Gleitweg: Elektronische oder visuelle Gleitpfadführung beim Anflug

Ein Gleitweg ist ein präzise definierter vertikaler Flugpfad, dem Flugzeuge beim Endanflug auf eine Landebahn folgen, meist mit einem Winkel von 3 Grad über der Horizontalen. Der Gleitweg sorgt für einen kontrollierten, stabilisierten Sinkflug, gewährleistet Hindernisfreiheit und ermöglicht eine sichere Landung sowohl bei Sichtflug- als auch bei Instrumentenflugbedingungen (VMC und IMC). Die Gleitwegführung ist ein Kernelement von Instrumentenanflugverfahren und ist in internationalen Luftfahrtnormen wie ICAO Annex 10 und Annex 14 festgelegt.

Gleitweginformationen werden auf zwei Hauptarten bereitgestellt:

• Elektronische Systeme: Dazu zählen das Instrumentenlandesystem (ILS), satellitengestützte Anflüge wie Localizer Performance with Vertical Guidance (LPV), Barometrische Vertikalnavigation (Baro-VNAV) und das bodengestützte Augmentierungssystem (GBAS/GLS).
• Visuelle Hilfen: Zum Beispiel das Visual Approach Slope Indicator (VASI) und das Precision Approach Path Indicator (PAPI).

Der Gleitweg wird auf Anflugkarten, Cockpitinstrumenten und visuellen Hilfen an der Piste dargestellt, sodass Piloten ihr Sinkflugprofil während der gesamten Anflugphase überprüfen und korrigieren können. Strikte Einhaltung des Gleitwegs gewährleistet die Einhaltung veröffentlichter Mindesthöhen, Hindernisfreiheit und sichere Überflughöhe der Schwelle – von einfachen Präzisionsanflügen (Kategorie I) bis zu fortgeschrittenen Autoland-Verfahren (Kategorie III).

Instrumentenlandesystem (ILS) Gleitweg: Elektronische Präzisionsanflughilfe

Der ILS-Gleitweg ist das am weitesten verbreitete elektronische Anflughilfsmittel in der zivilen und allgemeinen Luftfahrt. Er liefert den Piloten vertikale Führung, indem er einen Funkstrahl mit festem Winkel (typischerweise 3 Grad) von einer Antenne nahe der Landebahnschwelle sendet.

• Funktionsweise: Der Gleitwegsender strahlt zwei sich überlappende Funkstrahlen im Frequenzbereich von 328,6 bis 335,4 MHz aus. Flugzeugempfänger interpretieren die Signalunterschiede und zeigen eine „Gleitwegnadel“ auf Cockpit-Anzeigen an. Ist die Nadel zentriert, befindet sich das Flugzeug auf dem korrekten Sinkflugpfad. Abweichungen lassen die Nadel ausschlagen und erfordern Korrekturen durch den Piloten.
• Abdeckung: Der Standard-ILS-Gleitweg liefert nutzbare Signale bis zu 10 nautische Meilen von der Landebahn, vertikal von 0,45 bis 1,75 Grad über der Horizontalen und seitlich bis zu 1,75 Grad links oder rechts der Mittellinie. Erweiterte Anlagen erreichen bis zu 18 NM.
• Präzision: ILS unterstützt die Anflugkategorien I, II und III mit jeweils geringerer Entscheidungshöhe und Sicht, was Landungen bei sehr schlechter Sicht einschließlich Autoland ermöglicht.

Betriebsverfahren:
Piloten stellen die korrekte ILS-Frequenz ein, überprüfen den Morsecode-Identifikator und setzen den veröffentlichten Kurs. Der Sinkflug auf dem Gleitweg beginnt erst, wenn das Flugzeug auf Localizer und Gleitweg eingeschwenkt ist, mit kontinuierlichen Querprüfungen der veröffentlichten Höhen und DME-Marken zur Sicherstellung der Sicherheit.

Vorsicht: Falsche Gleitweglappen können oberhalb des Hauptstrahls auftreten. Piloten müssen den Gleitweg von unten anfliegen und die Höhe an den wichtigsten Anflugpunkten bestätigen.

Satellitengestützte Gleitwegführung: LPV-Anflüge

Localizer Performance with Vertical Guidance (LPV)-Anflüge verwenden satellitengestützte Navigationssysteme und Zusatzdienste (wie WAAS in den USA, EGNOS in Europa), um einen stabilisierten Sinkflugpfad zu erzeugen, der dem Präzisionsanflug eines ILS sehr ähnlich ist.

• Funktionsweise: Der Gleitpfad wird mithilfe von GPS-Daten generiert, die durch bodengestützte Referenzstationen für hohe Genauigkeit ergänzt werden. Der Winkel beträgt typischerweise 3 Grad, mit zunehmender Winkelsensitivität in Pistennähe.
• Klassifizierung: LPV ist ein APV (Approach with Vertical Guidance) – nach ICAO kein „Präzisionsanflug“, aber in Bezug auf Mindesthöhen (bis zu 200–250 Fuß AGL) dem ILS Kategorie I sehr ähnlich.
• Cockpitanzeigen: Piloten laden den RNAV-(GPS)-Anflug mit LPV-Mindestwerten. Laterale und vertikale Abweichungsanzeigen (häufig eine „Gleitwegnadel“) auf dem Primary Flight Display geben Echtzeit-Feedback.
• Vorteile: Es sind keine bodengebundenen Sender erforderlich, was die Erreichbarkeit von Flughäfen erhöht. LPV ist weniger anfällig für Gelände- oder Signalreflexionen.

Einschränkungen:
LPV-Mindesthöhen können an manchen Orten höher als beim ILS sein, und die Verfügbarkeit hängt von der Integrität des Satelliten- und Zusatzsystems ab. Piloten müssen vor der Nutzung die NOTAMs zur Verfügbarkeit prüfen.

Barometrische VNAV und GLS (GBAS Landing System): Alternative elektronische Gleitwege

Barometrische Vertikalnavigation (Baro-VNAV)

• Prinzip: Verwendet das Höhenmessgerät des Flugzeugs (korrigiert für den lokalen Druck), um ein vertikales Sinkflugprofil zu berechnen.
• Einsatz: Häufig bei RNAV-(GPS)-Anflügen mit LNAV/VNAV-Mindestwerten.
• Einschränkungen: Weniger genau als ILS oder LPV; empfindlich gegenüber Druck- und Temperaturfehlern. Piloten müssen die Bedingungen überwachen, besonders bei Kälte oder in großer Höhe, um Hindernisfreiheit zu gewährleisten.

Ground-Based Augmentation System (GBAS/GLS)

• Prinzip: GBAS-Bodenstationen am Flughafen empfangen GPS-Signale, berechnen Korrekturen und senden diese an die Flugzeuge, wodurch eine hochpräzise vertikale und laterale Führung ermöglicht wird.
• Vorteile: Mehrere Anflüge mit einer einzigen Anlage, weniger standortabhängig als ILS und kann die Präzision des ILS sogar übertreffen.
• Verbreitung: Wird zunehmend an großen Flughäfen in Europa, den USA und Australien eingesetzt.

Visuelle Gleitwegführung: VASI und PAPI

Visual Approach Slope Indicator (VASI)

• System: Anordnung aus zwei oder drei horizontalen Leuchtbalken neben der Landebahn. Jeder Balken strahlt rotes oder weißes Licht in festen Winkeln ab.
• Bedeutung:
  • Weiß über Weiß: Über dem Gleitweg
  • Rot über Rot: Unter dem Gleitweg
  • Rot über Weiß: Auf dem Gleitweg
• Abdeckung: Sichtbar bis zu 5 NM am Tag und 20 NM bei Nacht innerhalb von ±10° zur Mittellinie.
• Rolle: Rein visuell, für VFR oder als Ergänzung zu Instrumentenanflügen bei guten Wetterbedingungen.

Precision Approach Path Indicator (PAPI)

• System: Vier fokussierte Lichter in einer Reihe neben der Landebahn.
• Anzeigen:
  • Vier Weiß: Deutlich über dem Gleitweg
  • Drei Weiß, ein Rot: Leicht über dem Gleitweg
  • Zwei Weiß, zwei Rot: Auf dem Gleitweg
  • Ein Weiß, drei Rot: Leicht unter dem Gleitweg
  • Vier Rot: Deutlich unter dem Gleitweg
• Abdeckung: Nutzbar bis zu 5 NM am Tag, 20 NM in der Nacht, innerhalb von ±10° zur Mittellinie.
• Genauigkeit: Feinere Auflösung als VASI; besonders nützlich an Flughäfen mit schwierigem Gelände oder nicht standardmäßigen Pistenneigungen.

Weitere visuelle Gleitpfadsysteme

• Tri-Color VASI: Ein einziges Lichtgerät, das die Farbe wechselt (grün = auf dem Pfad, gelb = hoch, rot = niedrig), geeignet für kleinere Flughäfen.
• Pulsating Visual Approach Slope Indicator (PVASI): Einzel- oder Doppelleuchten mit konstantem oder pulsierendem roten/weißen Licht zur Anzeige der Gleitwegposition.
• Alignment of Elements: Einfache Bodenmarkierungen an einfachen Flugplätzen zur visuellen Anzeige des korrekten Anflugwinkels.

Alle visuellen Hilfen sind so konzipiert, dass sie Piloten schnell interpretierbare Hinweise für einen sicheren, stabilisierten Sinkflug bieten – jedoch nur bei Sichtflugbedingungen.

Vergleichstabelle: Elektronische und visuelle Gleitwegführung

Regulatorische und betriebliche Standards

• ICAO Annex 10: Legt technische und betriebliche Anforderungen für elektronische Navigationshilfen (ILS, GLS) fest.
• ICAO Annex 14: Regelt visuelle Hilfen auf Flugplätzen, einschließlich VASI und PAPI.
• FAA AIM und FAR 91.129(e)(3): Beschreiben die Pflichten der Piloten bei der Nutzung visueller Gleitpfadanzeigen und der Einhaltung des richtigen Anflugwinkels.
• Anflugkarten und NOTAMs: Veröffentlichen alle erforderlichen Höhen, Schwellenüberflughöhen und Mindestwerte für jeden Anflug.

Regelmäßige Flug- und Bodenüberprüfungen stellen die korrekte Ausrichtung und Funktion aller Gleitwegsysteme sicher. Piloten müssen NOTAMs zur Systemverfügbarkeit prüfen und alle regulatorischen Verfahren beim Anflug einhalten.

Cockpitverfahren für Gleitweganflüge

ILS- und LPV-Anflüge

1. Vor dem Anflug: Anflugkarte prüfen, richtige Frequenz einstellen (ILS) oder das RNAV-Verfahren laden (LPV), veröffentlichten Kurs setzen.
2. Einschwenken: Auf Localizer/Endanflugkurs einschwenken. Sinkflug beginnen, wenn die Gleitweg-/Gleitpfadnadel zentriert ist.
3. Sinkflug: Pitch und Leistung anpassen für die gewünschte Sinkrate (ca. 600–800 ft/min bei 90 Knoten für 3 Grad).
4. Querprüfung: Angezeigte Höhe mit den veröffentlichten Werten an DME-Marken oder Step-down-Punkten abgleichen.
5. Entscheidungshöhe/-höhe: Am Minimum nur fortfahren mit der erforderlichen visuellen Referenz. Falls nicht, Durchstarten.

Visuelle Gleitpfad-Hilfen

• Lichter aufnehmen: Im Endanflug VASI oder PAPI erkennen. Anflug so anpassen, dass die korrekte Farbkombination gehalten wird.
• Gleitweg halten: Auf oder über dem visuellen Gleitweg bleiben, bis für die Landung laut Vorschriften eine tiefere Höhe erforderlich ist.
• Korrekturen: Sanfte, schrittweise Pitchkorrekturen bei kleinen Abweichungen durchführen.

Praxisbeispiele

• ILS-Anflug bei schlechter Sicht: Verkehrsflugzeuge landen bei Nebel auf einem großen Flughafen mithilfe von ILS-Führung sicher auf der Piste; präzise Gleitweginformationen ermöglichen Landungen ohne Sicht auf äußere Anhaltspunkte.
• LPV-Anflug an Regionalflughäfen: Geschäftsreiseflugzeuge und Turboprops nutzen satellitengestützte LPV-Anflüge für stabilisierte Sinkflüge an Flughäfen ohne ILS, was Zugang und Sicherheit bei grenzwertigem Wetter erhöht.
• VASI/PAPI bei Sichtflugbedingungen: Piloten der Allgemeinen Luftfahrt nutzen VASI oder PAPI für stabilisierte Anflüge, sichern Hindernisfreiheit und minimieren das Risiko eines zu kurzen Aufsetzens auf der Landebahn.

Piloten, Fluglotsen und Flughafenbetreiber müssen Gleitwegsysteme – sowohl elektronische als auch visuelle – verstehen und effektiv nutzen, um sichere, effiziente und regelkonforme Flugzeuglandungen bei allen Wetterbedingungen zu gewährleisten.