Flugnavigation
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Die Flugnavigation befasst sich mit der planmäßigen Bewegung von Luftfahrzeugen im Raum, einschließlich theoretischer Grundlagen, Planung und Durchführung.
Jedes Fluggerät, ob Ballon, Segelflugzeug, Motorflugzeug oder Jet bewegt sich mit einer ihm eigenen Geschwindigkeit im dreidimensionalen Raum. Daher muss der Pilot, um sicher zu navigieren, folgende fünf Bestimmungen durchführen können:
1. vertikale Ortung, 2. horizontale Ortung, 3. Positionsbestimmung, 4. Geschwindigkeitsfeststellung, 5. Fluglagebestimmung
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Vertikale Ortung
Mit zunehmender Höhe sinkt der Luftdruck. Ein barometrischer Höhenmesser an Bord eines Flugzeugs kann daher zur Feststellung der Flughöhe (Altitude) dienen. Vor dem Start muss dafür der aktuelle Luftdruck des Flughafens und dessen Höhe über Meeresspiegelniveau (Elevation) auf der Eichskala des Höhenmessers eingestellt werden.
Der Funkhöhenmesser stellt zusätzlich die Höhe des Flugzeugs über dem Boden (Height) fest. Dabei wird ein Funksignal vom Flugzeug zum Boden abgestrahlt, von diesem reflektiert und vom Flugzeug wieder empfangen. Aus der Laufzeit des Funksignals lässt sich die Höhe bestimmen. Eine verwertbare Anzeige erhält man allerdings nur über ebenem Terrain (z.B. dem Meer), da sich Unebenheiten am Boden auf die Anzeige auswirken.
Zur Bestimmung der Steig- oder Sinkgeschwindigkeit des Flugzeuges dient das Variometer. Hier ist die Druckdifferenz der Luft beim Steig- oder Sinkflug das Mass für die Vertikalgeschwindigkeit.
Horizontale Ortung
Der künstliche Horizont zeigt dem Piloten, ob und wie stark seine Maschine entlang der Längs- und Querachse geneigt ist. Die Position der Horizontlinie zur Richtmarkierung entspricht dem tatsächlichen Horizont. Die Kursbestimmung wird mittels Magnetkompass oder kompassgeführtem Kurskreisel durchgeführt.
Positionsbestimmung
In den Anfängen der Fliegerei wurde auf Sicht geflogen. Kirchtürme, Berge und andere Peilpunkte dienten zur Bestimmung der Position. Das war in der Fliegersprache unter Franzen bekannt. In Fluggeräten mit elektrischer Stromversorgung wird heute die Funkortung angewendet. Durch die Anpeilung mehrerer Sender mit einer Richtantenne lässt sich der genaue Kurs des Flugzeugs bestimmen.
Völlig unabhängig von äusseren Signalen ist die Trägheitsnavigation. Vor dem Start wird die exakte Lage des Flugzeugs (Höhe über NN, Richtung, geographische Länge u. Breite) in den Bordcomputer eingegeben. Drei Beschleunigungsmesser messen jede Beschleunigung und somit den Kurs oder die Geschwindigkeitsänderung. Ein Computer errechnet aus den Daten die Anzeige auf dem Display.
Die exakteste Art der Positionsbestimmung gelingt mittels Satellitennavigation (GPS, GLONASS oder Galileo). Über Anpeilung von mehreren Satelliten lässt sich die eigene Position bis auf wenige Meter genau feststellen.
Geschwindigkeitsfeststellung
Es ist zu unterscheiden zwischen
- der Windgeschwindigkeit nach Grösse und Richtung,
- der Geschwindigkeit relativ zur umgebenden Luft und
- der Geschwindigkeit über Grund.
Die Grösse der Windgeschwindigkeit (Knoten) und die Windrichtung wird vom meterologischen Dienst zur Verfügung gestellt. Diese sind bei der Flugplanung zu berücksichtigen.
Die Bestimmung der Geschwindigkeit von Flugzeugen relativ zur umgebenden Luft geschieht über Staudruckmessung mit dem Fahrtmesser. Die Differenz zwischen Gesamtdruck (Luftdruck + Druck durch die Bewegung des Flugzeuges relativ zur Luft) und statischem Druck (Luftdruck) wird gemessen und angezeigt (IAS, Indicated Airspeed).
Die Geschwindigkeit über Grund (GS, Groundspeed) kann man aus der so gewonnenen Geschwindigkeit sowie der Windgeschwindigkeit und Windrichtung errechnen.
Fluglagebestimmung
Die Feststellung der Fluglage ist bei normalen Wetterbedingungen am Tage mit Sichtkontrolle zum Boden kein Problem. Unter IFR-Bedingungen (Fliegen nach Instrument Flight Rules) gestaltet sich die Überwachung der Fluglage schwieriger, ist aber essentiell notwendig. Dabei zeigt der künstliche Horizont die Fluglage relativ zur Erdoberfläche an.
