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Was kann eigentlich der Autopilot?

06.04.2017 - 08:02 0 Kommentare

Der Autopilot hilft dem Piloten aus jeder Situation, oder? Langstreckenpilot Nikolaus Braun räumt mit Kino-Legenden auf und erklärt, was Flugzeuge heute automatisch können - und was nicht.

Ein Teil des Autopiloten-Kontrollpanels in einem Airbus A320. - © © AirTeamImages.com - Ismael Jorda

Ein Teil des Autopiloten-Kontrollpanels in einem Airbus A320. © AirTeamImages.com /Ismael Jorda

Glaubt man dem Volksmund oder auch den vielen Kinofilmen, kann ein Autopilot fast alles: Egal wie verfahren die Situation ist, egal wie schlimm die Umgebungsbedingungen sind - der Autopilot hilft dem Piloten aus jeder Situation problemlos wieder hinaus. Im Reiseflug lässt er die Piloten Zeitung lesen und landen kann er sowieso von allein.

Die Realität sieht anders aus. Der Autopilot ist nur ein kleiner Baustein im Gesamtsystem "Flugführung", was all das umfasst, was sich der Laie als Autopilot vorstellt. Der Autopilot ist der Teil, der das Flugzeug an sich fliegt. "Fliegen" heißt hierbei, dass der Autopilot beispielweise die Fluglage im Raum so herstellt, dass der dreidimensionale Flugweg eingehalten werden kann.

Im einfachsten Fall - dem unbeschleunigten Geradeausflug - heißt das, dass der Autopilot den Anstellwinkel des Flugzeuges so verändert, dass das Flugzeug konstant seine Flughöhe einhält, auch wenn es durch Treibstoffverbrauch leichter wird. Ebenso reagiert er auf Störungen von außen (zum Beispiel Böen oder Aufwinde), Änderungen der Geschwindigkeit oder das Ausfahren von Landeklappen.

Der Autopilot regelt Anstellwinkel und Schubbedarf

In der Regel hat der Autopilot noch einen Gehilfen, den automatischen Schubregler. Auch wenn beide Systeme unabhängig arbeiten und auch so genutzt werden können, wird erst aus dem Zusammenschluss eine gelungene Kombination. Aus der Flugphysik ergibt sich, dass es für jede Fluglage mit konstanter Geschwindigkeit bei einem Gewicht in der Regel einen bestimmten Schubbedarf gibt. Ändert sich die Fluglage, ändert sich auch der Schubbedarf.

Fliegt das Flugzeug unbeschleunigt mit konstanter Flughöhe geradeaus, ist der Auftrieb gleich der Gewichtskraft (daher kein Steig- oder Sinkflug) und die Schubkraft gleich dem Widerstand (daher unbeschleunigt). Für diese Situation gibt es einen Schubwert und einen Anstellwinkel, aus denen einen Geschwindigkeit resultiert. Wird der Schub erhöht, beschleunigt das Flugzeug. Durch die höhere Geschwindigkeit steigt der Auftrieb, wodurch es aufsteigen würde.

Um die Höhe zu halten, muss der Auftrieb verringert werden, in dem der Anstellwinkel reduziert wird. Fliegt das Flugzeug lange Zeit in konstanter Höhe wie zum Beispiel im Reiseflug, wird es durch den Kraftstoffverbrauch leichter. Der Anstellwinkel wird daher mit der Zeit leicht reduziert, wodurch sich der Widerstand verringert, was wiederum den Schubbedarf verkleinert.

Der Autopilot steuert selber nicht direkt die Steuerflächen des Flugzeugs an. Höhen-, Quer- und Seitenruder werden heutzutage von eigenen Computern geregelt, die die Vorgaben des Piloten oder Autopiloten in Ausschläge der Steuerflächen umsetzen.

Das Flight Management System kennt den Flugweg

Die Definition des Flugweges passiert praktisch auf zwei mögliche Weisen: Zum einen kann der Pilot direkte Vorgaben machen. Über ein Bedienpanel im Cockpit kann er beispielsweise einen Steuerkurs ("Heading"), eine Geschwindigkeit oder einen Steigflug einstellen. Zum anderen kann das Flight Management System (FMS) dem Autopiloten einen Flugweg vorgeben. In diesem Fall muss lediglich eine Höhenänderung manuell durch den Piloten vorgegeben werden, alles andere wird aus der programmierten Route berechnet.

Höhe, Geschwindigkeit und Richtung halten und dann sogar noch automatisch landen... Was kann der Autopilot im Flugzeug eigentlich nicht selbst erledigen?

Linda Z.

Die erstgenannte Methode wird zum Beispiel immer dann genutzt, wenn Fluglotsen eine Richtungsänderung als Steuerkurs anweisen oder wenn hochreichende Bewölkung umflogen wird. Den größten Teil der Strecke wird aber die programmierte Route abgeflogen. Während dieser Zeit hat der Pilot die Aufgabe, den Autopiloten zu überwachen, ob die im Flugplan freigegebene Route richtig abgeflogen wird, ob im FMS alle aktuellen Änderungen von Luftstraßen korrekt hinterlegt und ob alle Routen passend kodiert sind.

Automatisch landen geht nicht immer

Bleibt noch die Frage nach dem Starten und Landen. Ja, viele Autopiloten können das Flugzeug unter gewissen Bedingungen landen - aber starten können sie alle nicht. Dieser Umstand resultiert daraus, dass ein Start ja immer optional ist, eine Landung hingegen nicht. Da der technische Aufwand sehr hoch ist, hat man die Fähigkeit, zu starten, bewusst weggelassen - zumal dies auch der Mensch ohne Probleme kann.

Autopiloten sind darauf ausgelegt, das Flugzeug dann zu landen, wenn der Mensch es nicht mehr kann. Das ist der Fall, wenn es neblig und die Außensicht auf die Landebahn oder Teile der Anflugbefeuerung versperrt ist. Der Aufwand, der bei diesen Landungen getrieben werden muss, ist sehr hoch - für das Flugzeug, den Flughafen und auch die Besatzung. Insofern können bei Weitem nicht alle Flugzeuge automatisch landen und auch auf vielen Flughäfen ist dieses nicht möglich. Andere Szenarien, wie zum Beispiel starken Wind, Regen oder Schneefall, kann der Autopilot ohnehin nicht abdecken. Hier muss und kann nur der Pilot landen.

Über den Autor

Regelmäßig beantwortet Verkehrsflugzeugführer Nikolaus Braun in der airliners.de-Serie "Antworten aus dem Cockpit" Fragen zu Piloten-Themen rund um Luftfahrttechnik & Flugbetrieb. Wenn Sie auch eine Frage haben, schreiben Sie an antwortenausdemcockpit@airliners.de

Nikolaus BraunNikolaus Braun ist Pilot bei einer großen deutschen Fluggesellschaft und fliegt derzeit auf Airbus A330/A340. Der studierte Dipl-Ing. (FH) für Luftfahrtsystemtechnik und -management berät zudem nebenberuflich mit seiner Firma Nikolaus Braun Aviation Consulting (NBAC) bei Projekten aus Forschung, Entwicklung, Gesetzgebung und Lehre.

Von: Nikolaus Braun für airliners.de
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