Wie PAPI-Übergangswinkel im Feld verifiziert werden

Sie verifizieren einen PAPI-Übergangswinkel im Feld, indem Sie die Höhe finden, in der jede Einheit von Rot auf Weiß wechselt, und diese Höhe und die Entfernung zur Einheit in einen Winkel über der Horizontalen umrechnen. Bodenprüfungen der Ausrichtung, Fluginspektionen und Drohnenmessungen tun das alle, und jede sieht etwas anderes.

Was verifiziert wird

Ein PAPI ist ein Flügelbalken aus vier Einheiten. Jeder Lichtkasten wirft einen Strahl, der im unteren Teil rot und im oberen weiß ist, und der Einstellwinkel ist die Höhe der Linie zwischen beiden. Anhang 14 verlangt, dass jede Einheit so verstellbar ist, dass die untere Grenze des weißen Bereichs irgendwo von 1°30′ bis mindestens 4°30′ über der Horizontalen festgelegt werden kann (5.3.5.34, ein Standard). Für einen Anflug mit 3° stehen die vier Einheiten auf 2°30′, 2°50′, 3°10′ und 3°30′, von der Einheit am weitesten von der Piste bis zur nächsten. CS-ADR-DSN Abbildung M-5 zeigt diese Winkel, und Doc 9157 Tabelle 8-1 führt dieselben vier auf. Eine Anmerkung zu Abbildung M-5 nennt 2°25′, 2°45′, 3°15′ und 3°35′, wenn der On-Course-Sektor von 20′ auf 30′ verbreitert wird, um den PAPI näher an den ILS-Gleitpfad zu bringen.

Ein Pilot auf dem Gleitpfad sieht die beiden nächsten Einheiten rot und die beiden entferntesten weiß (Annex 14, 5.3.5.26). Der Winkel, der zählt, ist daher der, an dem sich die Farbe in der Luft vor der Einheit ändert, nicht die Richtung, in die das Gehäuse zeigt.

Die drei Minuten, die keine Toleranz sind

Die Zahl, die man für einen PAPI meist nennt, sind 3 Bogenminuten. In den Quellen begrenzt sie etwas anderes. Anhang 14, 5.3.5.30, sagt, der Wechsel von Rot zu Weiß müsse für einen Beobachter in mindestens 300 m Entfernung innerhalb eines vertikalen Winkels von höchstens 3 Bogenminuten stattfinden. CS-ADR-DSN.M.645 enthält denselben Wortlaut. Das ist die Tiefe des Übergangs. Sie sagt nicht, wie weit eine Einheit von ihrem Entwurfswinkel abweichen darf.

Der Text von Anhang 14 und von CS-ADR-DSN.M.650, den wir durchsucht haben, nennt keine Toleranz für den Einstellwinkel. Die vorhandenen Grenzen stehen in rangniedrigerem Material, und sie unterscheiden sich.

Die EU-Vorschrift selbst, ADR.OPS.C.015(b), verlangt ein Instandhaltungsprogramm, das die einzelnen Leuchten betriebsbereit hält. Für eine Piste mit visuellen Gleitwinkelanzeigesystemen ist das Ziel, dass alle Einheiten betriebsbereit sind, und sie setzt keine Toleranz für den Einstellwinkel. Die eine Bogenminute steht in der AMC, die von visuellen Gleitwinkelanzeigesystemen spricht und in demselben Punkt den PAPI nennt.

Bodenprüfungen der Ausrichtung

Die erste Prüfung findet an der Einheit statt. Ein PAPI wird in der Regel mit einem Neigungsmesser geliefert, und der Techniker liest den Ausrichtungswinkel jedes Kastens gegen dessen eigene Konstruktion ab (Doc 9157, 8.3.21 und 8.3.23). Der Neigungsmesser ist auch das Werkzeug, mit dem ein Kasten zurückgesetzt wird. Die FAA verlangt eine monatliche Prüfung der Ausrichtung mit dem Ausrichtungsinstrument des PAPI, wobei Winkel und Datum im Wartungsprotokoll festgehalten werden. Sie fügt hinzu, dass die Ausrichtung häufiger geprüft werden sollte, wenn der Boden gefriert, auftaut oder seine Feuchtigkeit wechselt, besonders bei Ton (AC 150/5340-26C, 5.7.1.2 Punkt h).

Ein Neigungsmesser hat einen blinden Fleck. Er misst die Ausrichtung gegen das Gehäuse, nicht gegen den projizierten Strahl, und die optische Achse kann nach einer Beschädigung beim Transport oder durch einen Schlag aus einem Schneeräumfahrzeug von der mechanischen Achse abweichen (8.3.32). Das Handbuch verlangt deshalb eine Bodenprüfung mit einem Verfahren, das vom Neigungsmesser unabhängig ist, und stellt klar, dass diese Prüfung kein Kalibrierverfahren ist. Ergibt sie eine Abweichung, wird der Kasten mit dem Neigungsmesser zurückgesetzt (8.3.24).

Doc 9157 beschreibt drei Bodenverfahren.

• Bodenvermessung (8.3.25 bis 8.3.30). Ein Theodolit wird auf der Einheit aufgestellt, und ein Beobachter schiebt ein Winkelvisier an einer Nivellierlatte nach oben, bis das Signal weiß wird, dann nach unten, bis es rot wird. Der Mittelpunkt der beiden Höhen ergibt den Übergang, und der Winkel wird am Theodoliten abgelesen. Das Handbuch gibt die Genauigkeit mit etwa 3 Bogenminuten an und warnt, dass sowohl der Beobachter als auch eine zu hoch eingestellte Lichtstärke die Ablesungen verzerren.
• Bildanalyse (8.3.32 bis 8.3.35). Eine Kamera auf einem Stativ in 10 bis 15 m Abstand zur Einheit findet die Mitte des Übergangs, bezogen auf eine elektronische Schwerkraftplattform (gravity platform). Das Handbuch gibt eine Genauigkeit besser als 1 Bogenminute an und sagt, manche Staaten erlaubten sie als Ersatz für Fluginspektionen.
• Schachbrett (8.3.36 und 8.3.37). Ein Schirm auf einer Stange steht 20 m vor der Einheit, markiert in Schritten von 1 Bogenminute über 5 Bogenminuten zu beiden Seiten einer Nulllinie. Der Übergang sollte auf die Nulllinie fallen.

Doc 9157 ist Leitlinie. Anhang 14 verweist auf Teil 4 nur in Hinweisen, etwa dem nach 5.3.5.32, und Hinweise sind nicht Teil der Standards. Jedes dieser Verfahren ist daher eine Methode, die ein Staat übernehmen kann, keine, die er übernehmen muss.

Fluginspektionen

Eine Fluginspektion sieht das System so, wie es der Pilot sieht. Die EU-AMC verlangt eine Fluginspektion des Anflug-, Pisten- und Rollbahnfeuers, der Gleitwinkelanzeigesysteme, des Flugplatzleuchtfeuers und der Helligkeitsregelung in regelmäßigen Abständen, mindestens jährlich. Sie verlangt außerdem besondere Fluginspektionen nach größeren Wartungsarbeiten oder Änderungen und bevor neue Anlagen in Betrieb genommen werden (AMC1 zu ADR.OPS.C.015(b) und (f), Punkt (d)). Das Leitlinienmaterial ergänzt, dass auf Pisten mit Präzisionsanflug die Gleitwinkelanzeiger auch auf den korrekten Anflugwinkel und auf die Verträglichkeit mit den nicht visuellen Hilfen geprüft werden.

Doc 9157, 8.3.42, sagt, die zuständige Behörde solle eine neue Anlage fliegend prüfen. Die Prüfung umfasst Reichweite, Helligkeitsregelung, Einstellwinkel und Verträglichkeit mit dem Gleitpfad des Präzisionsanflugs. Für die Winkel lauten die Worte des Handbuchs „um sicherzustellen, dass keine grobe Fehlausrichtung vorliegt“.

Die Vereinigten Staaten gehen anders vor. AC 150/5340-30J verlangt für eine neue visuelle Gleitwinkelanzeige mit einem Instrumentenverfahren eine Inbetriebnahme-Fluginspektion auf der Piste und sagt, für diese Anlagen gebe es keine periodische Fluginspektionspflicht. Die Bestätigung des sicheren Betriebs sollte zusammen mit anderen Fluginspektionen derselben Piste erfolgen (7.7.6.6.4).

Drohnenmessung

Doc 9157, 8.3.43, sagt, ein unbemanntes Luftfahrzeugsystem dürfe als alternatives Verfahren zur Messung der PAPI-Einstellungen verwendet werden. Das Luftfahrzeug wird mindestens 300 m stromabwärts der Anlage positioniert. Die vertikale Abtastung ermittelt h1 und h2, die obere und die untere Grenze der Übergangszone, und der Einstellwinkel ergibt sich aus dem Arkustangens von (h1 + h2) geteilt durch das Doppelte des horizontalen Abstands d (8.3.44). Die horizontale Abtastung ermittelt die seitlichen Grenzen des Strahls, indem sie festhält, wann die Einheiten D und A verschwinden (8.3.45). Das Handbuch sagt, für eine hohe Lagegenauigkeit sei eine RTK-Basisstation notwendig, die Positionierung beruht also auf RTK .

Der Grund, warum die Position zählt, ist schlichte Geometrie, keine Zahl aus dem Handbuch. Auf 300 m entspricht 1 Bogenminute einem Höhenunterschied von etwa 8,7 cm, und 3 Bogenminuten etwa 26 cm.

Zu dem Verfahren gehören zwei Vorbehalte. Das Handbuch verlangt eine Kamera oder einen Sensor im sichtbaren Spektrum, der gegenüber der wahrgenommenen Gesamtbildqualität betrieblich validiert ist, und es sagt, das Verfahren könne eine besondere Genehmigung des Staates erfordern (8.3.46). Außerdem nennt es keine Genauigkeitsangabe für das unbemannte Verfahren. Die Zahl muss daher aus der eigenen Messunsicherheit -Angabe des Anbieters und den Belegen dahinter stammen. 2025 sagte Kasachstan der ICAO-Versammlung, dass vorhandenes ICAO-Material keine Verfahren, Leistungskriterien oder Sicherheitsparameter speziell für unbemannte Systeme enthält (A42-WP/343, 2.2.1). Das ist die Sicht eines Staates in einem Informationspapier, keine Position der ICAO. Ob Behörden Drohnen-PAPI-Prüfungen akzeptieren ist eine eigene Frage, die jede Behörde einzeln beantwortet.

Die Methoden zusammenfügen

Die Verfahren beantworten verschiedene Fragen. Der Neigungsmesser sagt, wie der Kasten eingestellt ist. Ein unabhängiges Bodenverfahren sagt, wohin sein Strahl geht. Eine Fluginspektion sagt, was der Pilot sieht. Eine Drohnenmessung meldet den Winkel jeder Einheit aus dem Anflug, mit den Höhen und dem Abstand hinter jeder Zahl, sodass ein Prüfer sie nachrechnen kann.

Ereignisse verlangen eine neue Prüfung, unabhängig davon, was das Intervall sagt. Die EU-AMC und ihr Leitlinienmaterial nennen instabilen Untergrund, Frost, starken Regen, Dürre und einen Vorfall mit einem Luftfahrzeug. Die FAA ergänzt den Kontakt mit Mähgeräten. Die PAPI-Inspektion von TarmacView ist eine Drohnenmessung der PAPI-Einstellungen. Sie meldet einen gemessenen Winkel pro Einheit, und die Behörde entscheidet, wie dieser Nachweis in das Instandhaltungsprogramm eingeht. Was zu tun ist, wenn eine Einheit außerhalb der Toleranz liegt, zeigt PAPI außerhalb der Toleranz: bestätigen, neu ausrichten, erneut prüfen .