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Die vielfaltigen Entwicklungen in der Luftfahrtindustrie stellen
ebenso wie das schnelle Wachstum der Nachfrage nach
Luftverkehrsleistungen standig neue Anforderungen an die
Leistungsfahigkeit der Flughafen. Diesen Entwicklungen kann sich
kein Flughafen ver schliessen, da er sonst Gefahr lauft, eines
Tages nicht mehr den Bedienungsanforderungen der
Luftverkehrsgesellschaften zu genugen. Die offentliche Hand, die
als Entscheidungs trager massgeblichen Einfluss auf Betrieb und
Erweiterung der Flughafen nimmt, sieht sich im Zuge dieser
Entwicklung vor immer neue finanzielle Anforderungen gestellt. Da
sich die offentliche Hand bei der Bereitstellung von finanziellen
Mitteln ebenso wie eine Unternehmung von dem wirtschaftlicheri
Prinzip leiten lassen muss, wird sie sich fragen, welcher Nutzen
fur die Volkswirtschaft einem Flughafen uberhaupt entspringt. Aus
dieser Situation heraus entstand der Gedanke, soweit wie moglich
einmal die Auswir kungen eines Flughafens auf die Wirtschaft seiner
Umgebung zu untersuchen. Fur die Bearbeitung des vorliegenden
Forschungsvorhabens empfahl sich eine Gliederung in zwei Teile:
Teil I: Der Flughafen Teil Ir: Die Bedeutung eines Flughafens fur
die Wirtschaft in seiner Umgebung In Teil I werden die
funktionellen Aufgaben des Flughafens untersucht, wobei zunachst
der Begriff Flughafen determiniert wird. Neben der Beschreibung der
von ihm zu erfullen den Funktionen werden die einzelnen
Funktionstrager erfasst und hinsichtlich ihres Bei trages bei der
Funktionserfullung untersucht."
Der Start eines Verkehrsflugzeuges erfordert eine intensive V
orbereitung und Planung, deren Ergebnis das reibungslose
Zusammenspiel zwischen betrieblicher und verkehr- licher
Abfertigung sein muB. Hierbei treten zahlreiche Einzelprobleme auf,
die mit dem Rustzeug der Wissenschaft anzugehen sind. Ohne ein
solches Vorgehen ist heute ein sicherer und leistungsfahiger
Flugbetrieb nicht mehr moglich. Dies war ein Grund mit dafur,
weshalb sich der Senat von Berlin und die Technische Universitat
Berlin vor mehr als einem Jahrzehnt entschlossen, diese Gebiete im
Rahmen der Lehre und For- schung in der Abteilung Flugtechnik zu
verankern. Start und Landung sind nach wie vor die am meisten
gefahrdeten Phasen eines Fluges. Das Institut fUr Flugfuhrung und
Luftverkehr hat sich daher seit Jahren der Erfor- schung auch der
mit dies en Fragen im Zusammenhang stehenden Probleme gewidmet.
Dabei zeigte sich, daB ein wesentliches Teilproblem die
Startuberwachung ist. Vom Flugzeugfuhrer ist beim Eintreten auch
nur einer geringfUgigen Storung wah rend des Start-Rollvorganges
uber die Weiterfuhrung oder den Abbruch des Starts zu ent-
scheiden. Die heute in Anwendung befindlichen Oberwachungsmethoden
beziehen sich im wesentlichen auf Sichtbeobachtungen und das
Stoppen der Zeit bis zum Erreichen einer bestimmten
Eigengeschwindigkeit bzw. dem Vergleich dieser Zeit mit einer die
verschiedenen Startparameter berucksichtigenden Sollzeit. Sie
beruhen auf einer vorgegebenen Entscheidungsgeschwindigkeit VI I,
deren Erreichen das Kriterium fUr Startabbruch oder -fortsetzung
darstellt. Fallt zum Beispiel bis zum Erreichen von VI ein
Triebwerk aus, ist der Start abzubrechen. Erfolgt dies danach, muB
der Startvor- gang fortgesetzt, d. h. erzwungen werden.
Es existieren zwei verschiedene Arten von Verfahren der
Gitternavigation mit dem idealen Kurskreisel als richtungweisendes
Instrument. Bei den Verfahren 1. Art, die heute meist ublich sind,
wird das Flugzeug langs einer Kartengeraden gefuhrt. Hierbei muG
man die mechanische Drift sowie zwei Anteile der scheinbaren Drift,
namlich Drift infolge Erddrehung und die Karten-
Transportauswanderungsgeschwindigkeit, korrigieren. Da die
Karten-Transport- auswanderungsgeschwindigkeit eine Funktion des
rechtweisenden Kurses, des Betrages der Geschwindigkeit uber Grund
und der momentanen geographischen Breite ist, benoetigt man einigen
bordseitigen Aufwand, um ein Flugzeug mittels eines mechanisch
einwandfreien Kurskreisels in die Kartengerade zu zwingen. Je
hoeher der Betrag der Geschwindigkeit uber Grund ist und je hoeher
die geo- graphische Breite ist, desto kritischer wird dieses
Problem. Leider kehren sich z. B. in winkelt reuen Kegelkarten auf
einem bestimmten Breitenkreis-Bild die Vorzeichen der
Karten-Transportauswanderungsgeschwin- digkeit um, und auch der
Verlauf der Betrage dieses Fehlers nach Norden und Suden ist nicht
symmetrisch. Bei verhaltnismaGig schlechten Kurskreiseln, wie sie
heute mei stens noch in der zivilen Luftfahrt verwendet werden, ist
die Berucksichtigung der Karten-Trans-
portauswanderungsgeschwindigkeit nicht so wesentlich, da die
mechanischen Fehler - abgesehen von Sonderfallen - in den meisten
Fallen groeGer als die Karten-Transportauswanderungsgeschwindigkeit
sind. Unter zukunftigen Verhaltnissen - uberschallschnelle
Flugzeuge und Kurskreisel 1 mit mechanischen Driften in der GroeGe
von 0,1 [Grad h- ] - wird die Karten-
Transportauswanderungsgeschwindigkeit, abhangig von der
geographischen Breite, die mechanische Drift um etwa ein bis drei
GroeGenordnungen uber- schreiten.
Das im Rahmen der vorliegenden Arbeit verfolgte Hauptanliegen
besteht in der Bemuhung, einen Weg zu finden, der zu einer
verbesserten barometrischen Hohenmessung an Bord des Flugzeuges und
damit zu einer erhohten Sicherheit im Luftverkehr fuhrt. Eine
solche erstrebte Verbesserung kann entweder von der
meteorologischen oder von der messtechnischen Seite her erfolgen,
wobei eine vollstandige Ab grenzung zwischen beiden Bereichen kaum
moglich sein durfte. In der Arbeit wird im wesentlichen die
meteorologische Seite des Problems untersucht. Eine genauere
Abgrenzung erfolgt im Abschnitt 1. Die in der Atmosphare
anzutreffenden Voraussetzungen fur die Hohenmessung werden in den
Abschnitten 2 und 3 dargestellt. Der Abschnitt 4 betrifft die
notwendige Untersuchung des gegenwartig in der Luftfahrt
gebrauchlichen Verfahrens der Anpassung der Eichkurve des baro
metrischen Hohenmessers an die aktuellen meteorologischen
Bedingungen. Im Abschnitt 5 wird der nach der soeben genannten
Anpassung noch verbleibende Fehler behandelt, der als
meteorologischer Fehler bezeichnet wird. Es werden rechnerische und
geratetechnische Verfahren angegeben, wie dieser Fehler weit gehend
verkleinert werden kann. Abschnitt 6 behandelt einige Instrumente
und Verfahren zur Eichung und Prufung von Hohenmessern, wobei wegen
der engen Verwandtschaft zwischen den Geraten und V erfahren auch
ein Variometerprufgerat aufgenommen wurde. Hieraus ergibt sich auch
ein aufschlussreicher Vergleich der verlangten Genauig keiten bei
Hohenmessern und Variometern."
Die folgenden Ausfuhrungen betreffen optimale Flugwege sowie
insbesondere Flugwege geringsten Zeitbedarfs. Einleitend wird eine
Ubersicht uber die seither auf diesem Gebiet geleisteten Arbeiten
gegeben. Die in der Literatur vorliegenden Ergebnisse theoretischer
Ar beiten sind fur eine praktische tagtagliche Berechnung der
Flugwege geringsten Zeitbedarfs wenig geeignet. Daher bestimmen
gegenwartig bis auf wenige Aus nahmen die
Luftverkehrsgesellschaften die Flugwege geringsten Zeitbedarfs gra
phisch-konstruktiv und nehmen die durch ein graphisches Verfahren
bedingte Ungenauigkeit sowie den fur die Konstruktion
erforderlichen Zeitaufwand in Kauf. Ziel der folgenden
Untersuchungen ist es, Verfahren anzugeben, die eine exakte oder
naherungsweise Berechnung von optimalen Flugwegen ermogliche-
insbesondere von Flugwegen geringsten Zeitbedarfs. Die Berechnung
kann - wie gezeigt wird - durch sukzessives Bestimmen der Flugwege
mit Hilfe von Brechungsgesetzen erfolgen, wobei Analogien zum
Prinzip von HUYGHENS 99, S. 567] bestehen. Zwei derartige
Verfahren, die auf zwei verschiedenen Brechungsgesetzen beruhen,
werden angegeben. 1 Abhangig von der durchzufuhrenden Untersuchung
konnen optimale Flugwege z. B. Flugwege geringsten Zeitbedarfs,
Flugwege geringsten Treibstoffbedarfs, Flugwege geringsten Betrages
der Eigengeschwindigkeit, Flugwege minimaler Kollisionswahr
scheinlichkeit u. a. m. sein."
Anlasslich von Beratungen des Fachausschusses 2 Angewandte
Flugnavigation der Deutschen Gesellschaft fur Ortung und Navigation
wurde von seiten der Deutschen Lufthansa AG auf das ungeloste
Problem der Kompensierung von Gross flugzeugen hingewiesen. Es
wurde angeregt, diesem Thema eine besondere Untersuchung zu widmen.
Das Institut fur Flugfuhrung und Luftverkehr erklarte sich bereit,
den Pro blembereich in Form eines Forschungsvorhabens abzuklaren.
Der vorliegende Bericht stellt das Ergebnis der abgeschlossenen
theoretischen Untersuchungen vor. Es konnten neuartige Verfahren
mit wesentlich verringertem Zeitaufwand bei erhohter Genauigkeit
vorgeschlagen werden. Einleitende Laboratoriumsver suche zeigten
die Gangbarkeit der angegebenen Losungswege. Praktische
Erprobungen, fur die ein Antrag auf Fortsetzung des Forschungsvor
habens zur Zeit lauft, sind fur einen 2. Teil der Untersuchung in
Aussicht ge nommen. EDGAR ROSSGER RAINER BERNoTAT 5 Inhalt
Zusammenfassung ................................................. 9
1. Theorie der Kompensation .......................................
11 1.1 Magnetische Storfelder und ihre Auswirkung auf die
Kursanzeige 11 1.1.1 Kursbestandige Storfelder
................................. 12 1.1.2 Kursabhangige Storfelder
................................. 12 1.1.3 Zeitabhangige Storfelder
.................................. 12 1.1.4 Die mathematische
Beschreibung des Gesamtfehlers ........... 13 1.2 Prinzipien der
Kompensation .............................. 19 2. Die Kompensation
in Grossflugzeugen. Problematik und resultierende AufgabensteIlung
............................................... 21 2.1 Die
kompassgestutzte Kurskreiselanlage .................... . 21 2.2
Grundlagen und Anwendungsgrenzen derzeitiger Kompensatio- verfahren
............................................... . 22 2.2.1
Allgemeines ............................................ . 22 2.2.2
Forderungen an ein Kompensationsverfahren ............... . 22
2.2.3 Methoden des Ausschwingens ............................. . 23
2.2.3.1 Drehscheibe ............................................ ."
In den letzten Jahren hat die Raumfahrttechnik bcdeutende
Fortschritte gemacht. Bemannte Satellitenfliige haben
stattgefunden. Konkrete Oberlegungen iiber die Ausfiihrung des
bemannten, interplanetaren Raumfluges werden angestellt. Hier fiir
sind zwei V oraussetzungen gegeben: Entwicklung, Konstruktion und
Bau von Raumfahrzeugen und die Fiihrung derselben. Wahrend diese
Gebiete sich in der herkommlichen Luftfahrt nacheinander und spater
weitgehend nebeneinander entwickelten, beeinflussen sie sich in der
Raum fahrt in viel starkerem MaBe gegenseitig. Die Griinde hierfiir
liegen auf der Hand: Die Flugzeiten konnen Jahre betragen, wahrend
langer Freiflugphasen bewegt sich das Fahrzeug ungelenkt, kleine
Fehler fiihren daher zu groBen Abweichun gen und zu betrachtlich
erhohtem Startgewicht usw. Konstruktion, Bau und Erprobung von
GroBraketen Hnden in der Offentlich keit seit langerem eine starke
Beachtung. Dagegen bleibt die Arbeit an der Ver besserung der
Raumfahrzeugfiihrung fast unbemerkt. Es ist daher Anliegen dieses
Berichtes, einen Oberblick iiber den Stand und die technischen
Moglichkeiten der Fiihrung von Raumfahrzeugen zu geben und dariiber
hinaus ein einheitliches wissenschaftlich-Iogisches Konzept dieses
Gebietes vorzulegen. Ais erstes miissen dazu die verwendeten
Begriffe definiert und ihrem Sinngehalt nach erlautert werden
(Abschnitt 1). Hierbei wird eine strenge in der Luftfahrt im
allgemeinen nicht iibliche Trennung von Navigation und Ortung
vorgenommen. Die Raum fahrzeugfiihrung selbst erscheint als das
Zusammenwirken dreier subordinierter Regelvorgange."
In dem Forschungsbericht "Luftverkehr und Spedition" [1] ist einmal
mehr auf die notwendige Zusammenarbeit im Verkehrswesen in
Anbetracht der immer weitergehenden Spezialisierung der
Verkehrsarbeit hingewiesen worden. Gleich zeitig ist aber auch zum
Ausdruck gebracht worden, daG es nicht genuge, auf diese
Notwendigkeit hinzuweisen, es vielmehr erforderlich sei, aus der
gelegent lich zu beobachtenden Anonymitat herauszutreten. Es genugt
nicht mehr das Bemuhen um Abstrahierung der Verkehrsprobleme
allein. Man muG hinein steigen in das Geschehen, sich
auseinandersetzen mit ihm. Nur so ist es moeglich, abstrakt
Gewonnenes wieder in die Realitat umzusetzen. Haufig genug gilt
aber auch das Umgekehrte, namlich abstrakte Theorien zur
Wirklichkeitsnahe zu verhelfen. Von diesem Standpunkt aus muGte es
als erforderlich angesehen werden, Probleme der Arbeitsteilung und
Zusammenarbeit vom Standpunkt des Luftverkehrs an Beispielen zu
untersuchen. Als erstcs dieser Art wurde die Zusammenarbeit des
Luftverkehrs mit dem Speditionsgewerbe wie erwahnt gewahlt, nachdem
sich erwiesen hatte - und in der Zwischenzcit weiter bestatigt
wurde -, daG dem Luftfrachtverkehr eine steigende Bedeutung
beizumessen ist und das Speditionsgewerbe sich als ein
entscheidender Faktor im Sinne der Foerderung des Luftverkehrs fur
die verladende Wirtschaft erwiesen hat. Der Bericht hat im In- und
Ausland groGe Beachtung gefunden. Es sind Anregungen ubermittelt
worden, die der geplanten weiteren Bearbeitung und Vertiefung
dienlich sein werden. All denen, die sich der Muhe der
Stellungnahme und UEbermittlung zusatzlicher Erkenntnisse
unterzogen haben, darf an dies er Stelle gedankt werden. In den U
SA ist der Luftverkehr dabei, in mehreren Verkehrsgebieten und vor
nehmlich im Fluggastverkehr Massenverkehrsmittel zu werden.
Wahrend der Bearbeitung des Forschungsberichtes uber die
"Entwicklung des Weltluftverkehrs" ergab sich, dass zahlreiche
einzelne Problemkreise aus dem Bereich des Luftverkehrs bzw. der
Luftverkehrswirtschaft der wissenschaftlichen Bearbeitung bedurfen.
Im Zuge der Massnahmen, die vom Ministerium fur Wirtschaft und
Verkehr des Landes Nordrhein-Westfalen veranlasst worden sind, um
eine langfristi ge Verkehrsprognose allgemein zu ermoeglichen, sind
daher auch Vorschlage eroertert worden, nach denen weitere
wissenschaftliche Untersuchungen auch auf dem Gebiet des
Luftverkehrs bzw. der Luftverkehrswirtschaft durchgefuhrt werden
sollen. Die Vorschlage sind dem Herrn Bundesminister fur Verkehr
vorgelegt wor den. Es ist UEbereinstimmung erzielt worden, dass
eine Anzahl Einzelpro bleme baldmoeglichst untersucht werden
sollten, um den mit der Materie befassten Stellen vertiefte
Beurteilungsgrundlagen fur ihre Arbeit zur Verfugung zu stellen. In
dem Forschungsbericht Nr. 417 wurde zu diesem Zweck ein besonderer
Teil vorgesehen, der sich mit den Grundsatzproblemen der
Luftverkehrs politik eines Landes befasst. Als Beispiel wurde der
Luftverkehr der Vereinigten Staaten von Amerika dargestellt. In
einem weiteren Bericht sind die derzeitig bekanntesten Verfahren
zur Ermittlung der Selbstkosten, das ATA- ~nd das SBAC-Verfahren
dargestellt worden. Die Anpassung dieser Verfahren an die
Bedingungen, die sich aus dem Einsatz von Strahlflugzeugen ergeben,
ist zur Zeit im Gang. Zu gege bener Zeit wird hieruber zu berichten
sein. Es zeigt sich immer mehr, dass die laufende Bearbeitung
solcher Probleme unumganglich notwendig ist und die
Betriebsbedingungen neu eingesetz ten Fluggerates sowie die
Bodenorganisation in Gestalt der Flughafen sowie die technische und
die meteorologische Flugsicherung sich fort laufend auf die neuen
Betriebsbedingungen einstellen mussen.
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