Wenn Verkehrsflugzeuge im Anflug auf einen Flughafen möglichst gleichmäßig mit Leerlaufschub sinken können, dann lassen sich damit Treibstoffverbrauch, Schadstoffausstoß und Fluglärm verringern. Rund um Airports mit hoher Verkehrsdichte sind solche Anflüge aber nur schwer umsetzbar. Wegen der vielen anfliegenden Flugzeuge müssen die Fluglotsen häufig kurzfristige Geschwindigkeitsvorgaben machen und die geplante Flugroute ändern. Das zwingt die Piloten dazu, das Flugprofil anzupassen.
Das DLR arbeitet an einer Lösung für dieses Problem. Im EU-geförderten Forschungsprojekt DYN-MARS (Dynamic Management of Aircraft Configuration and Route Structures) wurden nun neue Verfahren für treibstoffsparende und lärmärmere Sink- und Landeanflüge unter realitätsnahen Verkehrsbedingungen im Simulator erfolgreich erprobt.
Der Schlüssel dazu liegt nach Angaben des DLR in der dynamischen Neuberechnung des vertikalen Flugprofils und der digitalen Übermittlung erwarteter Flugrouten direkt ins Cockpit.
Erweitertes Flugmanagementsystem
Ein von den Forschern entwickeltes erweitertes Flugmanagemensystem berechnet das vertikale Fllugprofil nach Geschwindigkeitsvorgaben der Flugsicherung automatisch neu. Dadurch könne das Flugzeug seinen Sinkflug auch unter veränderten Bedingungen möglichst lange im Leerlaufschub fortsetzen, so das DLR.
"Mit der dynamischen Neuberechnung kann das Flugmanagementsystem kurzfristige Vorgaben der Flugsicherung berücksichtigen und zugleich einen möglichst energieeffizienten Sinkflug beibehalten. Die Versuche zeigen, dass sich dieses Prinzip auch in komplexen und stark frequentierten Flughafennahbereichen umsetzen lässt", sagte Dr. Fethi Abdelmoula, Koordinator des Projekts DYN-MARS vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik.
Im Projekt wurden zudem sogenannte Routen-Uplinks über Controller-Pilot Data Link Communications (CPDLC) erprobt. Damit können Fluglotsen eine erwartete Abkürzung oder Routenänderung direkt ans Flugmanagementsystem übertragen. Die neue Route wird zunächst als sekundärer Flugplan geladen und kann von den Piloten aktiviert werden, sobald die Freigabe vorliegt.
Bessere Planbarkeit dank Routen-Uplinks
Das Flugmanagementsystem weiß also früher, wie der weitere Flugweg voraussichtlich aussieht und kann das Sinkprofil genauer daran anpassen. "Die digitale Routenübermittlung verbessert die Planbarkeit des Anflugs für Cockpit und Flugsicherung. Gleichzeitig verringert sie manuelle Eingaben und schafft eine wichtige Voraussetzung für stärker automatisierte und effizientere Anflugverfahren", so Abdelmoula.
Um das erweiterte Flugmanagementsystem und die digitale Übermittlung erwarteteter Flugrouten zu validieren, nutzten die Forscher das Simulatorzentrum AVES (Air Vehicle Simulator) des DLR-Instituts für Flugsystemtechnik und den Flugsicherungssimulator ATMOS (Air Traffic Management and Operations Simulator) des DLR-Instituts für Flugführung spwie mehrere Desktop-Pilotenstationen. In einem weiteren Versuchsschritt verbanden sie nach Angaben des DLR die Umgebung mit dem Simulator ESCAPE (EUROCONTROL simulation capability and platform for experimentation) von Eurocontrol.
Fast 1000 simulierte Anflüge
Mehr als 70 Pilotinnen und Piloten flogen verschiedenste Szenarien mit unterschiedlichen Verkehrssituationen, Geschwindigkeitsvorgaben und Routenänderungen. Insgesamt wurden fast 1000 simulierte Anflüge absolviert, so das DLR. Dabei habe sich gezeigt, dass energieoptimierte Sinkflüge mit Leerlaufschub und digital übermittelte Routen auch bei hoher Verkehrsdichte betrieblich umsetzbar seien.
Die Technologien für leisere und sparsame Anflüge werden nun im Folgeprojekt DYN-MAX (Dynamic Aircraft Energy Management in ATC-Complex Environments) weiterentwickelt. Unter anderem soll die energieeffiziente Flugführung auch auf Abflugverfahren ausgeweitet werden.
