Wie funktioniert ILS (Instrumentenlandesystem)?

Das ILS arbeitet mit zwei Komponenten, einem Localizer und einem Glideslope. Die Frequenzen für den Localizer liegen zwischen 108,1-111,95 MHz und die Gleitpfade zwischen 329,15-335,0 MHz. Diese Frequenzen sind die Trägerwellen, auf denen die von Ihnen erwähnte Modulation stattfindet. Ein Pilot ist nur mit der Localizer-Frequenz beschäftigt, da die Navigationsausrüstung die gepaarte Gleitwegfrequenz für jede gegebene Localizer-Frequenz kennt.

Die Ausrüstung zur Übertragung der Signale ist in Ihrer Frage ziemlich gut beschrieben. Die Localizer-Antenne sendet zwei Keulen entlang der Landebahn für einige Meilen (typischerweise 18 nm, aber einige Flughäfen wie LAX haben eine viel längere Reichweite). Die Glideslope-Antenne befindet sich um die 1000-Fuß-Aufsetzzonenmarkierungen auf der Landebahn, etwas versetzt zur Landebahn. Es sendet seine eigenen zwei Keulen, die um eine 3-Grad-Neigung zentriert sind (dies kann je nach Installation variieren). Der Gleitweg ist im Allgemeinen etwa 10 sm von der Landebahn entfernt nutzbar, wird aber im Allgemeinen nicht so weit draußen verwendet.

Die Ausrüstung im Flugzeug, die für die Verwendung dieses Signals verantwortlich ist, besteht aus wenigen Teilen, einer Antenne, einem Radio und einem Navigationsinstrument.

Das Localizer-Signal wird von der Antenne empfangen, die für die normalen Navigationssignale (VOR) verwendet wird, und es wird eine zusätzliche Antenne für das Gleitwegsignal geben. Diese Signale gehen zuerst zu einem Navigationsfunkgerät, mit dem der Pilot die Localizer-Frequenz (oder eine VOR-Frequenz) auswählt. Wenn eine Localizer-Frequenz ausgewählt ist, hört das Funkgerät auch auf einer bestimmten Gleitwegfrequenz.

Die Daten vom Radio werden dann an das Instrument gesendet, auf dem Sie die Daten anzeigen.

Das primitivste Instrument ist der VOR-Kopf mit einem Nadel-Navigationsinstrument vom Typ Glideslope.

Eine Stufe höher ist ein HSI, das etwas intuitiver zu fliegen ist und bessere Möglichkeiten für die Handhabung von Localizer-Rückkursen bietet.

Am oberen Ende befinden sich elektronische primäre Fluganzeigen, die Daten auf einem CRT- oder LCD-Bildschirm anzeigen.

Grundlage all dessen sind zwei Nadeln, die dem Piloten angezeigt werden. Einer bewegt sich von Seite zu Seite und verfolgt den Localizer, und der andere bewegt sich auf und ab und verfolgt die Gleitbahn. Wenn beide zentriert sind, befinden Sie sich in der Mitte beider Balken und auf Kurs. Die Position der Nadel wird dadurch bestimmt, welche Keule des Senders stärker empfangen wird als die andere. Wenn beide Lappen gleichermaßen empfangen werden, wird die Nadel zentriert.

Zu Ihrer letzten Frage, der Pilot hat während des gesamten Anfluges die Kontrolle über das Flugzeug. Das ILS übernimmt das Flugzeug nicht. Der Autopilot kann so gesteuert werden, dass er entweder nur dem Lokalisierer oder sowohl dem Lokalisierer als auch dem Gleitpfad folgt, oder der Pilot kann den Anflug von Hand fliegen. In beiden Fällen hat jedoch der Pilot die Kontrolle, nicht das ILS.

Das ILS ist für mindestens 10 Meilen von den Antennen verwendbar. An vielen Flughäfen werden Sie den Localizer-Teil des Signals viel weiter draußen verfolgen. Sie werden die Verwendung des ILS normalerweise bei 200 Fuß über dem Boden einstellen, obwohl es spezielle ILS-Anflüge mit niedrigeren Mindesthöhen gibt, die spezielle Ausrüstung und Training erfordern. Bei den meisten ILS-Anflügen muss der Pilot jedoch bestimmte visuelle Hinweise beachten, bevor er unter 200 Fuß AGL absinkt.

Um ein wenig mehr Details auf der Empfängerseite hinzuzufügen und wie sie verwendet wird;

Die Localizer- und Glideslope-Signale werden auf unterschiedlichen Frequenzen (der „Träger“-Frequenz) übertragen und diese herausgefiltert, um jeweils eine Mischung aus 90 Hz und 150 Hz zu hinterlassen. Die 90 und 150 werden dann getrennt herausgefiltert.

Wenn Sie mehr 90 Hz als 150 Hz haben, sind Sie auf dem Localizer zu weit links oder auf der Gleitbahn zu hoch. Die Führungsanzeige ist nur eine Anzeige des Verhältnisses zwischen 90 Hz und 150 Hz. Ein Verhältnis von 50 % bedeutet genau richtig!

Zu Ihrer Frage "wie lange?" besteht ein übliches Verfahren (es kann für ein bestimmtes Feld oder einen bestimmten Ansatz unterschiedlich sein) darin, in einem Winkel von etwa 30 Grad auf die Mittellinie des Lokalisierers und unterhalb des Gleitwegs zu fliegen, um den abzufangen Localizer bei etwa 10 Meilen entfernt.

ATC steuert das Flugzeug zu diesem Punkt (z . B. Speedbird 93, descend and maintain 1500 feet, turn left heading 300 degrees. Cleared ILS approach 27L report established). Der Autopilot befindet sich normalerweise im Anflugmodus, was bedeutet, dass er den Localizer und damit den Gleitweg erfasst und dem ILS nach unten folgt.

Wenn der Localizer erfasst wird, dreht der Autopilot das Flugzeug auf die Mittellinie und der Pilot meldet sich bei ATC zurück.

Es ist üblich, den Localizer in einer Höhe zu erfassen, die niedriger ist als der Gleitpfad am Erfassungspunkt, sodass Sie den Gleitpfad von unten erfassen. Dies dient der Sicherheit. Wenn Sie den Gleitweg von oben eingefangen haben, kann das Flugzeug gut durch den Gleitweg absinken und dann wieder aussteigen, um ihn wieder einzufangen. Ein Abstieg unterhalb des Gleitwegs mit möglicherweise Hunderten von Fuß pro Minute ist nicht gut.

Schließlich verlangen die meisten Verfahren einen stabilisierten Anflug (korrekt konfiguriert, dem ILS folgend, Geschwindigkeit korrekt, Checklisten vollständig, keine großen Abweichungen in Kurs, Höhe oder Leistungseinstellungen) um 1000' oder umhergehen. Viele Piloten werden, abhängig von den Verfahren und Bedingungen ihrer Fluggesellschaft, den Autopiloten für die letzten 1000 Fuß abschalten, manchmal um den Ersten Offizier zu üben. Einige Flugzeuge werden bis zum Ende freigegeben (Autoland), aber das hängt auch vom Betrieb des Unternehmens, der Besatzungswährung und den örtlichen Verfahren ab.

[EDIT] Ich habe bewusst die Obertöne weggelassen. Ich dachte, ich hätte nur eine Seite ;)