Flugzeug mit Kondensstreifen am Himmel | © Linz Airport
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Luftfahrt Knowhow

Flugrouten: So navigieren Flugzeuge über den Himmel

Bei einem Blick aus dem Flugzeugfenster sieht man die unsichtbaren Straßen, auf welchen sich Flugzeuge bewegen, nicht. Scheinbar vollkommen frei und losgelöst navigieren sie über den Himmel. Doch wie erreichen Flugzeuge dennoch sicher ihren Zielflughafen, ohne auf dem Weg mit den anderen Flugzeugen zu kollidieren oder sich über dem Meer zu „verfliegen“? In diesem Blog gehen wir diesen spannenden Fragen ausführlich nach.


 Luftstraßen über den Wolken

Ganz so frei und losgelöst ist Fliegen nicht. Auch wenn Luftstraßen optisch nicht sichtbar sind, sind diese von Kreuzungspunkt zu Kreuzungspunkt mittels sogenannter Funkfeuer am Boden genau definiert. Damit gewährleistet ist, dass eine gewünschte Flugroute auch frei ist, muss diese im Vorhinein geplant und genehmigt werden.

Der Weg eines Flugzeugs

Bereits nach dem Abheben folgt ein Flugzeug einer vorbestimmten Flugroute (Departure Route) bis zu einem sogenannten Transition Point (Übergangspunkt), der den Eintritt in den Luftraum zu den unsichtbaren Luftstraßen definiert. Von dort navigieren die Piloten von Punkt zu Punkt, bis sie ihren Zielort erreichen.

 

Navigation auf Flugrouten: Gestern – Heute – Morgen

Diese Navigationspunkte werden vor dem Start in den Bord-Computer eingegeben und das abgeflogene Routing von Fluglotsen kontrolliert und überwacht. Die Navigation im Flugzeug muss kontinuierlich gut funktionieren und darf keinesfalls irgendwann zu anderen Punkten springen oder ausfallen. Da die Satellitennavigation über die Jahre immer genauer und zuverlässiger wurde, wird heute auch GPS zur Positionsbestimmung herangezogen. Lange Zeit hat man sich in der Flugzeugnavigation allerdings ausschließlich anders orientiert.

Die Grundlage der Flugzeugnavigation

Die Grundlage der Navigation bilden sogenannte Trägheitsnavigationssysteme (IRS). Im Grunde bestehen diese aus Kreiseln und Sensoren. Durch die hochpräzise Messung können Veränderungen in der Position aufgezeichnet werden. Das Problem dabei ist, dass dieses System nur die Veränderung zur Anfangsposition zeigen kann und nicht darstellt, wo es sich gerade exakt befindet. Es wird lediglich die neue Position aufgrund der alten berechnet. Beim kleinsten Rechenfehler entstehen Folgefehler, die zu massiven Abweichungen führen können. Von Zeit zu Zeit muss dieses System also gestützt und überprüft werden.

Von Funkfeuer zu Funkfeuer

Über viele Jahre hinweg und auch heute noch stellen am Boden installierte Funkfeuer diese Stützpunkte dar. Die einfachste Form waren ungerichtete Sender (NDB). Diese konnten geortet, überflogen und somit die Position wieder aktualisiert werden. Diese Ortung funktioniert ähnlich einem Kompass, dessen Nadel immer Richtung Norden zeigt. Dem Flugzeug wird also die Richtung zum Sender angezeigt, aber nicht die genaue Entfernung. Genauer wurde dies mit den gerichteten Drehfunkfeuern (VOR), welche auch jegliche Abweichungen zum Kurs anzeigen können. Mithilfe dieser Stützpunkte wurde dann über die vorgegebene Route navigiert. Doch erst die Einführung von Entfernungsmessanlagen (DMEs) konnte den Piloten an Bord anzeigen, wie weit sie von einem Funkfeuer entfernt sind. Dies war viel genauer als die Kreuzpeilung zweier Drehfunkfeuer. In den 1980er Jahren war die Technik der Trägheitsnavigationssysteme bereits so ausgefeilt, dass mithilfe der Daten der Entfernungsmessanlagen die Position genau aktualisiert werden konnte und dafür nicht mehr direkt über ein Funkfeuer geflogen werden musste.

GPS-Unterstützung und die Möglichkeit für Abkürzungen

An dieser Art von Navigation mit Trägheitsnavigationssystemen und Entfernungsmessern, zu den entsprechenden Funkfeuern am Boden, hat sich im Grunde nicht viel geändert. Die immer zuverlässigeren GPS-Daten werden heute zusätzlich genutzt, um die Positionen noch exakter zu bestimmen und in besonderen Fällen unabhängiger navigieren zu können. So werden Abkürzungen möglich, wofür jedoch eine Genehmigung der Fluglotsen am Boden eingeholt werden muss. Dadurch können beispielsweise Ecken in Luftstraßen abgekürzt oder Gewittertürme leichter umflogen werden. Das führt zu einem angenehmeren, sichereren Flug und belastet auch die Umwelt weniger, da Treibstoff gespart und Emissionen reduziert werden.

Single European Sky

Mit einem Blick in die Zukunft wird heute nicht nur auf technische Fortschritte geachtet, sondern auch auf optimierte Flugrouten und eine einfachere, länderübergreifende Struktur. Aktuell ist der Luftraum über Europa stark unterteilt. Dieser Umstand stellt immer wieder ein Hindernis in der Routenplanung dar. Seit 1990 arbeitet die EU an Projekten zu einem einzigen effizienten Luftraum über Europa (Projekt Single European Sky). So könnte einfacher navigiert und im Falle von Luftraumsperren leichter reagiert werden. Durch solcherart optimierte Routen könnten hunderttausende Tonnen Kerosin gespart und dementsprechend weniger CO2 ausgestoßen werden. Derzeit gibt es eine Vielzahl von Sektoren mit unterschiedlichen Regularien, wie beispielsweise ein freier Luftraum über Skandinavien oder unterschiedliche Grenzwerte von Asche in der Luft, was bei vergangenen Vulkanausbrüchen zu einem Fleckenteppich von Freigaben und Sperren geführt hat.

 Sicherheit im Luftverkehr

Die Sicherheit der Piloten und Passagiere spielt in der Flugzeugnavigation und Flugroutenplanung eine entscheidende Rolle. Nicht nur bei Vulkanausbrüchen müssen bestimmte Lufträume gesperrt werden.

 Sperrgebiete

Jegliche Krisengebiete werden von der internationalen Zivilluftfahrtorganisation (ICAO) überwacht und bewertet. Aufgrund dieser Bewertung können Empfehlungen zur Vermeidung des jeweiligen Gebiets oder auch zur Sperrung durch die nationalen Behörden ausgesprochen werden. Doch selbst wenn die nationalen Behörden den Luftraum trotz der Empfehlung offen halten (wie aktuell in Afghanistan der Fall), werden solche Gebiete zur Sicherheit der Flugzeuge gemieden.

Abstand halten

Abstand wird in der Luft jedoch nicht nur zu Krisengebieten gehalten, sondern auch, wie im Straßenverkehr, zu anderen Flugzeugen. Fluglotsen passen jederzeit auf, dass Flugzeuge welche auf derselben Route unterwegs sind, immer einen Mindestabstand von 5 km einhalten. Dafür werden unterschiedliche Flughöhen (Flight Levels) zugeteilt, Richtung Westen werden gerade Nummern vergeben, Richtung Osten ungerade FLs. So kann sichergestellt werden, dass zwischen Flugzeugen, die dieselben Flugrouten in unterschiedliche Richtungen fliegen, ein Höhenunterschied von 300 Metern liegt.

Das Navigieren in der Luft ist also nicht so einfach und frei, wie es bei einem Blick aus dem Fenster scheinen mag. Für Piloten und Fluglotsen stellt es jedoch stets eine spannende und interessante Herausforderung dar.

Falls jemand nun selbst einmal ausprobieren möchte, wie sich das Fahren auf den unsichtbaren Straßen anfühlt: Bei unseren Schnupperflügen können angehende Piloten und andere Interessierte jederzeit, an der Seite eines erfahrenen Piloten, in die atemberaubende Welt des Fliegens eintauchen und erste Erfahrungen über den Wolken sammeln.