Frank Potthast
 

Sehen und Gesehen werden

Eine alte Fliegerweisheit lautet: „Sehen und Gesehen werden“. Doch im Bereich der unbemannten Luftfahrzeuge steckt mehr dahinter, als manch ein Fernpilot sich vorstellen kann, bzw. wahrhaben möchte. Aber es ist und bleibt eine Fliegerweisheit, dass nur durch eine rechtzeitige Wahrnehmung alle Akteure (bemannt/unbemannt) sicher auf Situationen im Luftverkehr (frühzeitig) reagieren können.

●       Schnelles Wahrnehmen

●       Genaues Erkennen

●       Sicheres Reagieren

Drei Kriterien, die im Luftverkehr entscheidend für Sicherheit, Flexibilität, Wirtschaftlichkeit und Effektivität sind.

Glaubt man den veröffentlichten Statistiken und Berichten der Behörden, der Verbände der bemannten Luftfahrt und Luftfahrzeugbesatzungen nehmen die Vorkommnisse mit Drohnen mit der steigenden Anzahl der Anwender (Zivil/BOS) rapide zu. Die in Kreisen der BOS-Anwender und Fachvertretern verbreitete Annahme, dass es bei Einsätzen von Drohnen der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben nie zu Near-Miss oder AIRPROX[1] kommt, muss daher folgerichtig als falsch angenommen werden. Die Frage, die sich hier stellt ist, woher diese Annahme rührt. Gerade bei fehlender Ausbildung oder einem falschen Verständnis über die Privilegien der BOS gem. §21a(2) LuftVO kommt es immer wieder zu beinahe Vorkommnissen oder Fehleinschätzungen bzgl. der notwendigen Handlungen und des erforderlichen Verhaltens. So ist die weit verbreitete und gebetsmühlenartig in sozialen Medien verbreitete Aussage „Wir sind von Allem befreit“ grundlegend falsch. Dazu aber mehr unter „Privilegien 2021“.

Die Fernpiloten der BOS sind, entgegen einer weit verbreiteten Annahme, generell nicht von der Ausweichregelung (§21f LuftVO) befreit und müssen, wenn man es genau betrachtet, wie jeglicher anderer Unbemannter Luftverkehr sofort landen, sobald ein luftrechtlich vorrangiges bemanntes Luftfahrzeug, mit kreuzendem Kurs, in den dem Luftraumbeobachter zugewiesenen Beobachtungsbereich eindringt. Gerade hier wird von Unbedarften und Unwissenden der Ruf laut: „Warum soll ich landen, der ist doch noch weit genug weg, damit er ausweichen kann, wenn er mich sieht.“ Ein klarer Irrglaube und eine Fehleinschätzung, welchen ich mit diesem Beitrag helfen möchte zu verstehen und zu vermeiden.

Beginnen möchte ich mit einem Autobahnbeispiel, welches die Möglichkeit bietet relativ verständlich den Bogen zum Luftverkehr zu spannen. Ein paar kleine vorangestellte Erklärungen seien mir gestattet.

  • Die Richtlinien für passiven Schutz an Straßen durch Fahrzeug-Rückhaltesysteme (kurz RPS) sind ein in Deutschland gültiges technisches Regelwerk. So ist der Pfostenabstand variabel, unter anderem je nach Einsatzort und erforderlicher Aufhaltestufe[2]
  • In der folgenden Abbildung hat die Schutzplanke einen Pfostenabstand von 4,00 m. 
  • Der dargestellte Trailer eine Höhe von 4,00m und eine Breite von 2,60m. Somit ergibt sich ergibt sich eine Entfernung von etwa 30m des eigenen Fahrzeuges zum vorausfahrenden LKW.
  • Eine 330-ml-Getränkedose hat einen Durchmesser von 5,6cm und eine Höhe von 14,5 cm und
  • eine EU-Einheitspackung Zigaretten hat eine Breite von 6,6cm, eine Höhe von 8,6cm und eine Tiefe von 2,4cm.

Setzt man diese Größen in das Bildverhältnis zum Trailer, dann ergibt sich folgendes Bild:

 

Wenn man sich jetzt vorstellt, dass man die Möglichkeit hätte alleine auf der bei bestem Wetter und besten Sichtverhältnissen mit 230 km/h auf gerader Strecke ungestört zu fahren, ergeben sich dennoch folgende Effekte, die es zu beachten gilt:

  1. Da das menschliche Auge den schnellen Veränderungen des Bildes auf Grund der hohen Fahrtgeschwindigkeit nicht folgen kann, tritt in der näheren Umgebung ein Verzerrungseffekt auf.
  2. Wenn jetzt erkennbare Objekte auftauchen, fokussiert das Auge diese an, damit diese scharf dargestellt werden können.

 

Angenommen ihr Auge hat sich wie in der gezeigten Situation, auf einen bestimmten Bereich fokussiert, dann wird es für unser Auge sehr schwer innerhalb kürzester Zeit eine plötzlich im wahrgenommenen Sichtbereich (ca. 30 – 60m) auftauchende Zigarettenschachtel oder Getränkedose erkennen zu können. Das bedeutet, dass sie innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde erkennen und beurteilen müssen, welche Gefahr von diesen Gegenständen ausgehen könnte oder gar ausgeht, um notfalls risikolos auszuweichen. Und das alles unter der Annahme, dass sich das Fahrzeug mit 63 m/s vorwärtsbewegt. Führende Wissenschaftler und Physiologen sind sich einig, dass dieses eigentlich unmöglich ist, wenn man weiß, dass die Kombination Mensch-Maschine bis zu 6 Sekunden benötigt, um ein Ausweichmanöver auszuführen. Doch, wenn man Aussagen der Fernpiloten der BOS und deren Vertretern mit Fachkompetenz Glauben schenken darf, wird aber genau dieses von den Piloten der Luftrettung und anderen Luftraumnutzenden im Einsatz erwartet. Und zwar immer dann, wenn wir uns mit den Einsatzdrohnen im Luftraum über der Einsatzstelle befinden.

Was lässt mich zu dieser Behauptung kommen?

In den folgenden Grafiken habe ich dazu versucht die Situation in einer Kombination aus Bewegungs- und Zeitabläufen darzustellen. Da ich den 3-dimsionalen Raum und die dort möglichen Bewegungsmuster in eine 2-dimensionale Zeichnung übertragen musste, seien mir vorab ein paar Erklärungen gestattet.

Dazu habe ich die horizontale Bewegung, so dargestellt, dass die Zeitachse (X) mit der Streckenachse (Y) nicht in einer Kurve, sondern als Gerade nebeneinanderliegen. 

Komplizierter wird es, die vertikale Bewegung (von oben nach unten) in einen gleichen Darstellungsbereich mit einer horizontalen Bewegung zu bringen, denn dabei kommt es zu einer Verzerrung der Streckenlänge. Diese wird um den Darstellungsfaktor der Zeitachse gestreckt, wodurch der Eindruck entsteht, dass diese Bewegung viel länger ist, als es sein sollte.

 

Die hier aufgeführten Grafiken stellen Situationen bei idealen Sichtflugwetterbedingungen (VMC[3]) dar. Die von mir erstellen Grafiken beinhalten keine Einflüsse von Gegen- oder Seitenwinden. Die Strecken- und Zeitangaben sind Werte auf Grundlage von Annahmen bzgl. Größe, Beladung und Gewicht. Das UAS ist in Ruhe und die atmosphärischen Bedingungen entsprechen der Normatmosphäre[4] 0 müNN.

Werte der ICAO-Standardatmosphäre (ISA)

Höhe (m ü.NN)

Luftdruck (hPa)

Lufttemperatur (°C)

Luftdichte (kg m-3)

0

1.013,25

15

1,225

Die Zylinder stellen den jeweiligen Bereich dar, in dem der Downwash (Abwind) noch gefährliche Auswirkungen auf das UAS haben kann, bzw. überwiegend hat.

Szenario 1: RTH im Überflug (im Idealfall)

Szenario 1: RTH im Überflug (mit Latenzzeit) – „Normalfall“

Wer sich mit dem Fliegen unter VLOS[5] eingehend beschäftigt hat, der kennt die Entfernungen in denen die einzelnen Systemgrößen als Fernpilot noch mit bloßem Auge klar zu erkennen sind. Damit ist nicht gemeint, dass man noch den kleinen, sich bewegenden, schwarzen Punkt am Himmel sehen, erkennen und zweifelsfrei zuordnen kann. Sondern es handelt sich um die klare Feststellung der Lage und Situation am Boden und in der Luft. Diese Entfernung liegt in Abhängigkeit davon ob das Auge geübt oder ungeübt ist zwischen 60 – 130 m, teilweise auch darüber hinaus. Das sind Werte mit der Annahme eines sich nicht bewegenden Fernpiloten am Boden, welche auch so in den Schulungen zum Kenntnisnachweis (§21d LuftVO) verwendet wurden. Wenn Sie allerdings als RTH[6]-Pilot im fliegerischen Einsatz ein Objekt im Flug in dieser Entfernung wahrnehmen, dann sind Sie eigentlich schon unterhalb der notwendigen Zeitschwelle für ein gefahrloses Ausweichmanöver (siehe Grafiken).

 Aus den vorgenannten Gründen sollte generell ein schnellstmöglicher RTB[7] mit Landung erfolgen. Ein Ausweichen durch das Einleiten eines Sinkfluges macht nur dann Sinn, wenn dieser frühzeitig genug eingeleitet wird. Frühzeitig heißt in diesem Fall, wenn das andere Luftfahrzeug mindestens 1.500 m oder 20 Sekunden entfernt ist. Begründet liegt dieses in der langsamen Sinkrate der UAS von ca. 2 m/s. In der folgenden Grafik möchte ich dazu verdeutlichen, welche Auswirkungen es hat, wenn der Sinkflug, respektive das RTB-Verfahren zu spät eingeleitet wird.

Erkennbar ist, dass es bei einer Fehleinschätzung von Entfernung und Geschwindigkeit es unweigerlich zu einem Zusammenstoß, einer Kollision kommt. Je nach Latenzzeit im Ablauf von Erkennen, Bewerten und Handeln, kann es zu einem schweren Unfall (Kollision RTH/UAS) bis zu einem UAS-Absturz durch den Downwash (Verletzung von Einsatzkräften oder Unbeteiligten am Boden) kommen. Deshalb ist meiner Auffassung nach der Erwerb einer BOS-Fachkompetenz als Luftraumbeobachter s nicht nur „als Empfehlenswert“, sondern als „zwingend Erforderlich“ zu bewerten und einzustufen.

Hinzu kommt, dass in den NfL 1-1163-17, Nebenbestimmungen der Betriebserlaubnis, Punkt 7, klar auf den Einsatz eines Luftraumbeobachters hingewiesen wird: „Beim Betrieb des unbemannten Fluggeräts ist eine ausreichende Luftraumbeobachtung so zu gewährleisten, dass die Beachtung der Ausweichregeln entsprechend §21f LuftVO (gegenüber Freiballonen und bemannten Luftfahrzeugen) jederzeit gewährleistet ist.“ Aber auch in der DV (EU) 2019/947, UAS.OPEN060, Punkt 4 wird der LRB definiert: „Für die Zwecke von Nummer 2 Buchstabe b können Fernpiloten von Beobachtern des unbemannten Luftfahrzeugs unterstützt werden, die sich neben diesen befinden und durch direkte visuelle Beobachtung des unbemannten Luftfahrzeugs den Fernpiloten in der sicheren Durchführung des Flugs unterstützen. Zwischen dem Fernpiloten und dem Beobachter des unbemannten Luftfahrzeugs muss eine klare und effektive Kommunikation festgelegt werden.“

Glaubt man Wissenschaftlern und erfahrenen Ausbildenden in der Luftfahrt, so ist der menschliche Aspekt bei der Wahrnehmung der Wichtigste. Der Fernpilot (FP) sollte deshalb niemals alleine im Einsatz fliegen, denn seine am höchsten priorisierte Aufgabe ist der sichere Flugbetrieb, also das Steuern und die Beobachtung seines UAS. Es gehört nicht zu seinen Hauptaufgaben die Umgebung nach möglichen Gefahren und möglichen Gefährdungen im Auge zu behalten. Für diese Aufgabe wird bei etablierten und erfahrenen Teilnehmenden des unbemannten Flugbetriebs, wie Polizei und Militär der Luftraumbeobachter (LRB) eingesetzt. Auch die Betrachtung der Livebilder, sprich der Kamerabilder, ist nicht Aufgabe von Luftraumbeobachtern. Diese Aufgabe nimmt der Luftbildauswerter (LBA) wahr. Nur so ist sichergestellt, das FP und LRB die volle Konzentration auf ihre Tätigkeiten legen können. Auf die speziellen Anforderungen beim BVLOS-Betrieb gehe ich im Weiteren gesondert ein.

Als Luftraumbeobachter sollte ich in der Lage sein, die möglichen Gefahren und Gefährdungen nicht nur zu erkennen (zu sehen), sondern auch diese mit einer entsprechenden Fachkompetenz und Erfahrung bewerten zu können, um den Fernpiloten rechtzeitig und lagebezogen informieren zu können. Erfahrung und Übung sind dabei wichtige Faktoren, um mit bloßem Auge oder technischer Unterstützung den zugewiesenen Luftraum schnell und komplett aber trotzdem sicher zu scannen.

Der technische Aspekt wird etwas differenzierter zu betrachten sein. So gibt es den Trend die UAS zu bekleben, um so die optische Erkennbarkeit zu steigern. Subjektiv betrachtet gehört dieses eher in die Kategorie „Style“, statt in den Bereich der „besseren Erkennbarkeit“. Was sich aber nicht von der Hand weisen lässt, sind die Auswirkungen die eine rechtskonforme und passende Lichtbefeuerung bedeutet, was man den Grafiken entnehmen kann. Aus diesem Grund ist es besonders wichtig, dass das UAS mit einer Lichtbefeuerung gem. §§17 und 19(1) LuftVO ausgestattet werden sollten, die als Schutz vor Kollisionen dient.

 Ausführung 1: Lichterführung gem. DV[8] 2020/639, Punkt 8

  • Es muss je ein grünes Blinklicht (oben/unten) mit 5 Candela[9] installiert sein.

Ausführung 2: Lichterführung gem. SERA.3215[10]

  • Die Positionslichter dürfen entweder Dauerlichter oder Blinklichter sein und müssen eine vorgeschriebene Lichtstärke aufweisen. Das rote und grüne Licht muss mindestens 5 Candela und das weiße Hecklicht mindestens 3 Candela stark sein. Die gesetzlichen Vorschriften zu den Positions- und Zusammenstoß-Warnlichtern findet man in §2 LuftVO Anl 1 und der DV (EU) Nr. 923/2012


[1] Als AIRPROX (engl. Aircraft Proximity Hazard) bezeichnet man in der internationalen Luftfahrt sicherheitsgefährdende Annäherungen zwischen Luftfahrzeugen unter Flugbedingungen. Der veraltete Begriff Near Miss wurde in der Luftfahrt durch AIRPROX ersetzt.

[2] Passive Schutzeinrichtungen müssen die Anforderungen der DIN EN 1317 „Rückhaltesysteme an Straßen“ erfüllen. Die Erfüllung ist durch Vorlage entsprechender Prüfberichte nachzuweisen. Dabei werden die passiven Schutzeinrichtungen nach DIN EN 1317 in Leistungsklassen eingeteilt. Die Definition dieser Leistungsklassen ergibt sich aus den jeweiligen Teilen der DIN EN 1317

[3] Visual Meteorological Conditions (VMC)

[4] Die Normatmosphäre, Normalatmosphäre oder Standardatmosphäre ist ein Begriff aus der Luftfahrt und bezeichnet idealisierte Eigenschaften der Erdatmosphäre

[5] Visual Line Of Sight (deutsch Betrieb in direkter Sicht)

[6] RTH = RettungsTransport Hubschrauber

[7] RTB = Return to Base (Rückkehr zum Startpunkt)

[8] DV = Durchführungsverordnung/Delegiertenverordnung

[9] Die Candela ist die SI-Einheit der SI-Basisgröße „Lichtstärke“

[10] Festlegung gemeinsamer Luftverkehrsregeln und Betriebsvorschriften für Dienste und Verfahren der Flugsicherung (SERA) VO(EU) 923/2012



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