Aviation-Glossar

Was sind der PAPI-Anflugwinkel und der Einstellwinkel?

Airfield Lighting · Visual Aids · Approach 8 Sprachen
Definition
Der PAPI-Anflugwinkel und die Einstellwinkel sind der Anflugwinkel, den der PAPI anzeigt, und der Höhenwinkel jeder Einheit.

Der PAPI-Anflugwinkel und die Einstellwinkel sind der Anflugwinkel, den der PAPI anzeigt, und der Höhenwinkel jeder Einheit.

Was der Anflugwinkel und die Einstellwinkel sind

Der Anflugwinkel ist der Winkel des Pfades, den ein PAPI als auf dem Gleitweg anzeigt. Der Planer wählt einen Winkel, der zu den Luftfahrzeugen im Anflug passt. Hat die Piste ein ILS, sollte der visuelle Gleitweg so genau wie möglich mit dem ILS-Gleitweg übereinstimmen. Standort und Winkel der Einheiten erreichen das (CS ADR-DSN.M.650(a), Anhang 14, 5.3.5.37). Siehe Gleitwinkel .

Der Einstellwinkel ist der Winkel, auf den eine Leuchteinheit über der Horizontalen eingestellt wird. Jede Einheit zeigt Weiß über diesem Winkel und Rot darunter. Der Übergang von Rot zu Weiß ist die Ebene, die die Einstellung festlegt. Bei der Herstellung wird die Mitte der Übergangsebene auf die horizontale Achse der Einheit ausgerichtet. Das ist der Bezugspunkt des Einstellwinkels. Einstellwinkel und Strahlhöhe sind daher dasselbe (Doc 9157, 8.3.14). Jede Einheit lässt sich von 1°30′ bis mindestens 4°30′ über der Horizontalen verstellen (CS ADR-DSN.M.645(c)(4), Anhang 14, 5.3.5.34).

Die Einheiten A bis D haben unterschiedliche Einstellwinkel. Einheit A ist am weitesten von der Piste entfernt, und Einheit D ist am nächsten. Beim PAPI ist der Anflugwinkel der Mittelwert der Einstellwinkel der Einheiten B und C. Beim APAPI ist er der Mittelwert der Einheiten A und B (CS ADR-DSN Abbildung M-5). Eine Piste kann auf jeder Seite einen Lichtbalken haben. Die entsprechenden Einheiten haben dann denselben Winkel, daher wechseln die Signale beider Balken gemeinsam (CS ADR-DSN.M.650(b)(4)).

Die Suche nach „PAPI-Kalibrierung“ betrifft die Prüfung und das Zurücksetzen dieser Winkel. Doc 9157 sagt, dass eine Bodenprüfung mit einem Verfahren, das vom Neigungsmesser unabhängig ist, keine Kalibriertechnik ist. Findet sie eine Abweichung, setzt der Betreiber die Einheit mit dem Neigungsmesser zurück (8.3.24).

Einstellwinkel für einen Anflugwinkel von 3 Grad

Die EASA-Spezifikation und Doc 9157 geben für einen PAPI und einen APAPI mit 3 Grad dieselben Winkel an. Das zweite Spaltenpaar ist die breitere Option, wenn eine engere Übereinstimmung mit einem ILS-Gleitweg nötig ist. Der Kurssektor wächst dann von 20 auf 30 Bogenminuten (CS ADR-DSN Abbildung M-5, Doc 9157 Tabelle 8-1 und 8.3.54).

EinheitWinkel, Sektor 20 BogenminutenAbweichung von 3°Winkel, Sektor 30 BogenminutenAbweichung von 3°
PAPI-Einheit A2°30′−30′2°25′−35′
PAPI-Einheit B2°50′−10′2°45′−15′
PAPI-Einheit C3°10′+10′3°15′+15′
PAPI-Einheit D3°30′+30′3°35′+35′
APAPI-Einheit A2°45′−15′keine Angabekeine Angabe
APAPI-Einheit B3°15′+15′keine Angabekeine Angabe

Doc 9157 gibt die PAPI-Winkel als Anflugwinkel plus oder minus 10 und 30 Bogenminuten an (Abbildung 8-6). Liegt das System auf der rechten Seite der Piste, liegt die am höchsten eingestellte Einheit innen und die niedrigste außen (8.3.4).

Die FAA stellt ihr vierteiliges System L-880 auf 30′ über, 10′ über, 10′ unter und 30′ unter dem Gleitweg ein, von der Einheit aus gezählt, die der Piste am nächsten ist. Für ein Luftfahrzeug der Höhengruppe 4 auf einer Piste mit ILS sind die Abweichungen 35′, 15′, 15′ und 35′. Das Zweikasten-System L-881 zielt 15′ über und 15′ unter den Gleitweg (AC 150/5340-30J, Tabellen 7-2 und 7-3). Siehe Präzisions-Anflugwinkelanzeiger (PAPI) für den vollständigen Aufbau der Einheiten und das Farbmuster.

Einstellungen für andere Winkel

Doc 9157 sagt, dass der übliche Unterschied zwischen den Einstellwinkeln eines PAPI 20 Bogenminuten beträgt. Für steilere Anflüge gibt es größere Unterschiede, damit der Pilot den Gleitweg erfassen kann (8.3.5, 8.3.6, 8.3.68 und 8.3.69).

AnflugwinkelDifferenz PAPIDifferenz APAPI
2° bis 4°20′30′
4° bis 7°30′30′
Über 7°60′60′

Die Tabelle nennt Differenzeinstellungen, die zufriedenstellend sind (Tabelle 8-2). Sie ist eine Leitlinie, keine Norm.

Die Wahl des Anflugwinkels

Der Anflugwinkel wird so gewählt, dass er zu den Luftfahrzeugen passt, die den Anflug nutzen. Der FAA-Standardgleitweg für einen PAPI ist 3°. Auf einer Piste für Luftfahrzeuge ohne Strahlantrieb kann er auf 4° steigen, um Hindernisfreiheit zu schaffen (AC 150/5340-30J, 7.5.4.3.4). Ein steilerer Anflugwinkel ist eine der Maßnahmen, die EASA für ein Objekt nennt, das die Hindernisschutzfläche durchdringt. Siehe PAPI-Hindernisschutzfläche (OPS) .

Die Einstellwinkel bestimmen auch den Abstand über Objekten. Die EASA-Spezifikation betrifft einen Pilot, der eine weiße und drei rote Leuchten sieht. Dieser Pilot sollte alle Objekte im Anflugbereich mit einem sicheren Abstand überfliegen. Beim APAPI ist das niedrigste Signal auf dem Anflugwinkel eine weiße und eine rote Leuchte (CS ADR-DSN.M.650(b)(1) und (2), Anhang 14, 5.3.5.38 und 5.3.5.39).

Der Einstellwinkel legt auch fest, wo die Einheit steht. Doc 9157 verwendet einen Winkel M. Er ist 2 Bogenminuten kleiner als die Einstellung der Einheit B beim PAPI und der Einheit A beim APAPI. Er teilt die minimale Augenhöhe über der Schwelle durch den Tangens von M, um die Entfernung von der Schwelle zu erhalten (8.3.66 und 8.3.67). Siehe Schwellenüberflughöhe (TCH) .

Welche Toleranz gilt

EASA nennt für den Winkel einen einzigen Grenzwert. Der Flugplatzbetreiber korrigiert Ausrichtungsfehler von mehr als einer Bogenminute (AMC1 ADR.OPS.C.015(b) und (f)). Derselbe Text verlangt eine Prüfung in festgelegten Abständen, die Regen, Trockenheit und andere Bedingungen berücksichtigen, die das System verschieben. Er verlangt außerdem eine Prüfung nach einem Luftfahrzeugvorfall.

Doc 9157 verlangt, dass die Einheiten so genau wie möglich auf die geforderten Winkel ausgerichtet werden. Bleiben Fehler bestehen, wirken sie sich auf die Breite des Sektors mit Anflugwinkel aus (8.3.21). In den Passagen zur Prüfung nennt es die Genauigkeit jedes Verfahrens und keine Toleranz für den Winkel. Der nächste Abschnitt führt diese Genauigkeiten auf.

Drei weitere Werte sehen wie Toleranzen aus, sind aber keine Einstellungstoleranzen:

  • Tiefe des Übergangs. Der Wechsel von Rot zu Weiß ist für einen Beobachter in 300 m oder mehr Entfernung innerhalb von 3 Bogenminuten sichtbar (Anhang 14, 5.3.5.30). Doc 9157 gibt 3 Bogenminuten bis 8 Grad beidseits der Strahlmitte an und 5 Bogenminuten bei 15 Grad (8.3.10). Siehe Farbübergang .
  • Azimutausrichtung. Jede Einheit zielt auf eine Linie, die parallel zur Pistenmittellinie verläuft, innerhalb von ½ Grad (Doc 9157, 8.3.56, AC 150/5340-30J, 7.5.4.7.3).
  • Aufstellung. Abstand, Höhe der Linsenmitten und die vordere Linie des Balkens haben eigene Toleranzen. Siehe Anhang 14, Abbildung 5-19, und Doc 9157, 8.3.56.

Wie die Einstellwinkel gemessen werden

Doc 9157 beschreibt diese Verfahren in 8.3.20 bis 8.3.46. Die Genauigkeiten sind die Werte, die das Handbuch angibt.

VerfahrenWas es tutGenauigkeit nach Doc 9157
NeigungsmesserPrüft den Zielwinkel am physischen Aufbau der Einheit, nicht am projizierten StrahlNicht angegeben, als sehr genau beschrieben
BodenvermessungEin Theodolit und eine Latte lesen die Höhe des Übergangs von vorn an der Einheit abEtwa 3 Bogenminuten
BildauswertungEine Kamera auf einem Stativ 10 bis 15 m von der Einheit findet die Mitte der ÜbergangszoneBesser als 1 Bogenminute
PrüftafelEin Schirm 20 m vor der Einheit, markiert in Schritten von 1 Bogenminute über 5 Bogenminuten nach oben und untenIn Schritten von 1 Bogenminute ablesbar
Automatische ÜberwachungEin Sensor 10 m vor der Einheit erkennt die Bewegung der ÜbergangszoneErkennt 0,5 Bogenminuten, Alarm bei 3 bis 6 Bogenminuten
Unbemanntes LuftfahrzeugsystemEine Drohne tastet die Übergangszone aus mindestens 300 m abNicht angegeben
FluginspektionEine neue Anlage wird beflogen, einschließlich der EinstellwinkelKeine Zahl. Die Einstellwinkel werden nur auf grobe Fehlausrichtung geprüft

Der Neigungsmesser misst am Gehäuse. Die optische Achse muss nicht mit der mechanischen Achse übereinstimmen, zum Beispiel nach einer Beschädigung beim Transport oder durch den Auspuff einer Schneefräse. Die Bildauswertung misst dagegen den projizierten Strahl (8.3.32). Doc 9157 sagt, dass einige Staaten die Bildauswertung als Ersatz für Fluginspektionen zulassen (8.3.35).

Messung des Winkels mit einer Drohne

Doc 9157 sagt, dass ein unbemanntes Luftfahrzeugsystem (UAS) als alternatives Verfahren zur Messung der PAPI-Einstellungen verwendet werden darf. Für hohe Maßgenauigkeit ist eine Basisstation für Echtzeit-Kinematik (RTK) nötig. Die Daten lassen sich vor Ort ansehen und für die spätere Auswertung speichern (8.3.43).

Bei einem typischen Einsatz ist das unbemannte Luftfahrzeug mindestens 300 m vom PAPI entfernt, und zwar auf dessen Leeseite. Ein vertikaler Scan liefert die Höhen h1 und h2. Das sind die obere und die untere Grenze der Übergangszone von Rot zu Weiß. Der Einstellwinkel ist der Arkustangens von (h1 plus h2) geteilt durch 2d. Der Buchstabe d ist die horizontale Entfernung des Luftfahrzeugs vom PAPI (8.3.44, Abbildung 8-24). Ein horizontaler Scan liefert die seitlichen Grenzen des Systems, von dem Punkt aus, an dem die Signale der Einheiten D und A verschwinden (8.3.45).

Das Verfahren braucht eine Kamera für das sichtbare Spektrum, die gegen die wahrgenommene Gesamtbildqualität betrieblich validiert ist. Es kann eine besondere Genehmigung der zuständigen Behörde des Staates nötig sein (8.3.46). Siehe RTK .

Die EASA-Vorschriften nennen keine Drohnen. Sie verlangen die Winkelmessung der Einstellwinkel der Einheiten, nach den Anweisungen des Herstellers (GM1 ADR.OPS.C.015(b) und (f)). Die Anerkennung läuft deshalb über das Wartungsprogramm und die Behörde. Der Leitfaden zur behördlichen Anerkennung der PAPI-Kalibrierung mit Drohne geht die Behörden einzeln durch. Der Leitfaden zu den Kosten der PAPI-Kalibrierung behandelt den Preis.

Fluginspektion und Prüfintervall

Doc 9157 verlangt eine Fluginspektion einer neuen Anlage durch die zuständige Behörde. Sie prüft Reichweite, Helligkeitsregelung, die Einstellwinkel und die Verträglichkeit mit dem Präzisions-Gleitweg. Die Einstellwinkel werden nur darauf geprüft, dass keine grobe Fehlausrichtung vorliegt (8.3.42). Die Flugprüfung der EASA betrachtet den Anflugwinkel des visuellen Systems und seine Verträglichkeit mit den nicht visuellen Hilfen. Sie betrachtet außerdem das Gleichgewicht der Lichtstärke bei allen Einstellungen (GM1 ADR.OPS.C.015(b) und (f)). Siehe Fluginspektion .

Die FAA verlangt eine Inbetriebnahme-Flugprüfung für ein neues VGSI mit einem IFR-Verfahren. Für VGSI gibt es keine periodische Pflicht zur Flugprüfung. Sie verlangt eine Prüfung des sicheren Betriebs zusammen mit anderen Flugprüfungen der Piste (AC 150/5340-30J, 7.7.6.6.4).

Zwischen den Flugprüfungen halten Bodenprüfungen die Winkel fest. Doc 9157 sagt, dass die zuständige Behörde ein angemessenes Intervall für Bodenprüfungen festlegen sollte. Standorte mit weniger stabilem Boden oder extremem Wetter brauchen häufigere Prüfungen. Unter vielen Umständen ist eine monatliche Ausrichtungsprüfung ausreichend (8.3.20). Die monatliche Prüfung kann eine Neuausrichtung einschließen (8.3.49). EASA sagt, dass Frost, starker Regen oder Trockenheit eine Fehlausrichtung verursachen können. Der Betreiber passt die Bodenprüfungen deshalb dem Wetter an (GM1 ADR.OPS.C.015(b) und (f)).

Nach Wartung oder LED-Nachrüstung

Der Bezugspunkt des Einstellwinkels ist die horizontale Achse der Einheit. Dieselben Verfahren prüfen deshalb auch eine LED-Einheit (Doc 9157, 8.3.14). Ein LED-PAPI braucht womöglich keinen roten Filter, weil die Dioden die Farbe erzeugen (Doc 9157, Anmerkung zu 8.3.7). Doc 9157 sagt, dass die Ursache einer Fehlausrichtung gefunden und behoben wird, bevor die Einstellwinkel verändert werden (8.3.22). Es sagt außerdem, dass eine neue Anlage einer Fluginspektion unterzogen werden sollte (8.3.42). Ob eine Nachrüstung als neue Anlage gilt, ist eine Frage für die zuständige Behörde.

Häufig gestellte Fragen

Welche Einstellwinkel hat ein PAPI mit 3 Grad?
Die EASA-Spezifikation und ICAO Doc 9157 setzen die Einheit A, die am weitesten von der Piste entfernt ist, auf 2°30′. Die Einheiten B, C und D stehen bei 2°50′, 3°10′ und 3°30′. Der Anflugwinkel ist der Mittelwert der Winkel der Einheiten B und C, also 3°. Der Kurssektor zwischen den Einheiten B und C beträgt 20 Bogenminuten. EASA lässt außerdem einen Sektor von 30 Bogenminuten zu, mit Winkeln von 2°25′, 2°45′, 3°15′ und 3°35′.
Welche Toleranz gilt für PAPI-Einstellwinkel nach ICAO und EASA?
EASA nennt einen einzigen Grenzwert. Die Wartungsvorschriften sagen, dass Ausrichtungsfehler von mehr als einer Bogenminute korrigiert werden sollten. ICAO Doc 9157 nennt in seinen Passagen zur Prüfung keine Toleranz für den Winkel. Es heißt, die Einheiten sollten so genau wie möglich auf die geforderten Winkel ausgerichtet werden, weil Fehler die Breite des Sektors mit Anflugwinkel verringern. Stattdessen nennt es die Genauigkeit jedes Messverfahrens.
Wie werden die Einstellwinkel eines PAPI gemessen?
ICAO Doc 9157 nennt diese Verfahren. Ein Neigungsmesser an der Einheit prüft den Zielwinkel. Eine Bodenvermessung mit einem Theodoliten liest den Übergang von vorn ab, mit einer Genauigkeit von etwa 3 Bogenminuten. Die Bildauswertung misst die Übergangszone auf besser als 1 Bogenminute. Eine Prüftafel, ein automatischer Sensor und eine Fluginspektion sind weitere Verfahren. Das Handbuch nennt außerdem ein unbemanntes Luftfahrzeugsystem.
Erlaubt ICAO Doc 9157 Teil 4 Drohnen zur Prüfung der PAPI-Winkel?
Ja, als alternatives Verfahren. Absatz 8.3.43 sagt, dass ein unbemanntes Luftfahrzeugsystem zur Messung der PAPI-Einstellungen verwendet werden darf. Für hohe Maßgenauigkeit ist eine Basisstation für Echtzeit-Kinematik (RTK) nötig. Absatz 8.3.46 sagt, dass das Verfahren eine Kamera für das sichtbare Spektrum mit betrieblicher Validierung braucht. Es kann eine besondere Genehmigung der zuständigen Behörde des Staates nötig sein.
Akzeptiert EASA die Kalibrierung eines PAPI mit einer Drohne?
Die Wartungsvorschriften der EASA nennen kein Verfahren und kein Messgerät. Sie verlangen, dass der Betreiber die Einstellwinkel der Einheiten durch Winkelmessung prüft, nach den Anweisungen des Herstellers. Fehler von mehr als einer Bogenminute sollten korrigiert werden. Die Vorschriften nennen keine Drohnen. Ein Drohnenverfahren läuft deshalb über das Wartungsprogramm, das die zuständige Behörde genehmigt. Die Hinweise von ICAO nennen das Verfahren, genehmigen es aber nicht.
Wie genau ist eine Drohnenmessung des PAPI im Vergleich zu einer Fluginspektion?
Die ICAO-Absätze zum unbemannten Verfahren nennen keine Genauigkeitsangabe. Sie beschreiben, wie der Einstellwinkel aus den Höhen des Übergangs von Rot zu Weiß in bekannter Entfernung berechnet wird. Doc 9157 verlangt eine Fluginspektion einer neuen Anlage. Dabei werden die Einstellwinkel nur darauf geprüft, dass keine grobe Fehlausrichtung vorliegt. Die beiden Verfahren beantworten unterschiedliche Fragen.
Wie oft müssen die Einstellwinkel des PAPI geprüft werden?
Die Vorschriften nennen kein Intervall in Monaten. EASA sagt, dass der Betreiber die Ausrichtung in festgelegten Abständen prüft, Regen, Trockenheit und andere Bedingungen berücksichtigt und außerdem nach einem Luftfahrzeugvorfall prüft. ICAO Doc 9157 sagt, dass unter vielen Umständen eine monatliche Prüfung der Ausrichtung der Einstellwinkel ausreicht. Die FAA hat für diese Systeme keine periodische Pflicht zur Flugprüfung.
Was ist der Anflugwinkel eines PAPI?
Es ist der Winkel des Pfades, den der PAPI als auf dem Gleitweg anzeigt. Bei einem PAPI ist es der Mittelwert der Einstellwinkel der Einheiten B und C. Bei einem APAPI ist es der Mittelwert der Winkel der Einheiten A und B. Der Planer wählt einen Winkel, der zu den Luftfahrzeugen im Anflug passt. Hat die Piste ein ILS, sollte der visuelle Gleitweg so genau wie möglich mit dem ILS-Gleitweg übereinstimmen.

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