in Kooperation mit

ATPL Theoriewissen aufgefrischt Intro Instrumente

ATPL Theoriewissen aufgefrischt: Instrumente

4 Bilder

Die Funktionsweise der Avionik steht auf dem Lehrplan im Fachgebiet Instrumente. Dabei geht es um Höhen- und Geschwindigkeitsmesser ebenso wie Triebwerksanzeigen und die diversen Kreiselinstrumente. Hinter der Ordnungsnummer 022 sind im JAR-FCL Syllabus zahlreiche Themen untergebracht.

ATPL Theoriewissen aufgefrischt Intro Instrumente

Das Theoriethema Instrumente beschäftigt sich mit den Klassikern wie Kreiseln und Statiksystemen ebenso wie mit den Grundlagen von FMS, Autopilot und Triebwerksüberwachungsgeräten.

Manche Grundlagen bauen auf dem PPL-Wissen auf. Schließlich hat die Kursrose für alle Beteiligten im Luftverkehr 360 Grad - ganz gleich ob Airliner oder Freizeitpilot.

In der ATPL-Theorie geht es aber wesentlich detaillierter um Präzession, Freiheitsgrade und ähnliche Tücken von pneumatischen und elektrischen Kreiseln. Dazu kommen andere Geschwindigkeits und Höhenbereiche: Das Gros der PPL-Piloten bewegt sich eher selten in Eigenregie schneller als 300 bis 400 Knoten oder in Höhenbändern oberhalb von 25.000 Fuß.

Außerdem geht es mit Air Data Computer, Machmeter, FMS und Radarhöhenmesser um wesentlich anspruchsvollere Avionik.

Während manche Grundlagen eher durchs Auswendiglernen zu erfassen sind, bieten bei Themen wie zum Beispiel Kompassfehler auch Lernprogramme mit Animationen oder einfache Simulatoren einen großen Wissensfortschritt.

"Theoriewissen aufgefrischt..." ist eine gemeinsame Aktion von FLUG REVUE und CAT Europe. Die Beiträge können keine professionelle Testvorbereitung ersetzen. Sie sollen vielmehr einen Überblick geben und vor allem Neueinsteigern die Inhalte beispielhaft darstellen.

ATPL Theoriewissen aufgefrischt Instrumente Geschwindigkeitsmesser

Der Geschwindigkeitsmesser hat zwei Zugänge - für den statischen und den Gesamtdruck. Grafik und Copyright: CAT Europe

Geschwindigkeit ist für Auftriebserzeugung überlebenswichtig - entsprechend gründlich wird das Thema in der Ausbildung analysiert. Im Vergleich zur PPL-Theorie kommen beim ATPL aber noch zahlreiche Besonderheiten höherer Geschwindigkeiten und größerer Flughöhen hinzu.

Außerdem erweitert sich die Palette an Geschwindigkeiten. Hier gibt es auch später Schnittpunkte zu Flugleistung und Flugplanung. Bei Start und Flug mit einer kleinen Einmot sind Parameter wie Vx, VNE und Vy interessant und wichtig. Für die Flugvorbereitung mit einem Motorsegler sind V max tyre oder Machzahlen aber eher zweitrangig. In der ATPL-Theorie geht es später aber um ein ganzes Alphabet an V-Bezeichnungen.

Grundlage der Geschwindigkeitsmessung ist ein Druckvergleich. Ziel ist dabei stets die Ermittlung der Geschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft. Das ist zunächst mal fürs Überleben am Himmel wichtig: Die Airspeed entscheidet über den Auftrieb, erst in zweiter Linie kommt dann noch die Groundspeed ins Spiel, wenn es um den zurückgelegten Weg am Boden geht.

Für die Messung werden zwei Druckwerte verglichen: der statische Druck und der Gesamtdruck. Der statische Druck ist ohnehin schon vorhanden, da sich das Fluggerät nicht im Vakuum bewegt. Durch die Fortbewegung kommt dann noch der Staudruck hinzu. Grundformel ist

Gesamtdruck = Staudruck + statischer Druck

der Fahrtmesser vergleicht diese Drücke miteinander und gibt eine entsprechende Anzeige auf seinem Display aus. In der Regel bestehen die Geräte aus einem Staurohr sowie Static Port am Rumpf und den Ausgabegeräten im Cockpit. Größeres Fluggerät hat mehrere Staurohre (pitot probes). Diese sind meist mit einem roten Kringel gekennzeichnet, um Beschädigungen am Boden zu vermeiden.

Ärgerlicherweise ist der Luftdruck ein recht flexiber Wert. Er ändert sich mit unterschiedlichen Wetterbedingungen, vor allem aber Höhen und Temperaturen. Deshalb ist Geschwindigkeit nicht gleich Geschwindigkeit - es kommen mehrere Werte ins Spiel.

IAS

Indicated Air Speed ist der Wert auf der Skala des Fahrtmessers. Dieser entspricht aber nicht unbedingt auch exakt der Geschwindigkeit des Flugzeuges im Bezug zu den umgebenden Luftmassen.

CAS

Calibrated Air Speed berücksichtigt den Einbau- und Instrumentenfehler. Diese sind von Flugzeug zu Flugzeug unterschiedlich, je nach Position des Staurohrs. Hier ist das entsprechende Flughandbuch die Informationsquelle der Wahl.

EAS

Equivalent Air Speed bezieht schließlich auch die Kompressibilität der Luft und deren Auswirkungen mit ein. Die EAS kommt in der Regel bei Geschwindigkeiten oberhalb von 200 Knoten und Flughöhen über 20.000 Fuß ins Spiel.

TAS

True Air Speed ergänzt noch die Dichte der Luft - jetzt ergibt sich die Wahre Eigengeschwindigkeit des Flugzeuges im Vergleich zur umgebenden Luftmasse.

Mit der TAS lassen sich später die so genannten Nautical Air Miles berechnen, also die zurückgelegte Distanz in der umgebenden Luftmasse. Wird diese dann um den Wind korrigiert, ergibt sich die Groundspeed.

Bei höheren Geschwindigkeitsbereichen und Flughöhen wird auch die so genannte Machzahl interessant. Sie ist im Gegensatz zur TAS kein Vergleich zweier Drücke, sondern zweier Geschwindigkeiten. Bei der Machzahl wird die aktuelle TAS in Relation zur Schallgeschwindigkeit gesetzt. Diese ist aber auch keine in Stein gemeißelte Naturkonstante, sondern auch von der Lufttemperatur abhängig.

Beim Thema Geschwindigkeitsmessung kommen auch die folgenden Eckdaten vor. Dazu kommen entsprechende Markierungen auf dem Fahrtmesser:

VS1

Dieses bezeichnet die Stallspeed bei eingefahrenem Fahrgestell und Klappen. Hier beginnt der grüne Bogen auf dem Fahrtmesser.

VS0

Stall Speed wenn Fahrgestell und Klappen ausgefahren sind. Hier beginnt der weiße Bogen auf dem Fahrtmesser

VFE

Maximalgeschwindigkeit mit ausgefahrenen Klappen (Flaps Extended). Dies ist auch das obere Ende des weißen Bereichs am Fahrtmesser

VLE

Maximalgeschwindigkeit mit ausgefahrenem Fahrgestell

VLO

Maximalgeschwindigkeit für das Aus- und Einfahren des Fahrgestells

VNO

das obere Ende des grünen Bogens am Fahrtmesser.

VNE

bei diesem Tempo ist Schluss mit lustig - der rote Strich signalisiert die V Never Exceed, also die nicht zu überschreitende Geschwindigkeit.

VYSE

Dieser Wert ist für das mehrmotorige Fliegen  interessant und kennzeichnet die Geschwindigkeit für die beste Steigrate bei Ausfall eines Motors.

Dies sind aber nur einige Beispiele aus dem umfangreichen Alphabet der Geschwindigkeiten, die jetzt ins Spiel kommen und im Hinterkopf sein sollten.

Wiederholt werden in diesem Teil der Theorie auch schon die aus der PPL-Welt bekannten Hinweise auf Fehlfunktionen des Pitot-Static-Systems. Dies sind die Klassiker wie

Pitotrohr verstopft:

- Höhenmesser und Vario nicht betroffen

- Geschwindigkeitsmesser zeigt beim Steigflug Beschleunigung an, beim Sinkflug niedrigeres Tempo. Ansonsten wirkt dieser jetzt wie ein Höhenmesser, da ja nur noch eine Druckquelle zur Verfügung steht, es kann nichts mehr verglichen werden!

Statiköffnung verstopft:

- Höhenmesser bleibt auf aktueller Höhe, Vario zeigt Null

- Geschwindgkeitsmesser zeigt bei Steigflug geringeres Tempo an, bei Sinkflug höheres, also umgekehr wie ein funktionierender Höhenmesser, da ja jetzt die andere Quelle des Druckes blockiert ist.

Pitotrohr und Statiköffnung verstopft:

- Geschwindkeitsmesser bleibt auf aktuellem Tempo

- Höhenmesser unverändert, Vario auf Null

Als zusätzlicher Faktor kommt in der ATPL-Welt hinzu, dass die meisten Flugzeuge mehrere Geschwindigkeitssensoren haben. Hier geht es um den Vergleich und die Verfahren bei Ausfall oder Fehlanzeige einzelner Sensoren. Dieses kann durchaus fatale Folgen haben. Mehrere schwere Flugzeugunglücke gehen unter anderem auch auf unterschiedliche Geschwindkeitsanzeigen bei den verschiedenen Systemen zurück.

"Theoriewissen aufgefrischt..." ist eine gemeinsame Aktion von FLUG REVUE und CAT Europe. Die Beiträge können keine professionelle Testvorbereitung ersetzen. Sie sollen vielmehr einen Überblick geben und vor allem Neueinsteigern die Inhalte beispielhaft darstellen.

ATPL Theoriewissen aufgefrischt Instrumente Höhenmesser

Blick hinter die Kulissen: So sieht ein mechanischer Höhenmesser von Innen aus. Foto und Air Cademy

Wie der Name es bereits verrät, hat der barometrische Höhenmesser seine physikalischen und technischen Wurzeln in der Luftdruckmessung. Ein Flugzeug-Höhenmesser funktioniert grundsätzlich genauso wie das repräsentative Messing-Barometer in Wohnzimmer-Wetterstationen. Während diese aber Luftdruck-Schwankungen in mehr oder weniger zutreffende Wetterprognosen umsetzen, liefert das Druckinstrument im Flugzeug präzise Höheninformationen.

Ist der Luftdruck hoch, drängen sich entsprechend viele Luftmoleküle in einem bestimmten Volumen Atmosphäre. Diese drücken auf eine nahezu luftleere Aneroiddose im Flugzeug-Höhenmesser. Geht der Luftdruck zurück, dann pressen auch entsprechend weniger Moleküle auf die Dose. Filigrane Mechanik und diverse Zeiger verwandeln diese Verformung in ein Messergebnis.

Nun ändert sich der Druck nicht nur mit der allgemeinen Tagesform des Wetters, sondern auch mit der Höhe. Diesen Effekt macht man sich beim Höhenmesser zunutze. Wichtig ist dabei aber die Referenz - und hier bedient man sich in der Luftfahrt zweier Bezugspunkte: Für Start oder Landung ist der aktuelle Druck entscheidend.

Während des Reisefluges in 20.000 oder 30.000 Fuß ist der Abstand nach unten nicht mehr das einzig interessante Kriterium. Dann kommen auch weitere Nutzer des Luftraumes ins Spiel und der sichere Abstand zu ihnen mittels strukturierter Flughöhen.

So hat man sich ab einer bestimmten Höhe - der so genannten Transition Altitude - auf eine Bezugsgröße geeinigt. Die Standardeinstellung 1013 hPa sichert, dass alle die gleichen Fehler machen - also bei 20.000 Fuß dann eben 20570 Fuß hoch sind.

Für einen sicheren Abstand zum Boden und zu den anderen Luftraumnutzern sind folgende Höhenwerte wichtig:

Wahre Höhe (True Altitude)

Das ist der Abstand in Metern oder Fuß zwischen Flugzeug und der entsprechenden Referenz. In der Regel ist dies der mittlere Meeresspiegel (MSL).

Druckhöhe / Flugfläche / Pressure Altitude

Das ist die Flughöhe über einem bestimmten Referenzdruck. Beliebt ist hier der Standarddruck 1013 hPa. Ebenso kommt der aktuelle QNH-Wert zum Zuge (siehe dazu auch die Unterschiede zwischen QNH, QFF und QFE). Der Flugzeug-Höhenmesser richtet sich nach Druckhöhen - das ist aber auch seine Tücke. Denn die Dichte einer Luftschicht ist nicht immer gleich, sondern auch von der Temperatur abhängig. Im Gegensatz dazu ändern aber beispielsweise Berge oder Sendemasten und andere feste Hindernisse ihre Höhe nicht mit der Temperatur - oder nur innerhalb für die Luftfahrt ohnehin unwesentlicher Grenzen. Deshalb muss bei der Sicherheitsmindesthöhe oder Kalkulation des so genannten Minimum Usable Flight Level die Temperatur stets mit einkalkuliert werden!

"Theoriewissen aufgefrischt..." ist eine gemeinsame Aktion von FLUG REVUE, CAT Europe und AirCademy. Die Beiträge können keine professionelle Testvorbereitung ersetzen. Sie sollen vielmehr einen Überblick geben und vor allem Neueinsteigern die Inhalte beispielhaft darstellen.

Top Aktuell Theorie für Verkehrspiloten Basiswissen aufgefrischt: Allgemeine Navigation
Beliebte Artikel Kaufbeuren ATM Training GmbH Eigene Akademie zur Ausbildung militärischer Fluglotsen Verkehrspilot Arbeitsplatz mit bester Aussicht