 030°/20kt
WSP = Windstillepunkt
WSP
TAS
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1.4 Winddreieck
4. Schritt: beschriften
rwK=120°
Wind: 030°/20kt
WSP = Windstillepunkt
WSP
V=TAS
l
rwSK=120°
V=GS
V=Wind
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Konvention:
Abdrift nach links (+)Abdrift nach rechts (-)
(+)
+l = linke Abdrift
rwK
(-l) = rechte Abdrift
1.3 Windeinfluss
rwKrwSKrwSK
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Wie komme ich nun auf den Kompasssteuerkurs (KSK) unter Berücksichtigung aller Einflüsse? Kursschema!!!
☺ Wind:
Abdrift n. re -
Abdrift n. li +
☺ Konventionen:
☺ Variation:
Ost (E) +
West (W) -
rwk 112°
± l -(15°)
rwsk 97°
- VAR -(+1°)
mwsk 96°
- DEV -(-2°)
KSK 98°
Kursschema
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1.2 Kursschema
Rechtweisender Kurs rwK
rwNmwN
Missweisende Kurs mwK
Kompasskurs KK
KN
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1.3 Windeinfluss
Wind tatsächlich
Wind Planung
Kompasssteuerkurs KK
Kartenkurs o. rwSK
Kurs über Grund
KN
mwNrwN
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2. Navigationsrechner
Teil 1
ScheibeTeil 2
ZungeTeil 3
Bild 13: Holtkampschieber ( Navigationsseite, die Vorderseite ist der Endanflugrechner )
2. Navigationsrechner ( am Beispiel einer einfachen Ausführung: Rückseite des Holtkampschiebers
Um das Zeichnen des Winddreiecks während des Fluges zu ersparen kann man sich des Navigationsrechners bedienen. Der Holtkamp Navigationsschieber) besteht aus:
Teil 1: Einer Klarsichtscheibe mit konzentrischen Kreisen, deren Radien der mittleren Reisegeschwindigkeit ve entsprechen. Die Richtung der waagerechten Mittellinie gibt an, wo der rechtweisende Kartenkurs rwK von Teil 2 eingestellt werden muss.
Teil 2: Eine durchsichtige, drehbare Scheibe, die konzentrisch auf der Klarsichtscheibe befestigt ist. Diese Rundscheibe ist als Kompassrose mit 360° eingeteilt.
Teil 3: Ein Schieber, der unter den Teilen 1 und 2 waagerecht verschoben werden kann. Der Schieber besitzt eine Nulllinie und eine Aufteilung für die Geschwindigkeit über Grund ve.
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2. Navigationsrechner
Anwendung zur Berechnung des Winddreiecks
Zur Berechnung eines Winddreiecks wird folgendermaßen vorgegangen: Die Radialstrahlen von Teil 1 legen mit seinen Geschwindigkeitskreisen den Steuerkursvektor fest (rwSK ve). Die Radialstrahlen von Teil 2, zusammen mit den Geschwindigkeitskreisen, legen den Windvektor fest ( W, vw). Die horizontalen Hilfslinien des Teils 3 legen, zusammen mit den Geschwindigkeitsgeraden , den Grundvektor ( rwgk, TT ) fest.
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2. Navigationsrechner
Beispiel:
Gegeben sind:
Kartenkurs rwK (TC) = 240°mittl. Reisegeschw. Ve (TAS) = 70 km/hWind W/vw,(WD/WS) = 190°/16kts (=30 km/h)Ortsmißweisung OM (var) = 4° westAblenkung Dev (dev) = -3°
Gesucht sind:Kompaßsteuerkurs KSK (CH) = ?Grundgeschwindigkeit vg (GS) = ?Gegenwindkomponente (TWC) = ?
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2. Navigationsrechner
Lösung
Wir drehen die Kreisscheibe Teil 2 so, daß die Gradzahl des Kartenkurses (240°,) auf der mittleren waagerechten Linie des Schiebers liegt.Dann wird auf der Kreisscheibe der Schnittpunkt A zwischen dem 190° Radius (Windrichtung) und dem Geschwindigkeitskreis (30 km/h) festgehalten.Jetzt wird die Zunge (Teil 3) des Schiebers so verschoben, daß die Nullinie unter dem Punkt A verläuft.Vom Punkt A nach links zum Geschwindigkeitskreis 70 km/h (Reisegeschw.) erhalten wir Punkt B.
(TC) = 240°
(TAS) = 70 Km/h
(WD/WS) = 190°/16kts (=30 km/h)
AB
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2. Navigationsrechner
OM (var) = 4° west
Dev (dev) = -3°
KSK (CH) = ?
(GS) = ?
(TWC) = ?
Die Richtung 0-B lesen wir an der Gradskala der Kreisscheibe mit 221° ab. Dies ist der rwSK (TH). Im Kopf ausrechnen müssen wir:KSK= rwSK - OM - dev
221 - (-4) - (-3)221 + 4 + 3
= 228°Vom Punkt B gehen wir senkrecht nach unten und lesen an den klein geschriebenen Geschwindigkeitswerten die Reisegeschwindigkeit über Grund ab.vg = GS = 47 km/hDie Gegenwindkomponente TWC (Track wind component) ist die Differenz zwischen der Reisegeschw. und der Geschwindigkeit über Grund.TWC = 70 - 47 = 23 km/hDiese müssen wir beim Endanflug berücksichtigen.
B A
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3. Ziel- und Endanflüge
3.1. Der Endanflugrechner ( Beispiel: Holtkampschieber)Da während eines Überlandfluges und insbesondere während eines Wettbewerbsfluges in aller Regel gerade im Endanflugteil die fliegerischeLeistungsfähigkeit des Piloten stark strapaziert wird, ist es ratsam, sich bei der Berechnung der notwendigen Abflughöhe einer Rechenhilfe zu bedienen.Basis für derartige Schieber ist die Flugleistungspolare des Flugzeugs. Der Holtkampschieber sieht verschiedene Zungen für die unterschiedlichen Flugzeugtypen vor.
Platzdistanz 36 km
Gleitflughöhe 940 m
0.5 m steigen10 km/h Rückenwind
Abflughöhe 940m +300m Sicherheit
Bild 15: Holtkamp-Endanflugrechner
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3. Ziel- und Endanflüge
Bild 16: Flugzeugpolare ASK 21
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3. Ziel- und Endanflüge
Bild 17: Endanflug unter Windeinfluss
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3. Ziel- und Endanflüge
Bild 18: Beispiel einer Polaren mit zeitoptimalem Zielanflug
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3. Ziel- und Endanflüge
Bild 19: Instrumentenanzeige: Streckenoptimaler bzw. geschwindigkeitsoptimaler Gleitflug
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3. Ziel- und Endanflüge Flugzeitverlängerung in %
Flu
gzeit
verl
änge
rung
in
%
Bild 20: Einfluss der Einstellungsgenauigkeit der Mc Cready Werte
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Bild 21: Vergleich unterschiedlicher Mc Cready Einstellungen
3. Ziel- und Endanflüge
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Zur nächsten Veranstaltung möglichst folgendes mitbringen:
ZirkelGeodreieckICAO Karte, wenn möglichPapierBleistiftGeduldAufmerksamkeit
!!!!
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Navigation, Teil 3
Nun ist`s erst einmal genug für
heute…