... sie sich schwierige Herausforderungen wie etwa eine n ILS-Approach bei marginalem Wetter manuell nicht mehr zutrauen. Da muss gelten, das händische Fliegen unter Instrumentenbedingungen regelmäßig zu trainieren. Denn George kann ja auch mal schlapp machen. Andererseits ist durch stundenlanges Geradausfliegen von Hand nichts gewonnen – es ermüdet nur.
George greift ein, wenn’s brenzlig wird
Der George, der kann was
Die in unseren Maschinen verbauten Autopiloten reichen vom einachsigen »Wing Leveler«, der zumindest schon mal die Flächen gerade hält, bis zu hochkomplexen, voll ins Glascockpit integrierten Geräten, die einen vorgegebenen Flugplan sowohl lateral als auch vertikal vollautomatisch abfliegen. Bei aktuellen Avionikumbauten sind auch im unteren Preisbereich digitale Autopiloten Standard, die all diese Fähigkeiten mitbringen. Es hilft nichts: Nur wer sich ausführlich mit dem Handbuch seines speziellen Autopiloten beschäftigt, wird das System sicher und zuverlässig bedienen können.
Viele Geräte verfügen neben einem Heading-Modus auch über einen Navigations-Modus (siehe Kasten Seite 57), der einem vorgegebenen GPS-Track ebenso wie einem VOR-Signal folgen kann. Zweiachsige Systeme halten dann auch die Höhe. Luxuriöser wird es mit der Option, automatisch bis auf eine vorgewählte Höhe zu steigen oder zu sinken.
Dazu wählt man die benötigte Steigoder Sinkrate in Fuß pro Minute vor. Das kann bei älteren Geräten im Steigflug gefährlich werden, wenn die Maschine in größerer Höhe zu langsam wird und in den Stall fliegt. Modernere Autopiloten schützen davor gleich auf zweierlei Art: Zum einen achten sie auf die Speed und senken rechtzeitig die Nase. Zum anderen haben sie den Modus »Indicated Airspeed«, mit dem die Fluggeschwindigkeit beim Steigen vorgegeben wird, nicht die Steigrate. Bei manchen Flugzeugen, vor allem bei Jets, nennt sich dieser Modus »Flight Level Change« – die Bedeutung dieses Begriffs kann aber niemand so recht erklären.
Üblich ist außerdem eine Approach- Funktion, mit der einem ILS- oder GPSgestützten Endanflug erstaunlich präzise lateral und vertikal gefolgt wird.
Wie auf Schienen
Moderne integrierte Systeme – etwa in Glascockpits vom Typ G1000 NXi – verfügen über ausgefeilte Modi der vertikalen Führung, bei denen der Autopilot den Höhenvorgaben eines An- oder Abflugverfahrens folgt – oder denen des Piloten, der für einzelne Wegpunkte Höhen eingegeben hat.
Früher bei kleinen Flugzeugen selten, aber in modernen Mustern durchaus üblich, ist eine Steuerung um die dritte Achse, die Hochachse. Das automatische Seitenruder erspart den ermüdenden Tritt aufs rechte Pedal bei Steigflügen, fliegt die Kurven koordiniert und vermeidet das Gieren mancher Maschinen in Turbulenz – deshalb heißt diese Funktion Gierdämpfer, auf Englisch »Yaw Damper«.
Welche Modi auch immer der Autopilot beherrscht, es gibt eine unumstößliche Regel im Umgang mit George: Wann immer man eine Einstellung vornimmt, muss man sich direkt danach vergewissern, ob der Autopilot auch wirklich den Zustand eingenommen hat, den man sich gewünscht hat. Angezeigt wird der Autopiloten-Zustand am Bedienteil oder im Panel, bei Glascockpits im Primary Flight Display. Diese Statusanzeige sollte man immer im Blick halten.
Zeig doch mal, Herr Direktor
Ein Hilfsmittel, das auch in der privaten Fliegerei öfters im Cockpit vorhanden ist, jedoch von 90 Prozent der Piloten ignoriert wird, ist der Flight Director (FD). Er ist im Grunde eine Anzeige der Steuereingaben, die der Autopilot für nötig hält, um den vorgegebenen Flugweg einzuhalten. Man kann entweder der FD-Anzeige manuell hinterher steuern – oder dem Autopiloten zuschauen, wie er genau das tut.
Im Kleinflugzeug besteht die Anzeige aus zwei flachen Winkeln: Der obere gibt vor, wie die Fluglage sein sollte, der untere wird vom Piloten passgenau darunter gesetzt – und siehe da, das Flugzeug folgt dem vorgegebenen Weg.
Der Flight Director verdichtet eine Vielzahl von Parametern wie Pitch, Bank, Dreh-, Steig- oder Sinkrate und Höhe auf ein »Videospiel«, bei dem lediglich zwei Winkel zusammengehalten werden müssen. Natürlich sollten die anderen Parameter nicht ganz aus den Augen verloren werden, um Anzeigefehler auszuschließen. Aber im Grundsatz kann ein Pilot alles, was der Autopilot an Modi beherrscht, auch von Hand mit Hilfe des Flight Director fliegen.
Das Fliegen nach FD basiert auf den Berechnungen des Autopiloten für die Flugwegsteuerung – was entfällt, ist die Ausgabe der Steuerkommandos an die Servomotoren der Ruder. Das muss der Pilot selbst machen.
LVL – die Taste, die Ihr Leben retten kann
Wenn Verkehrspiloten manuell fliegen, tun sie das in der Regel mit Flight Director. Bei ihren Prüfungsflügen im Simulator müssen sie jedoch auch ohne FD zurechtkommen. Sie nennen das »Raw Data« und empfinden die Fliegerei, die für uns ganz normal ist, dann als eine besondere Herausforderung.
Von der NASA wurde für Glascockpits ein weiteres System entwickelt, um das Steuern eines Flugzeugs zu vereinfachen: Der »Highway in the Sky« (HITS) zeigt auf dem Primary Flight Display (PFD) aufeinander folgende Tore im Himmel, die man sukzessive durchfliegen muss – womit man dasselbe erreicht wie beim FD.
Aufpasser in allen Lagen
Vor dem Hintergrund, dass »Loss of Control«, also der Verlust der Kontrolle über die Maschine, die Ursache Nummer eins tödlicher Unfälle in der Luftfahrt ist, bemühen sich Hersteller von Autopiloten darum, Sicherheitsfunktionen zu integrieren, die solche Unfälle verhindern.
Schnell durchgesetzt hat sich bei modernen Autopiloten die LVL-Taste, die von Garmin und Cirrus entwickelt wurde: Hat man Sorge, was den Flugzustand der Maschine betrifft, etwa nach plötzlichem Einflug in Instrumentenwetter, drückt man einfach diese Taste. Sie aktiviert den Autopiloten und bringt das Flugzeug in einen stabilen Geradeausflug. Wer das Handbuch liest, ist auch hier klar im Vorteil: Er weiß, dass LVL zwar eine »normale« Längsneigung einhält, aber nicht die Höhe hält.
Weitaus komplexer ist die ebenfalls von Garmin erstmals entwickelte Electronic Stability Protection (ESP). Dabei greift der Autopilot ungefragt korrigierend ein, wenn der Pilot beim manuellen Fliegen eine maximale Quer- oder Längsneigung überschreitet. Man spricht hier auch von einer »Envelope Protection«, die das Flugzeug im zulässigen Betriebsbereich hält, dem »Flight Envelope«. Allerdings fühlt es sich eher so an, als ob der Autopilot das Flugzeug wieder in die Normallage »schubst«. Bleibt die Maschine aber zu lange außerhalb des Envelopes, aktiviert der Autopilot den LVL-Modus. Ergänzt wird ESP bei Garmin durch eine Overspeed-/Underspeed-Protection, die bei eingeschaltetem Autopiloten zu hohe und zu niedrige Geschwindigkeiten durch eine Änderung der Längsneigung verhindert. Für Trainingszwecke ist das ESP natürlich abschaltbar.
Endlich autonom?
Und es geht noch mehr: Manche Piloten hören es nicht gern, aber ein erster revolutionärer Schritt zum wirklich autonomen Fliegen wurde mit Garmin Autoland gemacht. Das System ist inzwischen zugelassen für die Turboprops Piper M600 und Daher TBM 940 sowie den Cirrus Vision Jet SF50 (siehe fliegermagazin #12.2021).
Fällt der Pilot zum Beispiel aus gesundheitlichen Gründen aus, können Passagiere in diesen Flugzeugen mit einem Knopfdruck Autoland aktivieren. Dann wählt das System den nächsten geeigneten Flugplatz, plant eine Flugroute dorthin, fliegt diese ab, landet, bremst und stellt sogar das Triebwerk ab, damit man sicher aussteigen kann. Dabei kommuniziert es mit ATC und informiert die Passagiere über jeden Flugabschnitt. Der Pilot wird dadurch ja nicht gleich überflüssig, aber die Technik kann bei seinem Ausfall brillant als Führungskraft einspringen.
DER AUTOR
Michael Fröhling hat das Buch »Aufsteigen zum Instrumentenflug« verfasst. Es kostet 69 Euro und ist auch als Prämie beim Abschluss eines Jahresabos des fliegermagazins unter www.fliegermagazin. de/abo erhältlich.
Modus-Kürzel
ROL (Roll) hält die aktuelle Querneigung. HDG (Heading) hält den Kompasskurs.
TRK (Track) hält den Kurs über Grund mit Hilfe des GPS-Navigators.
NAV folgt dem Navigationssignal von GPS-Navigator oder VOR.
APR (Approach) folgt einem Anflugsignal, etwa von ILS oder GPS.
YD (Yaw Damper) aktiviert den Gierdämpfer.
PIT (Pitch) hält die Längsneigung.
ALT (Altitude) hält die Höhe. Eine nach dem Steigen oder Sinken zu haltende Höhe heißt ALTS (Altitude Selected).
VS (Vertical Speed) hält die vorgewählte Steig-/Sinkrate.
IAS/FLC (Indicated Airspeed/Flight Level Change) hält die vorgewählte Airspeed.
VNAV (Vertical Navigation) folgt dem vertikalen GPS-Navigationssignal.
GS (Glide Slope) folgt dem Gleitpfad eines ILS.
TO/GA (Take-off/Go-around) führt einen Steigflug mit einer im System voreingestellten Längsneigung auf dem vorgewählten Kurs aus.
