Das Antikollisionssystem des Flugzeugs: wie funktioniert das GPWS (Ground Proximity Warning System – Bodenannäherungs-Warnsystem)

Der Kommandant eines Schiffes weiß, dass das Licht eines Leuchtturms in der Ferne das Vorhandensein der Küste anzeigt; der Fahrer eines Autos weiß, dass es Schilder gibt, die das Auftauchen von Kurven, gesperrten Straßen, Baustellen anzeigen; aber was zeigt einem Flugzeugpiloten das Vorhandensein von Bergen, die Nähe des Meeres oder des Bodens an?

Das Instrument, das den Piloten bei ihrer Aufgabe zu Hilfe kommt, ist das bzw. Ground Proximity Warning System: Es ist das elektronische System, das eine Warnung sendet, wenn für das Flugzeug die Gefahr einer Kollision mit dem Boden besteht. Dieses System ermöglicht es der Besatzung, auch dann zu fliegen, wenn sich das Flugzeug sehr nahe am Boden befindet, und so Präzisionslandungen und -starts durchzuführen.

Dieses System ist für ein Flugzeug von grundlegender Bedeutung und verbessert die Sicherheit durch ein erhöhtes Situationsbewusstsein erheblich: Es gibt daher Regeln, die Piloten jedes Mal befolgen müssen, wenn die Bodenannäherungswarnung aktiviert wird. Bei einer GPWS-Warnung reagieren die Piloten daher schnell und handeln nach genau definierten Verfahren.

GPWS: wie es die Luftfahrtgeschichte veränderte

Das GPWS ist laut der FAA, der United States Federal Aviation Administration, eine definierte Art von Terrain Awareness Warning System (TAWS – Oberbegriff für das Bodenannäherungs-Warnsystem). Es gibt in der Tat andere fortschrittliche Warnsysteme, bekannt als Enhanced Ground Proximity Warning Systems (EGPWS – eine Erweiterung des GPWS mit einer Positionsbestimmung durch Satelliten und einer Geländedatenbank).

Entwickelt wurde es von C. Donald Bateman, einem kanadischen Ingenieur in den 60er Jahren, aber die FAA machte es 1978 für alle Flugzeuge mit mehr als 10 Passagieren zur Pflicht: Es war eine echte Revolution für den Luftverkehr, denn es senkte die Zahl der Flugunfälle pro Jahr, die durch CFIT verursacht wurden, ein Akronym, das für “Controlled Flight Into Terrain – gesteuerter Flug ins Gelände oder darauf zu”steht, also jene Unfälle, bei denen der Pilot, ohne sich seiner Bodennähe bewusst zu sein und mit dem Flugzeug perfekt unter Kontrolle, auf den Boden, einen Berg oder ein anderes Hindernis trifft..

Wir haben bereits über die Risiken von Flugunfällen gesprochen, die durch Feuer, eine Fehlfunktion oder besonders unvorhersehbare Wetterbedingungen verursacht werden können. Es gibt jedoch auch eine Kategorie von Ereignissen, die dadurch verursacht werden können, dass der Pilot die drohende Gefahr, wie z. B. das Vorhandensein eines Hindernisses in der Flugbahn des Flugzeugs, erst bemerkt, wenn es zu spät ist. Das GPWS verwendet eine Reihe von Instrumenten, um zu versuchen, „die Zukunft vorherzusagen“ und dem Piloten anzuzeigen, ob das Flugzeug in eine Situation gerät, die einen Unfall verursachen könnte.

So funktioniert das GPWS

Es gibt mehrere Situationen, in denen das GPWS ein akustisches Warnsignal abgibt, das eine Gefahr signalisiert; jeder dieser Situationen ist eine Modalitätsnummerzugeteilt:

Modalität 1 “Sink rate, pull up” – Gefährliche Sinkgeschwindigkeit: signalisiert, wenn die Sinkgeschwindigkeit zu hoch ist;

Modalität 2 “Terrain, pull up” – Gefährliche Bodenannäherungsrate: durch Berechnung der zukünftigen Flugbahn des Flugzeugs in Bezug auf die Geländedaten, erkennt das Vorhandensein von Hindernissen:

Modalität 3 “Don’t sink” – Höhenverlust nach Start oder Durchstarten: erkennt den Höhenverlust während des ersten Steigfluges nach dem Start:

Modalität 4 “Too low, terrain/Too low, gear/Too low, flaps” – Unsicherer Bodenabstand und keine Landekonfiguration: warnt den Piloten, dass die Flugbereichsgrenze (d.h. die gewählten Parameter) nicht mit der Flugbahn und der Geschwindigkeit kompatibel sind;

Modalität 5 “Glideslope” –  Abweichung unter Gleitpfad: zeigt eine übermäßige Abweichung vom berechneten Pfad des Sinkflugpfades des ILS an (“Instrument Landing System – Instrumentenlandesystems”)

Modalität 6: signalisiert den Sinkflug unter der gewählten minimalen Funkhöhe

Modalität 7 “Wind shear” – Windscherung: ist die Erkennung einer “wind shear”, d.h. die plötzliche Änderung der Windstärke und -richtung.

Das GPWS misst mit einem Funkhöhenmesser den Abstand des Flugzeugs zum Boden und vergleicht diese Daten mit der Satellitenposition des Flugzeugs und mit einer Datenbank der Geländemorphologie, so dass es die Kollisionsgefahr vorhersehen und die Piloten warnen kann.

Es ist ein äußerst nützliches System, um ein Flugzeug zu führen, aber es muss manchmal besondere Umstände berücksichtigen, wie z. B. das Vorhandensein von Hindernissen in der Nähe der Start- und Landebahn: In diesem Fall kann die Sinkrate sehr hoch sein, wie im Fall von Flughäfen in der Nähe von Bergen und Wolkenkratzern, und deshalb wird es notwendig sein, die Parameter des GPWS zu ändern.

Das GPWS, zusammen mit dem TCAS (Verkehrs- und Kollisionswarnsystem) sind die Instrumente, die dem Piloten bei seiner Arbeit helfen und ihm einen sicheren Flug ermöglichen: Ihre Einführung hat den Luftfahrtsektor tiefgreifend verändert und den Luftverkehr sicherer und fortschrittlicher gemacht. In Zukunft werden diese Systeme immer weiter entwickelt, um das Bewusstsein während der Führung eines Flugzeugs zu verbessern, gefährliche Situationen immer besser vorhersehbar zu machen und dem Piloten zu ermöglichen, rechtzeitig einzugreifen.