Jede dieser revolutionären Technologien hat das Fliegen einfacher und sicherer gemacht.

Moderne Piloten wissen gar nicht, wie gut sie es haben. Selbst die Flieger, die schon geflogen sind, bevor die meisten von uns geboren wurden, sind mit Technologien aufgewachsen, die ihren Vorgängern nicht zur Verfügung standen und die sie sich oft nicht vorstellen konnten. Das liegt in der Natur des Fortschritts, aber man vergisst leicht, wie weit und wie schnell wir es in der Luftfahrt gebracht haben.  

Hier ist eine kurze Liste mit acht der wichtigsten Technologien in der Geschichte der Luftfahrt, und Sie werden überrascht sein, wie früh einige von ihnen eingeführt wurden.

Funkkommunikation

Es mangelt nicht an Wundertechnologien, die wir Piloten als selbstverständlich ansehen. Ich würde behaupten, dass der Funkverkehr während des Fluges ganz oben auf der Liste stehen sollte. Die meisten Piloten glauben, dass es Funkgeräte schon immer gegeben hat, und damit haben sie nicht ganz unrecht. Sie werden keine Fotos finden, auf denen Orville vom Wright Flyer aus Berichte an Wilbur schickt; es dauerte nur etwas mehr als ein Jahrzehnt, bis der erste erfolgreiche Luft-Boden-Funkruf getätigt wurde, als Captain J.M. Furnival 1915 eine Übertragung vom Boden auffing, die von einem Major Prince (Vorname unbekannt) gesendet wurde, der die Nachricht funkte: „Wenn Sie mich jetzt hören können, ist es das erste Mal, dass einem Flugzeug im Flug Sprache übermittelt wurde.“ Für unseren Geschmack ist das ein wenig Meta – wir bevorzugen „Watson, komm her, ich brauche dich“. Aber es war ein Anfang.

In den frühen 1930er Jahren waren Funkgeräte, die wie einige andere Luftfahrttechnologien im Gleichschritt mit dem Fortschritt der Luftfahrt zu reifen schienen, klein, leicht und zuverlässig genug, um auch in kleinen Flugzeugen eingesetzt zu werden. Zu dieser Zeit wurde auch die Internationale Kommission für Luftnavigation gegründet, um ein babylonisches Kommunikationswirrwarr zu vermeiden, und legte die ersten Normen für die Funkkommunikation in der Luft fest.

Wohin diese Technologie führte, ist fast jedem Piloten bekannt. Heute können wir problemlos von Luft zu Boden, von Boden zu Luft und von Luft zu Luft kommunizieren, in der Regel mit hervorragender Sprachverständlichkeit auch über große Entfernungen. Die Vorteile dieser Technologie sind zu zahlreich und offensichtlich, als dass wir sie hier aufzählen könnten, aber es genügt zu sagen, dass man sich eine moderne Luftfahrt ohne das Zusammenspiel von Piloten und Fluglotsen nur schwer vorstellen kann.

Instrumentenlandesystem

Das Instrumentenlandesystem ist ein anmaßender, sogar prahlerischer Name. Selbst als es eingeführt wurde, war es kaum das erste oder einzige System, das einem Flugzeug bei schlechten Sichtverhältnissen hilft, den Flughafen mit Hilfe von Instrumenten zu finden. Aber so wie sich niemand beschwerte, als Muhammad Ali sich „The Greatest“ nannte, weil er es so eindeutig war, so galt das auch für ILS. Während ein VOR-Anflug Sie in Rufweite des endgültigen Anflugpunkts bringen konnte (mit Hilfe einer Stoppuhr, einer Schätzung der Winde und, wenn Sie Glück hatten, eines sich kreuzenden Radialkurses), bot ein ILS die ganze Palette an seitlichen und vertikalen Orientierungshilfen, und zwar mit einer solchen Präzision, dass die meisten ILS Sie bis auf 200 Fuß über Grund brachten. Es war zwar eine umfangreiche Infrastruktur erforderlich, aber es schuf ein hochpräzises Landesystem zu einer Zeit, als die Technologien, die die Flugsicherungsarchitekten nutzen konnten, noch rudimentär waren. Es handelte sich im Wesentlichen um Navigationsfunksignale, die vertikal (Gleitpfad) und seitlich (Localizer-Komponente) angeordnet waren, und ein Instrument im Flugzeug, das diese Signale verfolgte. Während das Fliegen eines ILS Übung erfordert und Fähigkeiten voraussetzt, die für viele Piloten nicht selbstverständlich sind – auf dem Gleitpfad zu bleiben ist ebenso eine Kunst wie eine Wissenschaft -, ist es ein in sich geschlossenes System, das den VOR-Anflug geradezu primitiv erscheinen lässt.

Sicherlich sind RNAV-Präzisionsanflüge in einigen wichtigen Punkten besser, aber ILS war mehr als 50 Jahre lang der unangefochtene Champion des Instrumentenflugs. Und da es immer noch weit verbreitet ist, sogar für automatische Landungen, erwartet kaum jemand, dass es in absehbarer Zeit verschwinden wird.

GPS

Die Entwicklung des Global Positioning System (GPS) durch das US-Verteidigungsministerium war ein Wendepunkt in der Flächennavigation, obwohl es nicht das erste System dieser Art war. Bevor GPS in den späten 1980er Jahren für die zivile Nutzung entwickelt wurde, gab es bereits einige Flächennavigationssysteme, von denen jedoch nur wenige den Weg in die Flugdecks von Kleinflugzeugen fanden.

Es gibt Flächennavigationssysteme, die die Position auf der Grundlage der relativen Positionen von Funk-Navigationshilfen und DME berechnen – sie waren extrem genau. Der KNS-80-Navigationsempfänger von Bendix-King war ein mäßig populäres Produkt und ist immer noch in der Instrumententafel einiger Kleinflugzeuge zu finden, obwohl er unserer Erfahrung nach nur selten zum Einsatz kommt.

Es gibt auch Trägheitssysteme, die hochentwickelte (und enorm teure) Kombinationen von Kreiseln und/oder Lasern oder Festkörperkreiseln zusammen mit Magnetometern und anderen Hilfsmitteln verwenden, um die Position auf der Grundlage von Drehraten zu berechnen. Die Wissenschaft, die hinter diesen verschiedenen Systemen steckt, ist komplex, aber ihre Funktionsweise ist recht einfach. Und wie hochentwickelte Flächennavigationsgeräte sind auch Trägheitssysteme sehr genau. Darüber hinaus sind sie nicht auf Navigationshilfen oder Satelliten angewiesen, um zu funktionieren. Sie sind völlig eigenständig. Es überrascht nicht, dass diese Art von Systemen von großen kommerziellen, militärischen und privaten Nutzern in großem Umfang übernommen wurden.

Ein anderes System, Loran, das während des Zweiten Weltkriegs entwickelt wurde, nutzte sehr niederfrequente Radiowellen, die von der Atmosphäre zurückgeworfen wurden. In seiner ersten Version war Loran auf etwa 100 Meter genau, aber in seiner späteren Form, Loran-C, das in den 1970er Jahren in den Vordergrund trat, war es auf zehn Meter oder mehr genau. Und da die Revolution in der Elektronik viel billigere, kleinere und leichtere Empfänger ermöglichte, sah Loran wie die Welle der Zukunft aus. Stattdessen wurde es etwa 25 Jahre, nachdem es bei den Piloten von Leichtflugzeugen an Beliebtheit gewonnen hatte, abgeschaltet.

Der Grund dafür? Das Global Positioning System des Verteidigungsministeriums. GPS nutzt eine bekannte Satellitenkonstellation, um sehr genaue Standortbestimmungen auf der Erde und in der Atmosphäre vorzunehmen. Wie der Name schon sagt, handelt es sich dabei auch um ein globales System. In Verbindung mit einer Datenbank kann ein GPS-Empfänger eine äußerst genaue Orientierung von Punkt zu Punkt bieten. Mit Hilfe zusätzlicher boden- und weltraumgestützter Systeme, die die Genauigkeit erhöhen, können GPS-Empfänger eine punktgenaue Positionsbestimmung vornehmen, so dass Anflugkurse ohne die Winkelunsicherheiten oder Funkstörungen möglich sind, die selbst bei ILS-Systemen auftreten können.

GPS ist zwar allgegenwärtig, hat aber auch seine Schwächen. Da das Signal sehr schwach ist, kann es leicht gestört werden, und da es auf Satelliten und zugehörige Systeme angewiesen ist, sind die Kosten für Betrieb und Wartung enorm. Aber der Einfluss, den es auf die Luftfahrt hatte, ist unübertroffen. Und dieser Einfluss verblasst im Vergleich zu den positiven Auswirkungen, die es auf unser Leben in Tausenden von anderen Lebensbereichen hat.

Bewegte Kartennavigation

Die Vorstellung von einer elektronischen Moving Map, die unsere genaue Position in der Luft kennt und ein sich ständig veränderndes Bild der Welt unter uns anzeigt, ist eine Fantasie, die jeder Pilot, der sich jemals mit gefalteten Papierkarten abgemüht hat, schon oft hatte. Als dann noch einige Technologien wie GPS, preisgünstige Displays und leistungsstarke kleine Prozessoren hinzukamen, war die Moving Map geboren. Die Revolution der Moving Maps, die manchmal fälschlicherweise als Beiwerk der Luftfahrt abgetan wird, war grundlegend für die Weiterentwicklung des Situationsbewusstseins und die Beseitigung einer der tödlichsten Arten von Abstürzen, dem kontrollierten Flug ins Gelände (CFIT), bei dem ein Flugzeug von seiner Besatzung versehentlich in den Boden geflogen wird. CFIT-Abstürze haben fast immer katastrophale Folgen. Mit Moving Map erhalten Sie ein automatisches Situationsbewusstsein in vier Dimensionen (die vierte ist die Zeit), eine grafische und dynamische Darstellung von Wettersystemen, Luftstraßen- und Flughafendaten und vieles mehr. Diejenigen, die mit Moving-Map-Anwendungen aufgewachsen sind, werden manchmal als „Kinder der Magenta“ verspottet, ein Ausdruck, der sich auf die magentafarbene Kurslinie auf Moving Maps bezieht. Ich behaupte, dass die Befürworter der Vorteile von Moving Maps lediglich die Vorteile weitaus besserer Technologien nutzen, um sich und ihre Passagiere vor Fehlern bei der Situationserkennung zu schützen, die vor der Einführung von Moving Maps an der Tagesordnung waren.

Wetter-Intelligenz

Es gibt viele Dinge, über die sich Piloten Gedanken machen müssen, und ganz oben auf der Liste stehen eine Handvoll ernsthafter Wetterphänomene. Dazu gehören Vereisung, Nebel, starke Winde, Turbulenzen, Gebirgswellen und gewöhnliche Wolkenhindernisse, um nur die wichtigsten zu nennen. Das bei weitem gefährlichste Wetterphänomen ist jedoch die konvektive Aktivität, die sich am häufigsten in Form von Gewittern äußert, die überirdische Ausmaße annehmen und eine solche Wucht entwickeln können, dass sie ein kleines oder nicht ganz so kleines Flugzeug in Stücke reißen können.

Die Entwicklung von Technologien zur Wettervorhersage ist seit der Zeit vor dem Aufkommen des Motorflugs stetig vorangeschritten, allerdings ohne große Diskussionen. Die kontinuierliche Verbesserung der Vorhersagetechnologien und der Intelligenz haben der Luftfahrt heute Instrumente an die Hand gegeben, die vor 50 Jahren noch unvorstellbar waren, Intelligenz, die jedes Jahr Milliarden von Dollar und unzählige Leben rettet.

Darüber hinaus hat die Luftfahrt eine Revolution bei der Verfügbarkeit von Wetterinformationen im Cockpit erlebt, mit Diensten wie ADS-B’s TIS-B Wetterdiensten und Sirius-XM’s minutengenauen Wetterinformationen für Piloten von PA-28s bis hin zu Bizjets, die es den Piloten ermöglichen, solide Entscheidungen bei der Missionsplanung zu treffen, die auf echten Informationen basieren und nicht auf Vermutungen, die auf stundenalten Meldungen beruhen.

Autopiloten

Für viele Piloten ist ein Autopilot ein dummes mechanisches Hilfsmittel, mit dem man einen Blick auf die Karte werfen kann, ohne vom Kurs abzuweichen oder die Flughöhe zu verletzen. Und das sind sie auch. Aber die heutigen digitalen Autopiloten sind noch viel mehr.

Autopiloten funktionieren nach einem gemeinsamen Prinzip. Das System verwendet Navigations-, Steuerkurs- und Fluglageneingaben, um Servos zu aktivieren, die das Flugzeug dorthin steuern, wo der Pilot es programmiert hat. In seiner einfachsten Form hält ein Autopilot die Tragflächen waagerecht, während er alle anderen Parameter ignoriert – das ist hilfreicher, als man sich vorstellen kann; die Kette des Kontrollverlusts unter Instrumentenbedingungen wird in der Regel durch eine unkontrollierte, steile Schräglage eingeleitet, wodurch das Flugzeug in eine Steilspirale gerät, die Geschwindigkeit aufbaut und eine Bergung, insbesondere wenn sich das Flugzeug noch in IMC befindet, zu einem riskanten Unterfangen macht.

Autopiloten haben Luftfahrt-Träumer dazu inspiriert, sich vorzustellen, was ein Autopilot alles können könnte. Könnte er das Flugzeug auch auf der Höhe halten? Wenn man ihn in das Baro-System einbindet, ist das natürlich möglich. Könnte er einem vorprogrammierten Navigationskurs folgen? Ja, natürlich. Schließen Sie es einfach an den Navigationsempfänger an. Könnte es einen Anflug fliegen? Dito. Jawohl, auch das. Damit der Schwanz nicht wedelt. Auch das.

Von dort aus haben die Ingenieure fantastische Wege beschritten. Heutige Autopiloten können im Hintergrund arbeiten und schützen das Flugzeug vor überraschenden Abweichungen bei Neigung, Querneigung und Fluggeschwindigkeit, damit es weder zu langsam noch zu schnell wird. Und einige Modelle verfügen heute über einen einzigen Knopf, den der Pilot drücken kann, um das Flugzeug im Falle eines versehentlichen Kontrollverlusts (Upside) wieder in den Geradeausflug zu bringen.

Autopiloten haben sich von einem teuren Luxus zu einem unverzichtbaren Hilfsmittel entwickelt, das den Piloten hilft, das Flugzeug unter Kontrolle zu halten und auch sehr präzise Anflüge zu fliegen.

Headsets mit aktiver Geräuschunterdrückung

Die Aufnahme von Headsets in die Liste der kritischen Luftfahrttechnologien mag abwegig erscheinen, ist es aber nicht. Vor allem in kleinen Flugzeugen, die fast durchgängig zu laut für unser Gehör sind, ist ein gutes Headset mit Geräuschunterdrückung ein wichtiges Hilfsmittel für Piloten.

Headsets gibt es schon seit langem, und die frühen Modelle waren schwer, klobig und nicht besonders effektiv. Aber sie waren besser als nichts. Sehr viel besser. Und da sie schon früh mit Ohrmuschellautsprechern und an der Gabel montierten Mikrofonen ausgestattet waren, trugen sie dazu bei, Kommunikationsschwierigkeiten zu lindern. Das ist etwas, was Piloten, die nie in der Zeit vor dem Headset geflogen sind, als die unbeweglichen, an der Decke montierten Lautsprecher und die Handmikrofone bei fast jedem Flug für Kommunikationsprobleme sorgten, nur zu gut kennen.

Die neuen Modelle verfügen natürlich über eine elektronische Geräuschunterdrückung, die die Außengeräusche abtastet und ein phasenverschobenes Gegenstück dazu erzeugt, wodurch die Außengeräusche – zumindest ein großer Teil davon – elektronisch unterdrückt werden.

Heutzutage halten Piloten nicht nur gute, sondern exzellente Headsets mit Geräuschunterdrückung für selbstverständlich, aber wir alle kennen den Unterschied zwischen dem Geräuschpegel, bevor wir sie aufsetzen, und danach, wenn wir sie aufsetzen und den Schalter drücken, um die angenehme Ruhe zu aktivieren, die die ausgeklügelte Elektronik bringen kann.

Verkehrsvermeidung

Es ist selten, dass Flugzeuge in den Weiten des Himmels zusammenstoßen, aber wenn sie es tun, ist es fast immer katastrophal. Und oft sind sie der Auslöser für Gesetzesänderungen. Der Zusammenstoß zwischen einer Douglas DC-7 und einer Lockheed Constellation über dem Grand Canyon im Jahr 1956, bei dem alle 128 Menschen an Bord der beiden Flugzeuge ums Leben kamen, war der Auslöser für die Einrichtung eines landesweiten Radarnetzes und die Gründung der Federal Aviation Administration.

Bei den meisten dieser Fortschritte waren größere Militär- und Verkehrsflugzeuge die ersten, die über robuste Antikollisionstechnologien verfügten. Doch in diesem Fall ging die Einführung der Transponderpflicht durch die FAA von der untersten zur obersten Stufe der Nahrungskette in der Luftfahrt. Die Mode-C-Transponder senden regelmäßige, individuell identifizierbare Signale aus, damit die Fluglotsen wissen, wo sich die Flugzeuge befinden, und Kursfreigaben erteilen können, um zu verhindern, dass die potenziell kollidierenden Verkehrsziele auf die schlimmste Weise zusammenkommen.

Später schrieb die FAA Kollisionsvermeidungssysteme, TCAS und TCAS II, für Verkehrsflugzeuge und andere große Flugzeuge vor. Letztere nehmen den Fluglotsen die Aufgabe der Kollisionsvermeidung in Notfällen ab und erteilen den beiden beteiligten Flugzeugen direkte Freigaben, um einen Zusammenstoß zu verhindern. In den letzten Jahren wurden auch kleinere Flugzeuge mit Kollisionsvermeidungsgeräten ausgestattet, darunter das frühe TCAD-System von Ryan und später leistungsfähigere aktive Verkehrssysteme von Unternehmen wie Avidyne und Garmin.  

Mit der Einführung der ADS-B-Pflicht im Jahr 2020 schließlich erhielten Fluglotsen und Piloten neue Instrumente, um den Verkehr individuell zu identifizieren und zu routen, um potenzielle Konflikte auf ein Minimum zu beschränken, und gleichzeitig mithilfe der Satellitenortung extrem genaue, sekundengenaue Positionsdaten, einschließlich der Flughöhe, für alle Beteiligten bereitzustellen..