Luftfahrt 17.11.2000, 17:27 Uhr

Neue Ideen gegen den Stau am Himmel

Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt wird nach Wegen gegen das wachsende Chaos am Himmel geforscht – und ab und zu gehen die Wissenschaftler dazu mit einem fliegenden Großrechner in die Luft.

Ungewöhnlich sieht das kleine Flugzeug aus, das an diesem grauen Morgen im November etwas abseits auf dem Kölner Flughafen steht: Die beiden Triebwerke sind oben auf die Flügel montiert, anstatt wie gewöhnlich unter ihnen zu hängen, aus der Nase des Flugzeugs ragt eine lange Stange.
Auch im Inneren erinnert nur wenig an ein normales Flugzeug. Rechts hinter dem Cockpit des Flugzeugs ein zweites, elektronisches Cockpit, davor eine Leinwand, auf die eine Kamera die Sicht aus dem eigentlichen Cockpit überträgt. Und dort, wo früher 40 Passagiere Platz fanden, stehen Rechner, dicke Kabelstränge laufen an der Decke entlang, verschwinden hinter Regalen voller Monitore, Schaltknöpfe, Kontrolllämpchen. Vor jedem dieser Regale zwei Sitze.
Das Flugzeug ist eine VFW 614, in den 60er Jahren von dem deutsch-holländischen Unternehmen Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker als Regionalflugzeug entwickelt, sogar in geringen Stückzahlen gebaut. Aber schon 1977 wurde die Produktion eingestellt, nachdem sich Deutschland für den Airbus entschieden hatte.
Die VFW 614 mit Namen Attas, die jetzt auf dem Kölner Flughafen ihre Motoren anlässt, ist umgebaut zu einer Art fliegendem Großrechner und wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln als mobiles Testlabor genutzt.
Jetzt heulen die Motoren auf, die spartanische Isolierung in der Kabine lässt es laut werden. Die Mitglieder der gut zehnköpfigen Crew – alles Mitarbeiter des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) – stülpen ihre Kopfhörer über.
Die beiden Piloten Stefan Seydel und Jürgen Berns checken die Maschine, ein dritter Pilot, Testpilot Andreas Knüppel, nimmt hinter dem elektronischen Cockpit Platz,
Auch Christiane Edinger setzt sich vor eine Wand von Monitoren, die teilweise identisch sind mit denen im elektronischen Cockpit. Mit Kollegen zusammen forscht und entwickelt sie im DLR an einem neuen Flugmanagement-System, das dem Piloten eine ideale Flugroute, den Flugkontrolleuren am Boden eine optimale Verkehrskontrolle ermöglichen soll. Nach endlosen Trockenläufen im Labor kommt heute der Einsatz im Flugzeug.
Während die Triebwerke warm laufen, tippt Edinger noch schnell ein paar Daten ein, lässt dann zum Start die Tastatur in einem Schlitz unter den Monitoren verschwinden. Attas rollt auf die Startbahn, gewinnt Fahrt, hebt ab und schlingert durch die dicken Wolken über Köln.
Kaum ist die Maschine auf gut 2000 m Höhe, übernehmen Andreas Knüppel im elektronische Cockpit und der Autopilot die Maschine. Die beiden Piloten vorn im Cockpit haben jetzt Pause – sie achten nur darauf, dass vom elektronischen Cockpit keine unsinnigen Befehle an das Flugzeug gehen. „Wenn nötig, können wir die Elektronik jederzeit raushauen“, so Berns.
Edinger sitzt derweil schon wieder an ihrem Rechner und spielt von ihrem Platz aus eine Reihe von Daten ins elektronische Cockpit ein, sog. „constraints“. Sie simuliert damit einen an sich normalen Vorgang – neue Fluginformationen, die vom Boden aus an das Flugzeug gesendet werden und eine Änderung der Route erzwingen.
Testpilot Andreas Knüppel im elektronischen Cockpit hat in seiner rechten Armlehne ein Touchpad, wie man sie von Laptops kennt. Er gleicht diese neuen Daten mit der vor dem Flug eingegeben Route ab, verhandelt noch einmal mit der „virtuellen Bodenstation“, sprich Edingers Rechner, bestätigt die Route, und die Maschine macht sich automatisch auf den neuen Weg.
Alles das hat Knüppel nur mit Hilfe seines Touchpads gemacht, mit dem er einen Cursor über den Bildschirm mit der Flugroute bewegte und eine Reihe von Befehlen anklickte.
„Was wir vorhaben“, erklärt Erdinger, „ist die Entwicklung eines fortschrittlichen Flugmanagement-Systems, das dem Piloten rechnergestützt und weitgehend automatisch eine optimale Reiseroute liefert, seine Position im Verhältnis zu anderen Flugzeugen darstellt und dem Zielflughafen eine sekundengenaue Ankunftszeit gibt.“
So präzise Zeitangaben sind derzeit unmöglich, was in Hauptverkehrszeiten zu einem nahezu permanenten Krisenmanagement im Luftraum großer Flughäfen führt.
Edingers System hat noch einen weiteren Vorteil gegenüber dem heutigen Verfahren: Es vermeidet weitgehend den Sprechfunk zwischen Boden und Flugzeug. Elektronische Up- und Downlinks vom Flugzeug zum Boden transportieren Datensätze, das Flugmanagement-System an Bord berechnet die neue Route – etwa bei unvorhersehbaren Wetterentwicklungen oder einem überlasteten Luftraum. Die Daten werden im Bordrechner abgeglichen, die Flugroute automatisch korrigiert, die neue Ankunftszeit an den Flughafen gegeben.
Theoretisch wäre das Flugzeug so ausschließlich über das Touchpad des elektronischen Cockpits zu steuern.
Im Flugzeug spürt man davon nichts. Ruhig fliegt der Attas in Richtung Braunschweig. Testpilot Andreas Knüppel tippt ab und zu mal auf sein Touchpad, wirkt etwas verloren, weil ansonsten wenig geschieht. Neben Knüppel hockt jetzt Hajung Becker, DLR-Spezialist für Flugregelung und Autopilot des Attas und überwacht die wenigen Handbewegungen Knüppels. Immer wieder geht sein Blick zum Monitor, auf dem sich ein kleiner gelber Flieger entlang des grau markierten Flugwegs bewegt.
Doch noch sind solche Systeme Zukunftsmusik. Aber Becker und Edinger sind zuversichtlich: „Sowas muss kommen“, glaubt Becker, „wenn auch vermutlich erst in zehn Jahren“.
Denn noch fehlen gerade am Boden die Voraussetzungen für ein solches fortschrittliches Flugmanagement. Elektronische Up-und Downlinks vom Boden zum Flugzeug sind weltweit eher selten und nicht standardisiert, die Automatisierung der Flugkontrolle steckt noch in den Anfängen.
Doch die Entwicklung des Flugverkehrs, glaubt Becker, erzwingt solche Systeme geradezu: Zum einen entlasten sie die Piloten, die mit einem Verkehrsauskommen fertig werden müssen, das pro Jahr um gut 6 % wachsen wird. Zum andern brauchen die Fluggesellschaften bei sinkenden Margen optimale Flugführung – Flieger der Lufthansa etwa verbrauchten 1998 allein über 26 000 t Kerosin in Warteschleifen. Und schließlich binden Pünktlichkeit und komfortables Fliegen den Kunden an die Fluggesellschaft.
Gut 30 Minuten Flug hat der Attas jetzt hinter sich, da fahren etwas unvermittelt die Klappen aus und die Nase des Fliegers kippt nach unten.
Das echte Leben hat die Simulation eingeholt. „Jedes Flugzeug hat eine optimale Flughöhe, wo es am wenigsten Treibstoff verbraucht“, erklärt Becker. „Von dort aus sollte es dann zum Landeanflug in einen „idle decent“ übergehen, mit den Triebwerken „im Leerlauf“ nach unten schweben.“
Diese Vorgabe war auch in das Flugmanagement-System des Attas programmiert worden, aber der Tower in Braunschweig hatte zu spät die Erlaubnis für den Landeanflug gegeben, das Flugzeug ist drei Meilen über den Punkt für einen optimalen Sinkflug hinausgeflogen. Das Flugmanagement-System hatte diese Daten automatisch miteinander abgeglichen und dann stärker abgebremst, als ein Pilot es manuell tun würde, um wieder auf den idealen Sinkflugwinkel zu kommen.
Schließlich rollt der Attas langsam auf seinen Hangar am Flughafen Braunschweig zu, Edinger fährt ihre „virtuelle Bodenstation“ herunter. Doch es wird nicht ihr letzter Flug bleiben. Dutzende von Berufspiloten werden das System vom elektronischen Cockpit aus mitfliegen und die Wissenschaftler des DLR mit ihren Anregungen auf Trab halten. „Das ist eben unsere Aufgabe“, so Becker, „dafür zu sorgen, dass unser System in der echten Welt funktioniert“. WOLFGANG MOCK

Von Wolfgang Mock

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