Luftfahrt Genauigkeit eines Warn- und Ausweichsystems für Wirbelschleppen testen

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Wirbelschleppen können nachteilige Auswirkungen auf nachfolgende Flugzeuge haben. Warnungen vor möglicherweise kritischen Einflügen in Wirbelschleppen müssen eine ausreichende Genauigkeit aufweisen. Das DLR hat nun erstmals Flugversuche zur Erprobung eines selbstentwickelten Wirbelschleppen-Warnsystems mit Live-Daten des Linienflugverkehrs durchgeführt.

Wirbelschleppen bilden sich im Regelfall als zwei entgegengesetzt rotierende Wirbel, die hinter einem Flugzeug langsam absinken. Sie können bei größeren Flugzeugen eine erhebliche Energie beinhalten. Ohne besondere atmosphärische Bedingungen wie erhöhte Luftfeuchtigkeit und niedrige Temperaturen sind die Wirbel nicht sichtbar. „Das Einfliegen in die Wirbelschleppe kann plötzlich eine starke Reaktion beim einfliegenden Flugzeug hervorrufen“, erklärt André Koloschin vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik. „Das wird durch Prozeduren und Sicherheitsabstände weitestgehend vermieden. Wie bisherige Untersuchungen zeigen, könnte eine zusätzliche Warnung das Situationsbewusstsein von Pilotinnen und Piloten weiter verbessern“, so Koloschin.

Wirbelprognose und Warnung

Unter Leitung des DLR-Instituts für Flugsystemtechnik wurde ein Warn- und Ausweichsystem für Wirbelschleppen erarbeitet: Wake Encounter Avoidance & Advisory (WEAA). Das DLR-Institut für Physik der Atmosphäre stellt ein Modell zur Vorhersage des Wirbelverhaltens bereit, mit Informationen zum Wirbeltransport und zur Wirbelstärke. „Die Herausforderung dabei ist, ausreichend genaue Wirbelprognosen auf der Grundlage von verfügbaren Wetterdaten aus verschiedenen Quellen zu erzielen“, ordnet Atmosphärenphysiker Frank Holzäpfel ein. Zusätzliche Daten des eigenen Flugzeugs und des umgebenden Luftverkehrs ermöglichen die Vorhersage potenzieller Konflikte und die Anzeige von Ausweichmöglichkeiten.

Wirbeleinflüge im Dienst der Forschung

Zur Bewertung der Wirbelvorhersage wird die tatsächliche Wirbelposition benötigt. Um diese speziell unter Reiseflugbedingungen im oberen Luftraum genau zu ermitteln, ist das DLR mit seinem Forschungsflugzeug In-Flight Systems and Technologies Airborne Research, kurz ISTAR gezielt in die Wirbel eingeflogen. Dabei wurden alle Flugzeugdaten aufgezeichnet. Das gezielte Einfliegen in Wirbel ist nur möglich, wenn diese sichtbar sind. Unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen bilden sich Kondensstreifen, die in die Wirbel hineingezogen werden und sie somit sichtbar machen. Die Versuchsflüge wurden daher unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt, welche die Bildung von Kondensstreifen begünstigen.

Auf dem Weg zur Praxistauglichkeit

Um derartige Versuchsflüge durchzuführen, ist eine umfassende Koordination aller Beteiligten notwendig. So wurde die Flugsicherung lange im Voraus unterrichtet. Während der Flüge fand über Funk eine genaue Absprache zwischen DLR-Forschungsflugzeug ISTAR, Flugsicherung und den jeweiligen Flugzeugen im Linienverkehr statt. „In insgesamt fünf Versuchsflügen wurden 120 Wirbeleinflüge durchgeführt, sodass umfangreiche Daten für weitere Entwicklungsarbeiten erhoben werden konnten“, fasst Koloschin zusammen. „Mit der aktuellen Version unserer Vorhersage konnten wir eine erste Bewertung direkt während der Flüge durchführen. Qualitativ haben alle Vorhersagen den Erwartungen entsprochen. Nun gilt es, die Daten systematisch quantitativ auszuwerten. Damit kann die Technologie weiter in Richtung Praxistauglichkeit entwickelt werden.“ (se)

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