Implementierung eines ACAS-Simulators und Untersuchung von Anflügen mit reduzierter Separation

Abstract

Nach Vorhersagen der ICAO wird sich das globale Luftverkehrsaufkommen innerhalb der nächsten 15 bis 20 Jahre etwa verdreifachen. Um, bei der zu erwartenden Steigerung der Transportleistung, die Flugunfallquote auf dem aktuellen Niveau zu halten oder sogar zu verringern, muss gleichzeitig die Sicherheit gesteigert werden. Die steigende Zahl der Flugzeuge und Flugbewegungen führt zu einer höheren Verkehrsdichte, wodurch besonders das Kollisionsrisiko zwischen zwei Luftfahrzeugen ansteigt. In der Streckenflugphase kann dieses Risiko bereits durch eine individuelle Streckenführung gut kompensiert werden, was jedoch im Flughafenbereich nicht möglich ist. Im Bereich der An- und Abflüge liegt der Schwerpunkt der Entwicklung eher auf dem Gebiet der Lärmemission sowie der Kapazitätsoptimierung. Das Institut für Flugführung des DLR entwickelt unter anderem neuartige Anflugverfahren, die durch Verringerung der Abstände die Kapazität, insbesondere von Parallelbahnsystemen, erhöhen sollen. Um Kollisionen in der Luft zu vermeiden, wurde seit dem Ende der 1950er Jahre das Kollisionswarnsystem ACAS (Airborne Collision Avoidance System) auf internationaler Ebene entwickelt, das inzwischen für alle Flugzeuge mit mehr als 10 Passagieren vorgeschrieben ist. Da es sich bei ACAS jedoch um ein Notsystem handelt, könnte jede Anweisung des Systems zwangsläufig zu einem Abbruch des Anfluges und somit zu einer Reduzierung der Kapazität führen. Um bereits im Vorfeld bestimmte Verkehrssituationen möglichst realistisch beurteilen zu können, soll im Rahmen der Diplomarbeit ein Modul zur Simulation eines ACAS entwickelt und in die Verbundsimulation des DLR-Instituts für Flugführung implementiert werden. Als Einstieg in die Thematik wird in dieser Diplomarbeit das Funktionsprinzip von ACAS beschrieben. Sein historischer Hintergrund sowie gesetzlicher Rahmen werden dargestellt. Eine Analyse der CAS-Logik ist für die Entwicklung eines Konzeptes zur Implementierung eines ACAS-Moduls in die bestehende Verbundsimulation des Instituts unumgänglich. Anschließend wird anhand der Fließdiagramme der wichtigsten CAS-Funktionen die Implementierung erläutert. Auf die mathematischen Rechnungswege der wichtigsten CASFunktionen wird noch eingegangen. Auch die Abweichungen vom RTCA - TCAS Pseudocode, die aufgrund der Adaptierung an die Verbundsimulation entstehen, werden explizit geschildert. Anhand einiger Testszenarien wird die Funktionstüchtigkeit des implementierten ACASModuls verifiziert. Im Anschluss daran werden in Simulationen insbesondere die Dual - Threshold Anflüge (DTOP) in Frankfurt, hinsichtlich ihrer ACAS-Kompatibilität, geprüft und analysiert.