Optimierte Flugverfahren
sparen Kerosin

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Für die Organisation und Kontrolle des deutschen Flugverkehrs ist die Deutsche Flugsicherung DFSDFSDeutsche Flugsicherung GmbH Die Deutsche Flugsicherung ist für die Flugverkehrskontrolle in Deutschland zuständig. zuständig. Dabei verfolgt sie drei Ziele: den Luftverkehr sicher, geordnet und flüssig abzuwickeln und gleichzeitig so viel Lärm und Ausstoß von Kohlendioxid wie möglich zu vermeiden.

Ein wichtiges und inzwischen etabliertes Verfahren hierfür ist der kontinuierliche Sinkflug (CDOCDOContinuous Descent Operations Beim kontinuierlichen Sinkflug wird auf horizontale Flugphasen verzichtet, dadurch sinken Schubbedarf und Lärmemission.). Diese Form des Landeanflugs ist im Gegensatz zur Landung in langen Stufen besonders energieeffizient. Pro Flug können dadurch zwischen 60 und 100 Liter Kerosin eingespart werden.

Ein anderer Weg, Treibstoff bei der Landung zu sparen, ist das Triebwerk im Leerlauf zu betreiben – ähnlich wie beim Autofahren. Hier könnte in Zukunft das momentan erprobte Assistenzsystem LNAS den Piloten den richtigen Zeitpunkt für die Reduktion des Schubes und das Ausfahren des Fahrwerks sowie der Landeklappen anzeigen. Die Forschung verfolgt viele neue Ansätze. Aber: Es kommt auch zu Zielkonflikten, denn kohlendioxidärmere Flugverfahren können in bestimmten Fällen auch zu mehr Lärm führen.

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Zielkonflikt: Sprit einsparen oder Lärm vermeiden

In Flughafennähe steht neben der sicheren und flüssigen Abwicklung des Luftverkehrs der Schutz der Bevölkerung vor unzumutbaren Fluglärm im Fokus. Aber auch die Vermeidung von Schadstoffemissionen ist ein zentraler Aspekt. Dabei kann es zu Zielkonflikten zwischen der Vermeidung von Lärm und der Reduzierung der TreibhausgaseTreibhausgaseSie tragen zum Treibhauseffekt bei, da sie thermische Infrarotstrahlung absorbieren und wieder ausstrahlen. kommen.

Einige der an deutschen Flughäfen eingeführten Lärmminderungsmaßnahmen bedingen allerdings entweder einen längeren Flugweg oder greifen in spritsparende Verfahren ein. So muss – je nach Verkehrslage – beispielsweise der spritsparende kontinuierliche Sinkflug kurzzeitig unterbrochen werden, damit kreuzende Abflüge für einen kontinuierlichen Steigflug freigegeben werden können, der z. B. in niedrigen Höhen mehr Lärm am Boden verursacht.

Aber auch die Vermeidung kurzer Eindrehvorgänge auf den Endanflug, die aufgrund geringer Überflughöhen zu einer höheren Schallimmission am Boden führen, bedingt wegen des verlängerten Anfluges eine Erhöhung des Kerosinverbrauches.

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Kerosin einsparen auf den letzten Metern: der späte Sinkflug

Um den Kohlendioxid-Ausstoß bei der Landung zu reduzieren, haben die DFSDFSDeutsche Flugsicherung GmbH Die Deutsche Flugsicherung ist für die Flugverkehrskontrolle in Deutschland zuständig. und die Fluggesellschaften den kontinuierlichen Sinkflug weiterentwickelt: Die Flugzeuge beginnen nun später zu sinken. Simulationen für Anflüge zeigen, dass sich damit bis zu 85 Liter Kerosin pro Flug einsparen lassen.

An mehreren Flughäfen, wie zum Beispiel in Frankfurt gehört die Kombination dieser beiden Verfahren – kontinuierlicher Sinkflug (Continuous Descent Operations oder CDOCDOContinuous Descent Operations Beim kontinuierlichen Sinkflug wird auf horizontale Flugphasen verzichtet, dadurch sinken Schubbedarf und Lärmemission.) im Anflugbereich und der weiter draußen stattfindende späte und ebenfalls kontinuierliche Sinkflug – bereits zum Alltag. Die Lufthansa hat den CDOCDOContinuous Descent Operations Beim kontinuierlichen Sinkflug wird auf horizontale Flugphasen verzichtet, dadurch sinken Schubbedarf und Lärmemission. am Flughafen München optimiert und spart allein dort durch dieses Verfahren jährlich 600 Tonnen Kerosin ein.

Weitere Flughäfen wollen diesem Beispiel folgen. Aber wie wird dabei Treibstoff gespart? Es liegt am Luftwiderstand. Der ist umso geringer, je höher ein Flugzeug fliegt. Je später die Höhe durch den Sinkflug reduziert wird, umso weniger Treibstoff wird also verbraucht. Zusätzlich wird die Triebwerksleistung idealerweise bis zum Leerlauf gesenkt, was ebenfalls zu einem geringeren Ausstoß von Kohlendioxid führt. Dadurch werden übrigens auch die Lärmemissionen gesenkt.

Aber: Der späte und kontinuierliche Sinkflug ist störungsanfällig. Das gilt zum Beispiel für ungünstige Wetterbedingungen mit Turbulenzen und Gewitterzellen. Ein hohes Verkehrsaufkommen ist ebenfalls hinderlich, weil durch den langsameren kontinuierlichen Sinkflug und die individuelle Sinkrate der Flugzeuge weniger Flugzeuge im gleichen Zeitraum landen können als beim herkömmlichen Landeanflug und somit nicht allen Flugzeugen der optimale Sinkflug ermöglicht werden kann.

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Kontinuierlicher Sinkflug spart Kerosin

Quelle: Deutsche Flugsicherung (DFS)
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ODP: Sinkflug an vielbeflogenen Flughäfen

Das Projekt Optimized Descent Profiles (ODP) hat 2015 gezeigt, dass auch in Lufträumen mit viel Verkehr effizientere und umweltverträglichere Sinkflugprofile genutzt werden können. Das Ergebnis ist ermutigend: Allein bei den Testflügen für die neuen Anflugprofile im Rahmen des Projekts wurden bereits rund 270 Tonnen CO2CO2Kohlenstoffdioxid ist ein farb- und geruchloses Gas, Bestandteil der Luft und Treibhausgas. Es wird u.a. bei der Verbrennung fossiler Energieträger freigesetzt. eingespart.

Hinter ODP steht eine Partnerschaft aus den europäischen Flugsicherungsorganisationen und Fluggesellschaften. Insgesamt wurden 11.467 Flüge an neun Flughäfen durchgeführt, um die Anflugprofile zu verbessern. Die Experten von EUROCONTROLEUROCONTROLEuropean Organisation for the Safety of Air Navigation Europäische Organisation zur Sicherung der Luftfahrt gehen davon aus, dass mit den neuen Sinkflugprofilen jährlich 3.400 Tonnen Kerosin weniger ausgestoßen werden. Das entspricht rund 10.700 Tonnen Kohlendioxid. Die Hälfte der analysierten Anflugprofile wurde bereits dauerhaft eingeführt.

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Optimierte Sinkflugprofile

Quelle: Deutsche Flugsicherung (DFS)
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Unterstützung für den Piloten zum Spritsparen

Der Name sagt es: Das Low Noise Augmentation System (LNAS) ist eigentlich entwickelt worden, um die Lärmentwicklung bei der Landung von Flugzeugen zu reduzieren. Es kann aber auch Treibstoff einsparen. Momentan wird das Projekt vom DLR und dem Umwelt- und Nachbarschaftshaus (UNH) in Kelsterbach getestet.

Je weniger eine Turbine läuft, desto weniger Kerosin verbraucht sie, und gerade im Sinkflug kann der Turbineneinsatz reduziert werden. Allerdings ist die Landung besonders arbeitsintensiv und entsprechend schwierig ist es, den richtigen Zeitpunkt für das Ausfahren der Klappen und des Fahrwerks so optimal zu wählen, dass ein Teil der Landephase komplett im besonders leisen und treibstoffsparenden Leerlauf stattfinden kann.

Hier hilft das LNAS, denn es zeigt den Piloten im Cockpit exakt an, zu welchem Zeitpunkt sie welche Handlung durchführen müssen. Diese Optimierung der Abläufe im Cockpit führt nicht nur zu einer Lärmminderung, sondern auch zu Treibstoffeinsparungen. Gegenüber Anflügen ohne dieses System kann der Kerosinverbrauch auf den letzten 25 Meilen um bis zu zehn Prozent je Anflug gesenkt werden.

Der Probebetrieb am Flughafen Frankfurt wurde im Jahr 2017 erfolgreich abgeschlossen. 2018 sollen rund 80 Flugzeuge der Lufthansa-Flotte mit diesem neuen System ausgerüstet werden.

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Ergebnisse der Erprobung von LNAS

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
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Ein zukunftsweisendes Anflugverfahren: Augmented Approaches to Land

Das unter SESARSESARSingle European Sky ATM Research Programm zur Schaffung eines einheitlichen europäischen Luftraums im Rahmen der Single-European-Sky-Initiative der Europäischen Kommission. laufende Projekt „Augmented Approaches to Land“ (AAL) untersuchte moderne Anflugverfahren an den Flughäfen Frankfurt, Bremen und Zürich. Mehr als 360 Testflüge mit gekurvter satellitenbasierter Ergänzungsnavigation und Sicht (augmented navigation and vision) wurden durchgeführt. Mit diesen Verfahren ließ sich eine bessere Erreichbarkeit von Flughäfen erzielen, zum Beispiel für die Geschäftfsflugverkehre.

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SESAR-Ziele

Quelle: Single European Sky ATM Research Programme (SESAR)

Als Projektpartner war die DFSDFSDeutsche Flugsicherung GmbH Die Deutsche Flugsicherung ist für die Flugverkehrskontrolle in Deutschland zuständig. für gekurvte Anflugverfahren in Bremen und Frankfurt verantwortlich. Mit dem sogenannten „Radius to Fix“-Verfahren ließ sich ein gekurvter Anflug mit großer Genauigkeit fliegen und gleichzeitig eine flexiblere Routenführung erzielen. So können beispielsweise bewohnte Gebiete besser umflogen werden.

Auch die GBAS-Technologie und der 3,2-Grad-Anflugwinkel wurden in Verbindung mit diesem Verfahren getestet. Die Anflüge in den Tests verliefen erfolgreich. Jedoch benötigt die operative Einführung solcher Verfahren in Frankfurt und Bremen weitere Anpassungen. In Bremen und Zürich lag der Fokus primär auf der Verkürzung von Anflugstreckenlängen, wodurch Kerosin eingespart werden kann.

In Frankfurt jedoch war das vorrangige Ziel die Lärmreduzierung durch das Umfliegen von größeren Städten. Somit stehen neue Verfahren auch häufig vor der Herausforderung, die richtige Priorisierung von Lärmreduzierung und Kerosineinsparung zu finden.

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Der Flüsteranflug: Leiser und sparsamer

Das Verfahren „Curved Steep Approach“, umgangssprachlich auch Flüsteranflug genannt, wurde entwickelt, um den Fluglärm bei der Landung zu reduzieren. Weil dazu nicht nur der Anflugwinkel verändert, sondern auch die Triebwerksleistung reduziert wird, lassen sich zugleich 150 Kilogramm Kerosin, also ca. 470 Kilogramm CO2, pro Anflug einsparen.

Der Flüsteranflug wird am Flughafen Langenhagen in Hannover getestet und wurde von TUIfly in Zusammenarbeit mit der DFSDFSDeutsche Flugsicherung GmbH Die Deutsche Flugsicherung ist für die Flugverkehrskontrolle in Deutschland zuständig., dem Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung und dem DLRDLRDeutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt entwickelt und testet neue Technologien für zukünftige Anforderungen im Mobilitätssektor. entwickelt. Es besteht hauptsächlich aus zwei Elementen: Zum einen wird der Anflugwinkel erhöht. Hierbei wird in einer Entfernung von rund acht bis 30 Kilometer vor der Landebahn statt der standardmäßigen 3 Grad mit bis zu 4,5 Grad angeflogen. Dadurch können bewohnte Gebiete im Anflug höher und leiser überflogen werden. Zum anderen meidet das Verfahren, soweit möglich, bewohnte Gebiete, um die Zahl der Lärmbetroffenen zu reduzieren.

Gleichzeitig laufen bis zum Endanflug die Triebwerke im Leerlauf und das vermeidet nicht nur unnötigen Lärm sondern spart auch Kerosin und vermindert somit den Ausstoß von Kohlendioxid. Auch der Verlauf der Anflugstrecke wurde optimiert. So werden durch die Nutzung von satellitengestützten Anflugverfahren bevölkerungsreiche Gebiete umflogen, was nicht nur zu einer Lärmentlastung am Boden führt, sondern auch die Anfluglänge verkürzt. Bis alle Flugzeugtypen mit diesem modernen Navigationssystem ausgestattet und zugelassen sind, wird es jedoch einige Jahre dauern.

Aktuell kann das Verfahren nur bei Sichtwetterbedingungen geflogen werden, um jederzeit Sichtkontakt zum Flughafen zu halten, da dieses Anflugverfahren nicht vollständig durch die Standards der ICAOICAOInternational Civil Aviation Organization Die Internationale Zivilluftfahrtorganisation ist eine Sonderorganisation der UN. abgedeckt ist. Mit den Ergebnissen des Testlaufes kann jedoch eine vollumfängliche Auswertung des Verfahrens beginnen. Mittels Risikoanalyse wird überprüft, ob das Verfahren ein Höchstmaß an Sicherheit auch unter schlechten Sichtbedingungen garantiert. Nur mit dieser Garantie kann das Verfahren auch in allen Wetterbedingungen angewendet und offiziell für kleinere Flughäfen veröffentlicht werden.

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Flüsteranflug reduziert Lärm und spart Kerosin

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