Die Zukunft heißt PBN - Performance Based Navigation

AOPA-Letter 01/12

Von der konventionellen zur leistungsbasierten Navigation

 

Die Navigation in der Luftfahrt hat sich in den letzten 20 Jahren radikal geändert. Mit der Nutzung des Satellitensystems GPS in Verbindung mit ausgeklügelten Flight Management Systemen (FMS) ist es heute möglich, jeden Punkt auf der Erde exakt anzusteuern. Auch im sensiblen Anflugbereich kann man heute schon an vielen Flugplätzen auf das „traditionelle" ILS verzichten und einen weitestgehend automatisierten Anflug allein mit Hilfe von GPS durchführen. Durch die nun auch in Deutschland zugelassene Nutzung des europäischen Satellitenergänzungssystems EGNOS (siehe NfL I 209/11 vom 15. Dezember 2011) wird es möglich werden, auch bei uns satellitengestützte Anflüge mit Vertikalführung, so genannte „LPV"-Anflüge (Localizer Performance with Vertical Guidance), bis zu einer Entscheidungshöhe von etwa 250 ft anzubieten. Aufgrund der Systemspezifikationen von EGNOS zählen diese Verfahrensarten bei ICAO zur Kategorie der APV SBAS-Verfahren (Approach Procedure with Vertical Guidance). Am Flughafen Bremen läuft derzeit ein interessanter Versuch mit einem GLS Approach (GBAS Landing System). Das GBAS (Ground Based Augmentation System) erfüllt sämtliche Voraussetzungen an ein Präzisionsanflugsystem, so dass hier dieselben operationellen Minima wie bei einem CAT I ILS Anflug gelten und somit auch von einem Präzisionsanflugverfahren gesprochen werden darf.

 

Die Tage der „bodenständigen" Navigationsanlagen wie NDB, VOR, DME und ILS scheinen also gezählt zu sein. Aber ist dem wirklich so? In Europa gibt es hunderte dieser konventionellen Anlagen. Allein in Deutschland werden noch 55 VORs, oft in Verbindung mit einem DME, und 60 NDBs, darunter viele Locator (LO) und 80 ILS Anlagen betrieben. Und vor erst gar nicht langer Zeit wurde für viele hunderttausende von EURO eine neue Doppler VOR/DME-Anlage am Flughafen Stuttgart installiert. Und eine weitere VOR wird gerade im Raum Frankfurt aufgebaut. Es ist weiterhin möglich, in unserem Luftraum „konventionell" durch Deutschland und Europa zu fliegen, auch nach einer Ausdünnung dieser Anlagen wird dies mit einer Rumpfinfrastruktur noch viele Jahre möglich sein. Im Rahmen der Instrumentenflugausbildung werden immer noch fleißig NDB- und VOR-Verfahren geübt, daran ändern auch die neuen europäischen Lizenzvorschriften EASA-FCL nichts.

 

Aber die Zukunft ist nicht aufzuhalten. Nach dem Willen der ICAO, der internationalen Zivilluftfahrtorganisation, sollen die Staaten weg kommen von den bodengestützten Navigationsanlagen und vermehrt auf Satellitennavigation setzen. Das nun schon in seiner 3. Ausgabe veröffentliche ICAO Perfomance Based Navigation Manual (Document 9613) beschreibt das Konzept und den Weg hin zu einer leistungsbasierten Navigation mit einheitlichen und weltweit anwendbaren Richtlinien für den Einsatz von RNAV und RNP (Required Navigation Performance).

 

PBN Go Team zu Besuch in Deutschland

 

Bei ICAO kümmert sich das PBN Go Team zusammen mit Vertretern von IATA, dem internationalen Verband der Fluggesellschaften, IFALPA, dem internationalen Verband der Airline-Piloten, Vertretern von Jeppesen und der Luftfahrtindustrie darum, dass PBN umgesetzt wird und die Staaten einen nationalen PBN Implementation Plan erarbeiten. Im Dezember 2011 war das PBN Go Team nun zu Besuch bei BMVBS und DFS, um den Stand der PBN-Einführung vorzustellen und Deutschland bei der Einführung von PBN zu unterstützen. Zur viertägigen PBN-Konferenz kamen auch Vertreter von BAF (Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung), LBA, EASA, Bundeswehr, Lufthansa, Air Berlin, Jeppesen, DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt), GBAA (German Business Aviation Association), ADV (Arbeitsgemeinschaft deutscher Verkehrsflughäfen), ERAC (European Regional Aerodromes Community), IDRF (Interessengemeinschaft der regionalen Flugplätze) und AOPA-Germany.

 

ICAO geht davon aus, dass die Einführung von PBN eine Reihe von Vorteilen bringt, angefangen bei der Reduzierung der kostspieligen Navigationsanlagen am Boden, einer freien Wahl von Strecken und damit einer besseren Kapazitätsausnutzung des Luftraums verbunden mit Spriteinsparungen und der Reduzierung von Fluglärm. Insbesondere im An- und Abflugbereich werden nach PBN ausgerichtete Verfahren erhebliche Vorteile bringen. So sind „beliebige" Verfahren möglich, bis hin zu voll automatisiert geflogenen gekrümmten Anflügen (curved approaches); für Flugplätze in bergigem Gelände, wo die konventionellen Navigationsanlagen oftmals versagen, ein großer Vorteil. Nach ICAO sollten alle Instrument Runways bis 2016 mit PBN Approach Procedures with Vertical Guidance (APV) ausgestattet sein. Ob dieses ehrgeizige Ziel wirklich erreicht werden kann, ist fraglich. Es fehlt weltweit nicht nur an den nationalen Konzepten, sondern auch an den entsprechenden Ausrüstungen und Betriebsgenehmigungen. Noch lange sind nicht alle Luftfahrzeuge, vor allem einige Flugzeuge von Airlines, standardmäßig mit GPS-Empfängern ausgerüstet. Das gilt nicht, wie zu hören war, für die Flotte von Air Berlin. Deren Flugzeuge können schon heute alle PBN-Verfahrensarten fliegen.

 

Approach

So sieht die Zukunft aus:
ein gekurvter Anflug mit kontinuierlicher Kurs- und Höheninformation
Grafik: Global PBN Task Force Go-Team

 

Die DFS nahm die Konferenz zum Anlass, einen ersten Entwurf eines deutschen PBN Einführungsplans vorzustellen. Auch wenn dieser Plan erst einmal primär auf die Großluftfahrt abzielt, so wird sich deren Umsetzung mittelfristig auch auf die Allgemeine Luftfahrt und die Geschäftsluftfahrt positiv auswirken. Jetzt, da die Nutzung von EGNOS zugelassen ist, können nun auch in Deutschland, wie schon in anderen europäischen Ländern geschehen, LPV-Approaches eingerichtet werden. Desweiteren darf die geometrische Höheninformation von EGNOS auch auf den in Deutschland seit einiger Zeit etablierten APV baro-VNAV-Verfahren genutzt werden, sofern die Avionik dies hergibt, bei den allermeisten AL-Flugzeugen ist dies leider keine Option, erst bei größeren Geschäftsreiseflugzeugen. In Europa sind in Deutschland mit Abstand die meisten APV baro-VNAV Verfahren etabliert. Während hierzulande LPV-Verfahren erst jetzt planerisch umsetzbar werden, sind in den USA LPV-Approaches gar kein besonderes Thema mehr. Dort sind schon 2748 dieser GPS-WAAS Anflugverfahren (WAAS ist das amerikanische Pendant zum europäischen EGNOS) veröffentlicht, das sind mehr als doppelt so viele wie konventionelle ILS-Anflüge.

 

Eine generelle Planung zur Reduzierung der Bodennavigationsanlagen, wie im ICAO PBN-Konzept vorgesehen, ist von der DFS nach einer bereits über Jahre laufenden Rationalisierungsphase im Herbst 2011 bis auf weiteres eingefroren worden. Hier bedarf es nach Auskunft der DFS noch genauerer Analysen, insbesondere der Auswirkungen auf die Nahverkehrsbereiche der Großflughäfen, sowie einer Änderung der Flugsicherungsausrüstungsverordnung. Dies sei, auch das wurde auf der Konferenz deutlich, damit zu begründen, dass viele RNAV-Verfahrensarten auf konventionellen Navigationsmitteln und eben nicht ausschließlich auf GPS basieren.

 

Kursführung
PBN ermöglicht jede beliebige Kursführung.
Grafik: Global PBN Task Force Go-Team

 

 

Was bringt die Zukunft?

 

Die Vertreter von ICAO und IATA haben sich auf der Konferenz viel Mühe gegeben, den Teilnehmern der Flugsicherung und der kommerziellen Luftfahrt die Einführung von PBN in Deutschland „schmackhaft" zu machen. Es wurden insbesondere die Vorzüge der leistungsbasierten Navigation für den An- und Abflugbereich an den internationalen Verkehrsflughäfen gepriesen. Beispiele aus dem Bereich der Allgemeinen Luftfahrt wurden nicht gebracht. Aber gerade dort wird PBN längerfristig entscheidende Vorteile bringen, insbesondere wenn es um die IFR-Anbindung von kleineren Flugplätzen geht. Anflüge bis hinunter zu einem Minimum, das bisher nur mit einer aufwendigen und kostspieligen ILS-Anlage erreicht werden kann, werden möglich sein.

 

Allerdings funktioniert die Einrichtung von satellitengestützten An- und Abflugverfahren nur, wenn die erforderlichen Flugsicherungskapazitäten vorgehalten, die Verfahren an das ATS-Streckennetz angebunden, der Flugplatz für IFR-Operations zugelassen und die entsprechende Luftraumstruktur geschaffen wird. Und damit stoßen die kleineren Flugplätze an ihre Grenzen. Anders als bei der Erweiterung von Lufträumen für die großen internationalen Verkehrsflughäfen ist die Einrichtung eines Luftraums Foxtrott für einen kleineren Flugplatz mit nur wenigen IFR-Bewegungen immer wieder ein Kraftakt und dauert Jahre.

 

Hinzu kommt, dass, wie sich auf der PBN Konferenz herausstellte, die Planungskapazitäten der DFS sehr begrenzt und darüber hinaus durch die Großprojekte wie Frankfurt, Berlin und München erst mal gebunden sind. Der Forderung nach IFR-Anbindung weiterer Flugplätze der Allgemeinen Luftfahrt kann man in dieser Situation kaum nachkommen. Die Interessengemeinschaft der regionalen Flugplätze (IDRF) sollte sich dieser Situation bewusst sein und im eigenen Interesse Konzepte entwickeln, die zu einer Verbesserung der Anfliegbarkeit der regionalen Flugplätze führen und die letztlich die DFS bei der Planung konkret unterstützen. Wie weit das möglich ist, muss unter den Beteiligten diskutiert werden. Für Deutschland ist unter der Schirmherrschaft des BMVBS und der DFS die Einrichtung eines nationalen PBN Go Teams geplant. Hier wäre für die IDRF wie auch für AOPA die Gelegenheit, nicht nur aktiv mitzuarbeiten, sondern auch konkrete Vorstellungen auf den Tisch zu legen.

 

Aber es gibt noch weitere Probleme hin zur leistungsbasierten Navigation der Zukunft zu lösen. Zum einen verfügen bei weitem noch nicht alle für den Instrumentenflugbetrieb zugelassene Luftfahrzeuge über die entsprechende Navigationsausrüstung. Und zum anderen ist noch nicht klar, unter welchen Bedingungen ein Pilot ein PBN-Verfahren fliegen darf. Die derzeit im Luftfahrthandbuch veröffentlichten deutschen GPS-/GNSS-Vorschriften schreiben nur ein Vertrautmachen mit den Verfahren und Geräten vor. Ob das auch für einen LPV-Approach gelten wird, ist noch fraglich. Zumindest EASA sieht hier das Erfordernis für eine Erlaubnis bzw. für ein gesondertes Einweisungsverfahren für Piloten (siehe hierzu auch AOPA-Letter 06/2011, Seite 12).

 

Nach Auskunft der DFS werden die ersten LPV-Verfahren noch in diesem Jahr veröffentlicht werden. Dies ist ein weiterer wichtiger Meilenstein hin zu einer Navigation, die im wesentlichen nicht mehr abhängig sein wird von bodengestützten Anlagen, sondern die auf Satelliteninformationen und festgelegten Leistungsstandards basiert.

 

Jürgen Mies


Flieg doch mal