Warum benutzen Piloten Luftwege, anstatt jedes Mal nur "direkt zu fliegen"?

Airways ermöglichen einfach ein besseres Verkehrsmanagement.
Stellen Sie sich für einen Moment vor, dass jeder ein geländetaugliches Auto hätte, wenn alle Fahrer „GPS Direct“ zu ihrem Ziel fahren würden, wie würden die Fahrer die Trennung sicherstellen? Wie würden Sie vermeiden, andere Autos zu treffen, wenn es keine Straßen gäbe?

Airways sind die Luftfahrtlösung für dieses Problem: Definierte Routen zwischen Navaids (VORs, NDBs und dergleichen). Luftwege können auch unter Verwendung von "Fixes" definiert werden, die durch GPS-Koordinaten definiert werden, was etwas näher an "GPS Direct"-Routing liefern kann, während immer noch eine definierte Route bereitgestellt wird.

Airways bietet auch eine Reihe weiterer Vorteile, darunter:

Verkehrsflussmanagement

Flugpläne in Europa werden von der CFMU (Central Flow Management Unit) validiert und auf Kriterien wie die Richtung der Luftwege (die sich im Laufe des Tages ändern können, z. B. ein Luftweg nur für den ostgehenden Verkehr zwischen 1000 UTC und 1400 UTC), die korrekte Flughöhe überprüft Reichweiten und Atemwege, die Wegpunkte wie Fixes, VORs oder NDBs korrekt verbinden. Der Engpass bei allen Flugoperationen besteht darin, die Flughafenkapazität (wie viele Operationen/Stunde) und die Sektorkapazität (wie viele Flugzeuge pro Sektor/pro Lotse abgefertigt) zu verstehen. Das Ziel besteht manchmal darin, den Verkehr zwischen zwei Sektoren zu verteilen, obwohl sie dasselbe Ziel haben. Nachfolgend finden Sie zwei Routen nach Düsseldorf - EDDL, eine ab Leipzig - EDDP und eine ab Berlin-Tegel - EDDT(Klicken Sie auf die Links, um die visuelle Darstellung zu sehen):

EDDP - EDDL
ORTAG Q230 WRB T854 DOMUX

EDDT - EDDL
BRANE Y200 HLZ T851 XAMOD

Das Routing von EDDP zu EDDL verläuft über WRB - TINSA - ADEMI - INBAX - DOMUX, was innerhalb der Grenzen eines Sektors namens "Paderborn High" oder PADH liegt .

Das Routing von EDDT zu EDDL erfolgt über PIROL - DENOT - HMM - XAMOD, was innerhalb der Grenzen eines Sektors namens "Hamm High/Medium" oder HMMH/HMMM liegt .

Während der Spitzenzeiten sind beide Sektoren getrennt und behandeln den Verkehr nur innerhalb ihres Sektors, der die volle Kapazität jedes Controllers nutzt, der den Sektor handhabt. Außerhalb der Stoßzeiten können die Sektoren kombiniert und von einem Controller bedient werden. Dies ermöglicht eine granulare Nutzung von Controller-Ressourcen und Luftraum.

Trennung zwischen Verkehr

Aus dem obigen Beispiel haben wir gesehen, dass es in Düsseldorf 2 Routing-Endpunkte gibt – EDDL für Verkehr, der aus dem Nordosten und Südosten ankommt, XAMOD und DOMUX. Beide Waypoints bzw. Fixes sind jeweilige STAR- bzw. Transition Entry-Points für Ankünfte in Düsseldorf. Durch die Verwendung eines standardisierten Routings von und zu Flughäfen können wir nun damit rechnen, dass der Verkehr immer über diese beiden Punkte von Osten ankommt, sofern keine andere Koordinierung durch die beteiligten ATC-Einheiten erreicht wurde. Wenn wir uns das umgekehrte Routing für beide Flughäfen ansehen, sehen wir diese Routen:

EDDL - EDDP
NUDGO Z858 BERDI Z21 BIRKA T233 LUKOP

EDDL - EDDT
MEVEL L179 OSN L980 DLE T207 BATEL

MEVEL und NUDGO sind zwei der SID-Ausgangs-Wegpunkte außerhalb von Düsseldorf, MEVEL liegt 10 sm nördlich von XAMOD und NUDGO 26 sm östlich von DOMUX, der relevante Fix hier ist jedoch ELBAL, der einer der Fixes auf der SID23L von Düsseldorf nach NUDGO ist. Das ist 16 nm südlich von NUDGO . Mit etwas Einfachem wie der Verwendung standardisierter Ein- und Ausfahrtsfixes zu und von einem Flughafen ist es uns gelungen, einen Verkehrsfluss mit sichergestellter Trennung zwischen abfliegendem und ankommendem Verkehr aufrechtzuerhalten, was mit direktem GPS-Routing nicht möglich wäre oder konstante ATC-Vektoren erfordern würde.

Übergaben von ATC-Einheit zu ATC-Einheit

Die obigen Beispiele zeigen unterschiedliche Routings und manchmal unterschiedliche Sektoren, die den Verkehr auf diesen Routen handhaben. Wie wird der Datenverkehr an andere Controller übergeben und wo? Eine Übergabe besteht darin, die Radarspur des Flugzeugs von einem Lotsen zu einem anderen zu bewegen und danach das Flugzeug anzuweisen, die Frequenz zum nächsten Sektorlotsen zu ändern. Übergaben werden an Sektorgrenzen initiiert, an bestimmten Fixpunkten, die zwischen verschiedenen ACC (Area Control Centers) oder manchmal sogar innerhalb eines ACC zwischen einzelnen Sektoren vereinbart wurden. Da wir uns bereits mit dem Düsseldorfer Luftraum auskennen, nutzen wir die unten stehende Route von München nach Düsseldorf .

EDDM - EDDL
GIVMI Y101 TEKTU Z850 ADEMI T854 DOMUX

Aus der grafischen Darstellung sehen Sie, dass der Verkehr von EDDM nach EDDL den Wegpunkt ARPEG passieren wird, der sich in der Nähe des Zielflughafens befindet. Vor Erreichen des Wegpunktes ARPEG werden Flugzeuge entweder den Sektor Hersfeld (HEF) oder Gedern (GED) kontrollieren(Seite 5) und zum Zielflughafen absteigen müssen. Der nächste Sektor für ankommenden Verkehr nach Düsseldorf über ARPEG wäre Paderborn High Sector (PADH). Die Vereinbarungen zwischen HEF/GED und PADH sehen vor, dass ankommender Verkehr nach Düsseldorf über ARPEG auf FL240-Ebene auf ARPEG zu erwarten ist und nach der Übergabe für den weiteren Sinkflug durch PADH freigegeben wird, auch wenn das Flugzeug die Sektorengrenze noch nicht überschritten hat und nicht in ist PADH-Luftraum. Diese Koordinierungswegpunkte und Übergabeverfahren sind in Vereinbarungsschreiben zwischen oder innerhalb eines ACC dokumentiert.

Wetter

Wenn das Wetter (falsche Tiefs, starke Jetstreams, Stürme usw.) die Direktroute beeinflusst, schlagen die Flugdienstleiter proaktiv Routen um sie herum vor. Es ist nicht ungewöhnlich, dass der NYC-SFO-Verkehr über Kanada oder über Kentucky geleitet wird, wenn der Mittlere Westen stürmt.

Ausnahmen – Free Route Airspace

Wo es die Flughafen- und Luftverkehrsdichte zulässt, ist die Benutzung der Luftwege nicht vorgeschrieben oder in einigen Fällen nicht einmal erwartet oder vorgesehen. Ein Beispiel ist der Free Route Airspace over Scandinavia , bei dem ein Teil des Luftraums zwischen definierten Ein- und Ausstiegspunkten frei genutzt werden kann. Ähnliche Systeme werden auch von NATS UK und dem FAA NextGen Air Transportation System diskutiert .

Weitere Informationen zu Atemwegen und deren Nutzung finden Sie auch in der zugehörigen Frage: Gibt es einen Unterschied zwischen der Nutzung von Atemwegen durch Verkehrsflugzeuge und GA-Flugzeuge?

Einige Materialien mit freundlicher Genehmigung von VATSIM oder VATSIM Deutschland. Obwohl nur für Simulationszwecke verwendet, ist das verwendete Material so genau und nah wie möglich an der realen Sektorisierung oder den realen Verfahren und sollte daher ausreichen, um die hier vorgestellten Konzepte zu erklären.

Eine vereinfachte Erklärung ist, dass Piloten im kontrollierten Luftraum entlang von Luftstraßen fliegen, weil die Fluglotsen sie dort fliegen lassen wollen.

Die Nutzung von Luftstraßen hat mit der Art und Weise zu tun, wie Fluglotsen alle Flüge in dem von ihnen kontrollierten Luftraumsektor verfolgen (sie brauchen eine Möglichkeit, den Verkehr so ​​zu organisieren, dass sie eine gute Vorstellung davon haben und garantieren können, dass Flugzeuge nicht zu nah aneinander vorbeifahren) sowie die Tatsache, dass es einfacher ist, einen Pfad zu kommunizieren, der zwischen veröffentlichten Wegpunkten mit drei- oder fünfbuchstabigen Namen verläuft, als einen Pfad, der zwischen Punkten verläuft, die durch ihre numerischen Breiten- und Längengrade beschrieben werden .

Das Freiflugkonzept sieht vor, denselben Flugzeugen das Fliegen von Strecken zu ermöglichen, die im Allgemeinen nicht den Luftstraßen folgen, aber es erfordert große Änderungen in der Art und Weise, wie das Flugverkehrsmanagement durchgeführt wird.

(Diese Antwort basiert hauptsächlich auf der Erinnerung an die Arbeit, die ich seit 2001 an der Entwicklung und Analyse von Flugverkehrsmanagementsystemen geleistet habe, hauptsächlich im Zusammenhang mit dem freien Flug.)

Airways sind sicherer, weil Sie wissen, wohin andere Piloten fliegen werden, um sie zu vermeiden. Die Regel, eine ungerade Flughöhe für Flüge nach Osten und eine gerade Flughöhe für Flüge nach Westen zu verwenden, trägt ebenfalls dazu bei, den Verkehr zu trennen.

Sichere Reiseflughöhen werden auch basierend auf den Atemwegen festgelegt. Es gibt eine Höhe pro Wegpunkt, sodass Sie bei einem normalen Aufstieg den nächsten Hügel überwinden können, und pro Abschnitt zwischen den Wegpunkten, damit Sie wissen, wie hoch dieser Hügel tatsächlich ist.

Ohne das Atemwegssystem wäre die Aufrechterhaltung der richtigen Bodenfreiheit viel arbeitsintensiver. Mit den Fixes muss der Pilot lediglich eine Liste mit Fixes und MEA/MCA (Safe Crossing Altitudes) führen und der Nadel folgen und sie abhaken, wenn er sie erreicht und bei Bedarf steigen.

Nur um ein wenig Perspektive hinzuzufügen, ein routenfreier Luftraum wird seit einiger Zeit erwogen und in einigen Ländern bereits umgesetzt. Das routenfreie oder direkte Routing-Konzept nutzt die derzeit nicht ausgelasteten Satellitensysteme in Flugzeugen (im Routing-Kontext) und intelligente Software, um ein effizienteres Routing von Flugzeugen (GPS-basiert) durchzuführen. Direct-Routing ist auch Teil der NextGen -Flugverkehrsmanagementstrategie von NATS UK und der FAA .

Als GA-Pilot, der Leichtflugzeuge im US-System fliegt:

Bei Flügen in weniger genutzten Lufträumen, in geringeren Höhen und mit den entsprechenden ATC-Kontrollen (Vereinbarungen, die es den Fluglotsen ermöglichen, dies in den Luftraum eines anderen zu tun) ist es möglich, eine eingereichte direkte GPS-Route genehmigen zu lassen. Ich habe das schon auf Reisen im Bereich von 200 bis 300 Meilen gemacht.

Auf längeren Reisen müssen Sie nicht unbedingt die Atemwege benutzen. Es ist oft möglich, Wegpunkte am Eingang/Ausgang des Luftraums zu erhalten, zwischen denen Sie direkt wechseln können (off airway).

Es ist wie bei vielen Systemen, die sich weiterentwickeln. Wenn wir heute anfangen würden, würden wir es vielleicht anders machen.

Die Analogie mit Autos ist dürftig, da es meist eine sehr kleine Anzahl von Flugzeugen in einem sehr großen Luftraum gibt und es schwierig wäre, die Verwendung von Luftstraßen zu rechtfertigen. Also ausgehend von dem Standpunkt, dass jedes Flugzeug genau weiß:

a) Position, Kurs, Geschwindigkeitsvektoren, Treibstoffdaten, Flugbeschränkungen und Ziel usw.;

b) Dieselben Informationen für alle anderen Flugzeuge in seiner Nähe (dies könnte in der Praxis einen ziemlich großen Umfang abdecken);

c) Gelände- und Wetterbedingungen etc.

Dann wird es ein wirklich interessantes kombinatorisches Problem, das im Zusammenhang mit einem autonomen verteilten Computersystem zu lösen ist; dh kein ATC - alles wird von kooperierenden Bordsystemen gehandhabt.

Natürlich gibt es aufgrund der geografischen Lage von Flughäfen und natürlich der dynamischen Planung von Ankünften und Abflügen an Flughäfen wichtige Punkte, an denen sich Wege kreuzen müssen; ganz zu schweigen vom Umgang mit unerwarteten Ereignissen.

Für einen Informatiker ist das alles faszinierend und eine große Herausforderung, aber ich vermute, dass es sehr schwierig wäre, ein System der autonomen Steuerung auf der Grundlage dieses Ansatzes so weit zu entwickeln, dass man ihm vertrauen könnte!