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Transponder für Segelflugzeuge

Neue Technik auch für den Luftsport

(aus "Luftsport")

Seit einigen Jahren werden Luftsportler durch Nachrichten über Transponder und Spekulationen über eine Ausstattungspflicht verunsichert.

Mode A, Mode A/C, Mode S sind für viele Piloten noch technische Vokabeln ohne Inhalt.

Über die Technik, Nutzen, Chancen und wann welche Vorschriften

wann in Kraft treten, gibt der folgende Beitrag Auskunft.


Primär- und Sekundärradar

Die Radartechnik wurde während des Zweiten Weltkrieges entwickelt. Kräftige elektromagnetische Impulse (im Bereich von einem Megawatt) werden von einer Bodenstation ausgesandt, vom Luftfahrzeug reflektiert und von derselben Radarantenne am Boden wieder empfangen. Dieses Verfahren, welches man Primärradar nennt, funktioniert gut mit Luftfahrzeugen in Metallbauweise oder welchen, die wenigstens einen Motor an Bord haben. Bei Segelflugzeugen ist es meist nur die aus Metall gefertigte Steuerung, die die Impulse reflektiert. Aus der Stellung der Radarschüssel und der Laufzeit des Signals kann die Position des Ziels errechnet werden. Der Fluglotse sieht die einzelnen Ziele als Punkte auf dem Radarschirm. Welches Flugzeug sich dahinter verbirgt, muss er sich merken.

Diesen Nachteil hat man durch die Entwicklung des Sekundärradars überwunden. Die Flugzeuge wurden mit einem Sekundärradar-Antwortgerät (Transponder) ausgestattet, welches aktiv auf den Radarstrahl vom Boden antwortet. Diese Verfahren nennt man SSR (Secondary Surveillance Radar).


Mode A und A/C

Der Mode-A-Transponder sendet beim Beantworten des Radarstrahls einen vorher von der Flugsicherung zugewiesenen ("sqawk") und vom Piloten am Gerät eingestellten Code zurück. Der Mode-A/C-Transponder sendet zusätzlich zum vierstelligen Code auch noch die aktuelle Höhe über der Druckfläche 1.013,2 hPa zur Bodenstation. Nun kann der Fluglotse nicht nur jeden Punkt auf dem Radarschirm eindeutig einem Flugzeug zuordnen, sondern er weiß auch, in welcher Flughöhe es sich befindet. Die meisten heute gebräuchlichen Transponder können im Mode A/C arbeiten.


Grenzen des Mode A/C durch Zunahme des Luftverkehrs

Schon heute reichen die 4.096 Codekombinationen nicht mehr aus, um den stetig zunehmenden Luftverkehr in Ballungszentren abzuwickeln. Zusätzlich gibt es in Lufträumen, in denen viele Flugzeuge unterwegs sind, ein ganz spezielles Problem des herkömmlichen Transponders. Der von der Bodenstation ausgestrahlte Radarstrahl hat einen Öffnungswinkel von drei Grad. Das bedeutet, dass Luftfahrzeuge, die dicht zusammenfliegen oder an gleicher Position in unterschiedlicher Höhe sind, nahezu gleichzeitig auf das Signal vom Boden antworten. Eine Vermischung der Antwortsignale, die von der Flugsicherung nun nicht mehr ausgewertet werden können, ist die Folge. Man nennt dieses Problem FRUIT "False Replies Unsynchronised in Time", welches natürlich bei jeder Umdrehung der Radarschüssel auftritt.


Mode S

Beide Probleme werden durch den neu entwickelten Mode S (S steht für "selektiv") behoben. Statt des von der Flugsicherung bei jedem Flug zugewiesenen vierstelligen Codes bekommt jedes Flugzeug einen weltweit einmaligen Code, die so genannte ICAO-24-Bit-Adresse, fest einprogrammiert. Das FRUITProblem wird folgendermaßen gelöst:

Die Bodenstationen senden nun zwei unterschiedliche Signale aus. Ein All-Call-Signal und eines, mit dem einzelne Flugzeuge selektiv abgefragt werden können. Wird nun ein Flugzeug mit seinem Mode-S-Transponder zum ersten Mal von einer Bodenstation getroffen, so antwortet der Transponder genau einmal auf das All-Call-Signal. Fortan antwortet er nur noch, wenn er gefragt wird. Der gleiche Ablauf findet statt, wenn das Flugzeug in die Reichweite des nächsten Bodenradars kommt. Vorteil dieses selektiven Verfahrens ist, dass der Computer in der Bodenstation immer nur diejenigen Luftfahrzeuge abfragt, von denen Daten benötigt werden, um dem Fluglotsen ein Bild der Verkehrslage zu geben.


Innerhalb des Mode S wird nochmals zwischen zwei verschiedenen Modi unterschieden.

Übermittelt der Transponder nur die ICAO-24-Bit-Adresse und die Höhe, wie im Luftsport üblich, so spricht man vom "Elementary Mode". Die Länder Frankreich, Deutschland und Großbritannien führen zusätzlich für Luftfahrzeuge mit einer MTOW größer 5,7 t und einer Reisegeschwindigkeit größer 250 kts den so genannten "Enhanced Mode" ein. Bei diesem Mode werden zusätzliche Parameter wie Fluggeschwindigkeit, Steig- beziehungsweise Sinkrate sowie Kurs übermittelt.


LAST - Light Aviation Secondary Surveillance Radar (SSR) Transponder

Wesentliche Probleme beim Einsatz von Transpondern in Segelflugzeugen oder Luftsportgeräten (UL´s) sind das Gewicht und der Stromverbrauch des Geräts. Für Kleinluftfahrzeuge wurden daher Geräte mit geringerer Sendeausgangsleistung (71 Watt) entwickelt. Bedingt durch die Leistungsklasse 2 dürfen sie nur in Luftfahrzeugen verwendet werden, die nicht oberhalb einer Höhe von 15.000 Fuß betrieben werden und deren maximale Reisegeschwindigkeit nicht mehr als 175 kts (324 km/h) beträgt.


Schutz vor Zusammenstößen

Flugzeuge mit mehr als 30 Sitzplätzen (ab 2005: 19 Plätze) oder einer höchstzulässigen Startmasse (MTOM) von mehr als 15 t (ab 2005: 5,7 t) müssen mit einem Kollisionswarnsystem (Airborne Collision Avoidance System; ACAS) ausgestattet sein. Die US-Version heißt ,;Traffic Collision Avoidance System"; TCAS. Diese beiden Systeme fragen die Mode-A/C- oder Mode-S-Transponder der Luftfahrzeuge in ihrer Umgebung ab, schaffen sich so ein Bild und warnen, wenn sie einem anderen Luftfahrzeug zu nahe kommen. Selbstverständlich werden auch die Transponder von Segel- oder Ultraleichtflugzeugen abgefragt und erhöhen so in Lufträumen, die von IFR und VFR-Verkehr genutzt werden, die Sicherheit.


Kampfflugzeuge der Bundeswehr sind meist nicht mit einem Kollisionswarnsystem ausgestattet.
Derzeit wird an einem neuen Kollisionswarnsystem, dem ADS-B (Automatic Dependent Surveillance; Broadcast) geforscht. Dahinter steckt die Idee, die vom GPS ermittelte Position an alle anderen Luftfahrzeuge inklusive Flugsicherung zu übertragen und auf einem Bildschirm darzustellen.


Transponderpflicht

Welche Luftfahrzeuge in welchen Lufträumen mit einem Transponder ausgerüstet sein müssen, regelt die Flugsicherungsausrüstungsverordnung (FSAV). Eine Neufassung der FSAV wird voraussichtlich Ende 2004 in Kraft gesetzt.


Aktuelle FSAV

Derzeit müssen motorgetriebene Luftfahrzeuge (Flugzeuge, Hubschrauber, Luftschiffe, Motorsegler, Luftsportgeräte (UL`s) mit einem Transponder ausgerüstet sein:

Segelflugzeuge und Freiballone müssen in einer TMZ mit einem Transponder ausgerüstet sein.

Übergangsfristen Mode
A/C zu Mode S

IFR-Flüge mit neuen Luftfahrzeugen 31.03.2004

IFR-Flüge mit allen Luftfahrzeugen 31.03.2005

Neue Luftfahrzeuge für VFR-Flüge in den vorgeschriebenen Lufträumen
(siehe FSAV) 31.03.2005

Alle Luftfahrzeuge für VFR-Flüge in den vorgeschriebenen Lufträumen
(siehe FSAV) 31.03.2008

 

Zukünftige FSAV

Zukünftig (Ende 2004) müssen alle Luftfahrzeuge (Flugzeuge, Hubschrauber, Luftschiffe, Segelflugzeuge, Motorsegler, Frei- und Fesselballone, Drachen, Flugmodelle und Luftsportgeräte) mit einem Transponder ausgerüstet sein, wenn sie die folgenden Lufträume nutzen wollen:

Europa

In den meisten Staaten der Europäischen Union gelten die gleichen Übergangsfristen, wobei es durchaus von denen in Deutschland abweichende Lufträume sein können, in denen Transponder vorgeschrieben sind.


Zuteilung der 24-Bit-Adresse

Die ICAO-24-Bit-Adresse darf nur von einem Luftfahrttechnischen Betrieb (Instandhaltungsbetrieb) in den Mode-S-Transponder eingegeben werden.
Es empfiehlt sich also, die 24-Bit-Adresse rechtzeitig zu beantragen, so dass sie direkt vom Hersteller oder dem einrüstenden Instandhaltungsbetrieb einprogrammiert werden kann. Zuständig für die Zuteilung der Adresse sind das Luftfahrt- Bundesamt (LBA), Abteilung Verkehrszulassung, beziehungsweise bei Luftsportgeräten die beauftragten Luftsportverbände.


Zusammenfassung

Jannes Neumann

 

Ruud Holswilder schickte uns den folgenden Kommentar:

Ein sehr interessanter Artikel über Transponder in Eurer Web-Seite!
Ich stimme voll der Aussage zu:
"Zweifellos stellt ein Transponder in einem Segelflugzeug einen zusätzlichen Beitrag zur Erhöhung der Flugsicherheit dar".
Denn das ist ganz einfach wahr.

Die meisten "heavy metal" Flugzeuge sind heutzutage mit einem TCAS (traffic advisory and collision avoidance system) ausgerüstet. Das TCAS arbeitet mit dem "Mode S" des Transponders zur Datenkommunikation mit anderen  TCAS-ausgerüsteten Flugzeugen. Dies erlaubt rechtzeitiges Reagieren durch Steigen oder Sinken, wenn eine Kollisions-Situation drohen sollte.
TCAS ist in der Lage, gleichzeitig mit bis zu 50 anderen TCAS-ausgerüsteten Flugzeugen zu kommunizieren.

TCAS ist weiterhin in der Lage, anderen nicht-TCAS-ausgerüsteten Verkehr zu erkennen, sofern er den Transponder in "Mode A"  oder "C" betreibt.

Bei einem "Mode A"-Flugzeug sieht man lediglich das Ziel ohne Höhenangabe - in 2D-Darstellung.
Wenn man diesem zu nahe kommt, ertönt eine Warnung "Traffic, Traffic" , also eine reine "Annäherungs-Warnung".
Wenn das Flugzeug dagegen einen "Mode C"-Transponder benutzt, erscheint eine Höheneinblendung im Verhältnis zur Höhe, in welcher das TCAS-ausgerüstete Flugzeug fliegt - 3D-Darstellung.
Es erfolgt dann nicht nur die "Traffic, Traffic"-Warnung sondern auch gleich ein Lösungsvorschlag für eine rechtzeitiges vertikales Ausweichen, um eine mögliche Kollision zu vermeiden.

Auf diese Weise fliegt ein Segelflugzeug in oder nahe eines Luftraums mit Großflugzeugen viel sicherer, sobald ein Transponder benutzt wird.

Allerdings vermisse ich einen Transponder-Typ in Eurer Auflistung: den Garmin GTX320.
Er dürfte eine 12 Volt Batterie mit etwa 1 AH belasten. Seine Größe dürfte für ein Segelflugzeug etwas zu groß sein.

Außerdem bin ich etwas irritiert wegen der Sendeleistung von 200 Watt starken Impuls-Abstahlungen.
Ich glaube nicht, dass es für den Segelflieger sehr gesund ist, solch eine Antenne nahe bei sich im Cockpit zu haben.
Ich würde sie lieber irgendwo im Heck platziert sehen.
Anmerkung: "TCAS" kommt aus den USA, in Europa heißt dies "ACAS".
 

Mit besten Grüßen, Ruud Holswilder  (glider and "heavy metal" pilot)

Eine sehr interessante Zusatz-Information von einem, der es wissen sollte.

Im Februar 1999 gab es bei Montpellier einen Zusammenstoß zwischen einem Airbus und einem Segelflugzeug. Der Airbus war vorher ein scharfes Ausweichmanöver geflogen, bei dem einige Passagiere leicht verletzt wurden.
Es kam noch zu einer so leichten Berührung, dass der Airbus ein paar Kratzer erhielt und auch das Segelflugzeug flugfähig blieb.

Aber es kam zu einer Berührung !!!!!

Unvorstellbar, was wir alle - nicht nur die Passagiere sondern alle Segelflieger - für ein Glück gehabt haben.
Mit einem Transponder im Segler wäre der Unfall sicher nicht passiert!

Noch ein kurzer Bericht über ein interessantes Flugerlebnis:

Vor ein paar Jahren flog ich ein kleines Dreieck Oerlinghausen-Harz-Celle-Oerlinghausen. Auf dem Rückweg von Celle nach Oerlinghausen lag die große Kontrollzone des internationalen Flughafens Hannover direkt auf meinem Weg zum Ziel.

Es war ein Samstagnachmittag und im Funk von Hannover-Radar nur wenig los. So meldete ich mich aus 1.600 m Höhe unter einer Wolke am Nordrand der Kontrollzone und bat um ein "Midfield-Crossing".  Ich musste natürlich erst erklären, dass ich im Segelflug den Platz überqueren wollte und an der anderen Seite noch mindestens 800 m Höhe erwartete und dass ich "für den Notfall" auch einen Motor hätte. Daraufhin wurde die Freigabe sofort erteilt mit der Aufforderung, eine Höhe von 1200 m und das Überfliegen der Autobahn etwa 15 km vor dem Platz zu melden.

Gerade als ich die Meldung absetzen wollte, kam der Controller selbst durch und fragte, ob ich "das kleine Primärziel" sei, welches er auf dem Schirm hatte. Erst 15 Kilometer vor der Antenne "sah" er mich also!

Beim Überfliegen des Platzes äußerten wir dann beide unsere "Begeisterung" über Funk: Ich, weil es schon ein ungewöhnlicher Anblick ist, über die Airbus und Boeings hinweg zu fliegen und er, weil er mich sah und meinte, dass zum allerersten Mal ein Segelflugzeug als Segler Hannover überqueren würde.
Die Aussage glaube ich allerdings nicht unbedingt!

Er bot mir an, einen tiefen Überflug über das Vorfeld zu machen und am Ende das Flugzeug "wieder hochzureißen". Offensichtlich war ihm nicht klar, mit welch einem Speed ich vorbeigeschossen wäre, wenn ich aus 1.300 m Höhe auf 50 m herabgefallen wäre - dreifache Schallgeschwindigkeit????

Als ich auf der anderen Seite des Platzes dann wirklich in 800 m Höhe war, meldete ich, ich wolle jetzt erst mal wieder Höhe gewinnen. Frage daraufhin: "Fahren Sie Ihren Motor aus?" "NEIN!" "Ach, Sie wollen kreisen?" Nun ja, so ganz wusste er nicht mit Segelflugzeugen Bescheid.

Kurz danach in 18 km Entfernung vom Platz innerhalb der Kontrollzone fragte er mich, wo ich sei. Er hatte mich nicht mehr auf dem Schirm.

Sicher kann er die Empfindlichkeit seines Radargerätes höher stellen und hätte mich dann schon gesehen. Aber er tat es nicht und war so für ein Segelflugzeug  ohne Transponder "blind". Auch in Ljubljana hat mir mal ein Lotse bestätigt, dass er keine Primärziele sehen könne.

Ganz herzlichen Dank den Controllern des Flughafens Hannover, die mir diesen Flug ermöglicht haben.

......und vielleicht versuchen Sie auch mal so etwas - nicht gerade in Frankfurt!
Es macht Spaß!

Erster Mode-S Transponder zugelassen

Ohne für einen bestimmten Hersteller Werbung machen zu wollen (inzwischen haben weitere Hersteller ein entsprechendes Gerät heraus gebracht) - dies ist sicher eine wichtige Nachricht:

Die Firma Filser erhielt am 15.9.03 die Zulassung für den ersten Segelflug-tauglichen Mode-S Transponder. Das Gerät ist kurzfristig lieferbar und kostet etwa 2.500 Euro - ein vergleichsweise moderater Preis!


Das Gerät entspricht genau den Wunschvorstellungen von uns Segelfliegern und wird noch in diesem Jahr in größeren Stückzahlen zur Verfügung stehen.

Was im übrigen an weiteren Entwicklungen im Bereich elektronischer Anzeigen bei uns auf dem Tisch stand, war schon beachtlich:

 

Wir hatten gerade Besuch eines Kunden, der sich ein neues Flugzeug bestellte. Er nahm sofort einen neuen Transponder in der Ausrüstungsliste mit dazu. Ich wollte Herrn Dittel stolz "seinen ersten Auftrag" präsentieren, aber er winkte ab:
Er hat schon ein paar hundert Bestellungen...

Ab Mitte 2004 sollen lt. Aussagen der DFS alle Bodenstationen mit der neuen Technik ausgerüstet sein.

- friedel weber - 27.09.03 -

Ein Beitrag von Michael Frost:

Einführungspflicht Mode-S-Transponder

 

Michael Frost ist Geschäftsführer der Firma Filser GmbH.

Technische Mitteilung zum Einbau/zur Nachrüstung eines Transponders:

in DG-Flugzeuge

in LS-Flugzeuge

 

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