Seitenwindlandung

mini|Boeing 707 (E-3 Sentry − „AWACS“) beim Landeanflug mit Vorhaltewinkel mini|hochkant|Windsack mit T-Zeichen Eine Seitenwindlandung mit einem Flugzeug ist eine Landung bei Seitenwind. Weil Landungen ganz ohne Seitenwind die Ausnahme sind, spricht man in der fliegerischen Praxis erst bei einem stärkeren Seitenwind von ca. 10 bis 25 Knoten (kt, ca. 18 bis 46 km/h) von einer Seitenwindlandung.

Seitenwindlandungen stellen erhöhte Anforderungen an das Können und die Aufmerksamkeit des Flugzeugführers, der beim Anflug die seitliche Abdrift durch den Wind einkalkulieren und ausgleichen muss, um ein präzises Aufsetzen auf der Landebahn zu erreichen. Dazu gibt es unterschiedliche Techniken.

Jeder Flugzeughersteller gibt für seine Flugzeuge Limits für Seitenwindlandungen vor. Diese sind meist nach dem Zustand der Landebahnen gestaffelt, doch spielt auch die Stabilität des Fahrwerks eine Rolle. Weiterhin empfiehlt der Hersteller eine bestimmte Technik für die Seitenwindlandung mit seinen Flugzeugen.

Drei gängige Landetechniken bei Seitenwind sind: die Seitenwindlandung mit hängender Tragfläche (Sideslip); die Seitenwindlandung mit Vorhaltewinkel, englisch genannt Crabbing (vom Seitwärtsgang der Krabben engl. crabs); eine Kombination von Vorhaltewinkel und hängender Tragfläche.

Grundlagen miniatur|rechts|300px|Die Achsen und Ruder am Flugzeug Flugzeuge sind so konstruiert, dass sie bei Bewegungen um die Gierachse (Hochachse oder vertikale Achse) dazu neigen, wieder in die alte Lage zurückzukehren, weswegen sich ihre Längsachse bzw. ihre Flugrichtung nur schwer nach rechts oder links ändern lässt. Flugzeuge haben also konstruktionsbedingt eine hohe Gierstabilität.

Flugzeuge neigen dazu, sich wegen des großflächigen Seitenleitwerks in den Wind zu drehen. Bei Seitenwind wird sich das Flugzeug also so von der Landebahnrichtung wegdrehen, dass der Bug gegen den Wind gerichtet ist.

Seitenwind miniatur|rechts|300px|Seitenwinddiagramm miniatur|rechts|300px|Ablesung am Seitenwinddiagramm Der Seitenwind kann vektoriell in eine in Landebahnrichtung von vorne kommende Gegenwindkomponente und eine Seitenwindkomponente (genau von 90° seitlich, also rechtwinklig zur Landebahn) zerlegt werden. Dafür hat der Pilot entsprechende Diagramme, Navigationsrechner und Faustformeln.

Entscheidend für die Seitenwindlandung ist nur die Seitenwindkomponente. Sie errechnet sich aus der (Boden-)Windgeschwindigkeit multipliziert mit dem Sinus des Windwinkels zur Landebahn. Beispiel: Ein Seitenwind von 40 kt mit einem Einfallswinkel von 60° zur Landerichtung hat eine (90°-)Seitenwindkomponente von ca. 35 kt.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, vor der Landung die Windrichtung am Boden zu ermitteln. Der Windsack ist die wohl älteste Einrichtung, durch die dem Flugzeugführer Windinformationen zur Verfügung stehen. Die Windrichtung kann recht einfach bestimmt werden, während die Windstärke nur grob durch den Füllgrad des Windsacks geschätzt werden kann. An kontrollierten Flugplätzen wird der Wind zusätzlich durch eine Wetterstation gemessen und im Kontrollturm, gemittelt über die letzten 2 Minuten, angezeigt. Der Fluglotse stellt diese Information den Piloten zu Start und Landung unaufgefordert zur Verfügung. Diese Windinformation wird bei größeren Verkehrsflughäfen auch auf eine Bandansage, die sogenannte ATIS, aufgesprochen. Piloten können sich so über die Wetterverhältnisse am Flugplatz informieren, ohne erst das Landegebiet überfliegen oder wichtige Funkfrequenzen mit Nachfragen belegen zu müssen.

Beispiel einer üblichen Windangabe im englischsprachigen Flugfunkverkehr: Wind 290, 13 knots gusting 30 knots, varying between 260 and 310 degrees (Wind aus 290°, 13 Knoten in Böen bis 30 Knoten, drehend zwischen 260 und 310 Grad)

Landerichtung Der Pilot wählt die Landerichtung so, dass die Landung entgegen der Windrichtung durchgeführt werden kann. Dadurch lässt sich die geringstmögliche Fluggeschwindigkeit über Grund und damit eine kurze Landerolldistanz erreichen. In den Anfangsjahren der Fliegerei diente als Landebahn häufig noch eine mehr oder weniger runde Wiese, auf der der Pilot, je nach Windrichtung, in jede beliebige Richtung landen konnte. Der Pilot überflog vorher den Windsack am Flugplatz im Tiefflug, um die Windrichtung zu erkennen. Als Merksatz galt: „Schaust du dem Windsack ins Maul, dann ist was faul“, denn dann landete man mit Rückenwind. Die Flugzeuge besaßen im Verhältnis zum Gewicht große Tragflächen, wodurch sie langsam geflogen werden konnten und nur eine kurze Landestrecke benötigten.

Mit dem Aufkommen von befestigten Landebahnen, auf denen auch schwere Flugzeuge mit hoher Landegeschwindigkeit aufsetzen konnten, waren die Piloten an zwei festgelegte Landerichtungen gebunden. Bei den in Deutschland vorherrschenden Westwinden sind heute noch die Landebahnen bevorzugt in Ost-West-Richtung ausgerichtet – RWY 09/27. Im ungünstigsten Fall weht der Wind rechtwinklig zur Landebahn und erzeugt damit eine deutliche Seitenwindkomponente.

Vorhaltewinkel mini|Eine A330 landet mit Vorhaltewinkel auf dem Flughafen Zürich Um die Abdrift zur Seite zu kompensieren, wird bei Seitenwind mit einem Schiebewinkel (auch Vorhaltewinkel oder Luvwinkel genannt) geflogen. Es wird also ein Kurs („Heading“) geflogen, der ein Abdriften von der Centerline verhindert. Dies geschieht mit dem Drehen der Flugzeugnase (der Flugzeuglängsachse) in den Wind.

Die Größe des erforderlichen Vorhaltewinkels ist vom Größenverhältnis Seitenwind zu Fluggeschwindigkeit abhängig. Der Vorhaltewinkel lässt sich mittels Winddreieck graphisch ermitteln. In der fliegerischen Praxis wird er meist erflogen. Beispielsweise benötigt ein Flugzeug bei einem Seitenwind von 50 kt und einer Fluggeschwindigkeit von 100 kt einen Vorhaltewinkel von 30°, um einen gewünschten Kurs über Grund zu fliegen. Während beispielsweise bei einem Seitenwind von 50 kt und einer Fluggeschwindigkeit von 250 kt ein wesentlich geringerer Vorhaltewinkel (11,5°) benötigt wird.

Im Verlauf des Landeanfluges wird die Fluggeschwindigkeit schrittweise von Reisegeschwindigkeit auf das 1,3fache der Strömungsabrissgeschwindigkeit verringert. Dadurch nimmt der Einfluss des Seitenwindes auf den Vorhaltewinkel relativ zur Fluggeschwindigkeit zu, weshalb der Vorhaltewinkel zur Kompensation immer größer werden muss. Die Flugzeugnase muss also etwas weiter in den Wind gedreht werden, um den Kurs über Grund zu halten. Des Weiteren besteht mit abnehmender Höhe, durch Einfluss der Bodenreibung, die Tendenz, dass die Windstärke ebenfalls abnimmt, was wiederum eine Veränderung des Vorhaltewinkels erfordern kann. In der Praxis überwiegt jedoch zumeist der Effekt durch die abnehmende Fluggeschwindigkeit.

Windfahneneffekt Bei konstanter Windstärke und -richtung bewegt sich ein fliegendes Flugzeug in einer homogenen Luftmasse, welche sich gegenüber dem Boden in Windrichtung bewegt.

Verstärkt sich der Wind jedoch, dann drückt er zunächst das Seitenleitwerk am Heck in Leerichtung, da es ihm die größte Angriffsfläche entgegensetzt und relativ weit vom Massenschwerpunkt des Flugzeuges entfernt ist. Daher zeigen Flugzeuge die Tendenz, bei auffrischendem Seitenwind das Heck aus dem Wind und damit die Nase in den Wind zu drehen.

Landetechniken bei Seitenwind Seitenwindlandung mit hängender Tragfläche

Datei:Sideslip-crosswind-landing.gif

mini|BN-2 Islander bei der Landung mit 30 Knoten Seitenwind

Eine mögliche Landetechnik bei Seitenwind ist die Landung mit hängender Tragfläche (Seitengleitflugmethode oder Sideslip Approach).Bericht der Bundesstelle für Flugunfalluntersuchung () abgerufen 02/2011

Der erste Teil des Anflugs wird, wie beim Streckenflug bei Seitenwind, mit Vorhaltewinkel geflogen. Im letzten Teil des Anfluges, im kurzen Endanflug, wird dann aber zu einer Fluglage mit hängender Tragfläche und entgegengesetztem Seitenruder übergegangen und dafür der Vorhaltewinkel aufgegeben.

mini|rechts|250px|Beim Flug mit hängender Tragfläche wird der Auftrieb (roter Pfeil) in eine vertikale (grüner Pfeil) und eine horizontale Komponente (blauer Pfeil) zerlegt. Die dem Wind zugewandte Tragfläche (Luvtragfläche) wird „hängen gelassen“, indem Querruder zu der Seite gegeben wird, aus der der Wind kommt. Beispielsweise wird bei Seitenwind von rechts Querruder nach rechts gegeben. Dadurch dreht sich die Rumpfoberseite des Flugzeuges in den Wind, das Flugzeug hat „Schlagseite“. Damit nicht auch die Flugzeugnase wegen des Querruderausschlages allmählich in den Wind dreht, muss mit dem Seitenruder gegengesteuert werden, im Beispiel also nach links. Mit Hilfe des Seitenruders wird die Flugzeugnase genau in die Bewegungsrichtung des Flugzeuges gesteuert.

Seitenruder und Querruder werden bei dieser Methode gegeneinander ausgeschlagen. Diesen Zustand bezeichnet man im Pilotenjargon als „gekreuzte Ruder“. Aufgrund der gekreuzten Ruder kommt es zu einem Seitengleitflug. Deswegen wird diese Methode auch Sideslipmethode genannt.

Die Querneigung des Flugzeuges wird möglichst stabil gehalten, nachdem der passende Wert „erflogen“ wurde. Dagegen muss die Ausrichtung der Flugzeugnase ständig mit dem Seitenruder nachkorrigiert werden.

Das Flugzeug wird bis zum Aufsetzen so weitergeflogen – mit hängender Tragfläche, gekreuzten Rudern und zur Landebahn ausgerichtet. Infolge der Schräglage des Flugzeuges setzt das dem Wind zugewandte Hauptfahrwerk zuerst auf und verhindert dadurch ein Abdriften nach Lee.

Die erforderliche Querneigung erhöht sich mit dem relativen Anteil der Seitenwindkomponente. Je höher deshalb der Seitenwind ist und je langsamer das Flugzeug fliegt, umso größer ist die Querneigung – und damit auch die Gefahr der Bodenberührung von Tragfläche oder Triebwerk beim Aufsetzen.

Der Vorteil dieser Anflugmethode liegt darin, dass die Längsachse des Flugzeuges schon während des Anfluges auf die Bahnmitte ausgerichtet ist und keine Drehungen vor dem Aufsetzen mehr erforderlich sind.

Seitenwindlandung mit Vorhaltewinkel

De-Crab-Technik

Die zweite Methode der Seitenwindlandung ist die Landung mit Vorhaltewinkel ohne hängende Tragfläche. Sie wird auch Schiebemethode oder Crabbed Approach (engl. de-crab method oder de-crab in the flare) genannt, da bis kurz vor (ca. 1–2 s) dem Aufsetzen mit einem Schiebewinkel (= Vorhaltewinkel) angeflogen wird. Der englische Begriff „crab“ bezieht sich auf den Seitwärtsgang der Krabben. Verkehrsflugzeuge werden zumeist nach dieser Methode gelandet, da sie erhöhten Passagierkomfort bietet und der Abstand der Triebwerke zur Landebahn größer ist als bei der zuvor besprochenen Landetechnik.

Beim Anflug mit Vorhaltewinkel nach rechts sieht der Pilot im Endanflug, während sich das Flugzeug entlang der verlängerten Landebahnmittellinie bewegt, die Landebahn weiter links als normal.

Bei nassen oder kontaminierten Landebahnen wird der Vorhaltewinkel bis zum Aufsetzen beibehalten, um den kurzen Endanflug nicht durch zusätzliches Manövrieren zu destabilisieren. Dies erleichtert ein präzises Aufsetzen des Flugzeugs am anvisierten Landepunkt. Bei trockenen Landebahnen wird der Vorhaltewinkel zur Schonung von Fahrwerk und Bereifung kurz vor dem Aufsetzen aufgegeben. Dazu tritt der Pilot in das Seitenruder auf der dem Wind abgewandten Seite, die Nase richtet sich in Bahnrichtung aus. Das hat dieser Landemethode auch den Namen kick-out method gegeben. Gleichzeitig muss Querruder zur entgegengesetzten, dem Wind zugewandten Seite, gegeben werden, um ein Heben der Tragfläche auf der Luvseite zu verhindern und beide Tragflächen horizontal zu halten.

Je nach Flugzeugtyp, insbesondere Größe und Gewicht des Flugzeuges beginnt dieses Ausrichten der Flugzeuglängsachse auf die Landebahnmittellinie bereits vor dem Ausschweben (flare).

Kombination aus Vorhaltewinkel und Sideslip