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(11) | EP 1 187 083 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren und Anordnung zum Überwachen von Starts und Landungen von Luftfahrzeugen |
| (57) Zum überwachen von Starts und Landungen von Luftfahrzeugen, insbesondere von Flugzeugen
(4), wird in mindestens einem Randbereich der Start- oder Landebahn (1) eine Reihenanordnung
von überwachungseinrichtungen angeordnet und mit diesen die Funktion kritischer Teile
des Luftfahrzeugs überwacht. Um dabei möglichst frühzeitig kritische Betriebszustände
wie Triebwerksbrände und Brände von ausgetretenem Treibstoff feststellen zu können,
werden als überwachungseinrichtungen Video-Kameras (7) verwendet, die auf die Unterseite
des Luftfahrzeugs ausgerichtet sind und durch die diese Unterseite einschließlich
der Funktion der Triebwerke (5) überwacht wird. Dabei wird durch die Video-Kameras
(7) die Ausbildung und Ausbreitung von Flammen überwacht. Mittels der Video-Kameras
(7) und zugeordneter Bildaufzeichnungsgeräte wird beim Vorbeibewegen des Luftfahrzeugs
entlang der Reihenanordnung eine Folge von Bildaufzeichnungen vorgenommen und abgespeichert,
und aus einem Vergleich der Bildaufzeichnungen wird die Ausbildung und Ausbreitung
von Flammen analysiert. Insbesondere werden bei Verwendung zweier Reihenanordnungen
von Video-Kameras (7) mit Bildaufzeichnungsgeräten beim Vorbeibewegen des Luftfahrzeugs
entlang der Reihenanordnungen beidseitige Bildaufzeichnungen vorgenommen, und aus
einem Vergleich der Bildaufzeichnungen beider Seiten wird aus Asymmetrien der Bildaufzeichnungen
die Ausbildung und Ausbreitung von Flammen analysiert. |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum überwachen von Starts und Landungen von Luftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
[0002] Bei Starts von Flugzeugen ist es bekanntlich nicht mehr möglich, den Start abzubrechen oder eine Notlandung durchzuführen, wenn eine bestimmte Geschwindigkeit überschritten wurde und die restliche Länge der Startbahn nicht mehr ausreicht, um eine Notbremsung oder Notlandung durchzuführen.
[0003] Die Erfahrung insbesondere der letzten Zeit hat gezeigt, daß bei Starts von Flugzeugen kritische Betriebszustände wie Triebwerks- oder Treibstoffbrände und/oder Reifenschäden auftreten können, die aus der Vogelperspektive eines Towers durch dessen Geräte und/oder Personal nicht oder nicht rechtzeitig wahrgenommen oder zu spät an die Cockpitbesatzung weitergegeben werden können, um den Start ggf. abzubrechen. Dadurch kann es auch vorkommen, daß die Feuerwehr des Flughafens zu spät alarmiert wird.
[0004] Derartige kritische Betriebszustände entziehen sich der Wahrnehmung durch die Cockpitbesatzung völlig. Wie sich gezeigt hat, reichen hierfür auch die internen Warnsysteme des Flugzeugs selbst nicht aus. Aber selbst dann, wenn der Pilot eine Störung feststellt, kann diese ggf. nicht richtig zugeordnet werden, und eine Mitteilung an den Tower kann nur per. Funk oder überhaupt nicht mehr durchgegeben werden. Es bleibt dann nur noch die traurige Aufgabe, den Flugschreiber nach den Ursachen zu "befragen", um Wiederholungen solcher Katastrophen zu vermeiden. Eine zuverlässige Auswertung der Ursachen durch den Flugschreiber und Wrackteile kann Monate, wenn nicht gar Jahre dauern. Während dieser Zeit dauern die Unsicherheit und das Betriebsrisiko fort.
[0005] Durch die DE 199 49 737 A1 ist es bekannt, Luftfahrzeuge auf Landeplätzen mittels Reihenanordnungen von Radarsensoren entlang der Rollbahn zu führen, um beispielsweise den Flugzeugtyp, die Geschwindigkeit, die Bewegungsrichtung, die Abstände zwischen den Flugzeugen sowie Start- und Landevorgänge zu überwachen und die Sensorsignale auch bildlich darzustellen. Die Radarsensoren sollen in die Bahnbeleuchtung integriert sein. Dabei sollen auch technische Defekte wie geplatzte Reifen erfaßt werden. Ferner kann auch mindestens eine Video-Kamera zur zusätzlichen optischen überwachung vorgesehen sein. Die bildliche Darstellung von Signalen von Radarsensoren ist jedoch zu grob, um anfänglich nur punktuelle Defekte zur erfassen, die sich rasch zur Ursache einer Katastrophe ausweiten können wie z.B. Triebwerksbrände oder Flammen aus Lecks in den Treibstofftanks. über die Positionierung, Steuerung und Ausrichtung der mindestens einen Video-Kamera ist nichts ausgesagt.
[0006] Durch die DE 195 34 616 A1 ist eine Reifendruck-überwachungseinrichtung bekannt, bei der den Reifen Sensoren und Sender sowie Antennen für den Empfang und die übertragung der Meßwerte (Druck und ggf. Temperatur) zu einer zentralen Auswerteeinrichtung zugeordnet sind. Die Erfassung von anderen Defekten, wie Bränden, die sich sehr viel stärker zu einer Katastrophe ausweiten können, ist nicht offenbart.
[0007] Auch die DE 41 215 A1 befaßt sich nur mit der Radarüberwachung zur Ortung von Objekten und Hindernissen sowie zur Erfassung und Bestimmung des Rollzustandes von bewegten Objekten wie Flugzeugen, Bodenfahrzeugen u.a. Beschrieben ist die Erfassung von z.B. abgefallenen Triebwerksteilen. Beschrieben ist auch die Überwachung durch Reihenanordnungen von Radarsensoren mit sich überlappenden Winkelbereichen von mehr als 90 Grad und die Auswertung in einer Zentralstation.
[0008] Durch die DE 36 88 660 T2 sind Flughafen-überwachungs-, Leit- und Brandbekämpfungssysteme bekannt, bei denen entlang den Rollbahnen Reihen von Wärme- bzw. Infrarotsensoren angeordnet sind, durch die den Rollbahnen zugeordnete Löscheinrichtungen, z.B. Hydranten, automatisch aktiviert werden können, um Brände von Flugzeugen und - bei Kollisionen - abgebrochenen Flugzeugteilen zu bekämpfen. Damit kann auch ausgetretener und brennender Treibstoff gelöscht werden. Damit ist es auch möglich, ein sich bewegendes Flugzeug zu verfolgen, zu begleiten und zu kontrollieren, wenn dieses die Reihe der einander überlappenden Sensorbereiche passiert. Es ist auch bekannt, die Sensorsignale einem Kontrollturm zuzuführen, um von dort aus die Löschaktionen einzuleiten. Eine Bilderfassung mit hoher Detailauflösung ist nicht offenbart. Es ist zwar angegeben, daß mittels eines Oberflächenradars eine Bildschirmanzeige erzeugt werden kann, daß jedoch Flammen im allgemeinen ein verzerrtes Radarecho zurückwerfen und daß diese Messung nicht zuverlässig ist. Es ist ferner angegeben, daß Wärme der gemeinsame Nenner aller Vorfälle innerhalb einer beflogenen Bahn ist und daß auch laufende Triebwerke Warmequellen darstellen. Dies ist aber auch bei Normalbetrieb der Fall. Auch damit ist es nicht möglich, anfänglich nur punktuelle Defekte zur erfassen, die sich rasch zur Ursache einer Katastrophe ausweiten können wie z.B. Triebwerksbrände oder Flammen aus Lecks in den Treibstofftanks beim Start, wenn die Tanks noch voll mit Treibstoff gefüllt sind. Auch ist die Geschwindigkeit startender oder landender Flugzeuge zu groß, um die thermischen Katastrophenursachen noch während dieser Flugphasen zu beseitigen bzw. zu löschen. Das Bespritzen der Flugzeuge bei solchen Geschwindigkeiten mit Löschwasser wäre wirkungslos. Es handelt sich daher nur um eine Bekämpfung bereits eingetretener Katastrophen.
[0009] Durch die EP 0 776 825 A1 ist ein Navigationssystem für Luftfahrzeuge bekannt, bei dem sich eine TV-Kamera an Bord des Flugzeugs befindet. Dadurch soll bei schlechten Sichtverhältnissen die Bahnbeleuchtung besser erfaßt werden. Eine Anzeigeeinheit im Gesichtsfeld des Piloten ermöglicht eine Visualisierung der Korridore für Rollen, Start und Landung. Eine überwachung der Außenseite des Flugzeugs ist nicht vorgesehen.
[0010] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, durch die möglichst frühzeitig kritische Betriebszustände wie Triebwerksbrände und Brände von ausgetretenem Treibstoff bei Starts und/oder Landungen festgestellt werden können, um nach Möglichkeit den Start noch abbrechen zu können, bevor die kritische Geschwindigkeit überschritten ist und/oder die restliche Länge der Startbahn für eine Notbremsung oder Notlandung nicht mehr ausreicht.
[0011] Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs angebenen Verfahren erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 und bei der eingangs angegebenen Anordnung durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 4.
[0012] Mittels dieser Maßnahmen wird die gestellte Aufgabe in vollem Umfange gelöst. Insbesondere werden frühzeitig kritische Betriebszustände wie Triebwerksbrände und Brände von ausgetretenem Treibstoff bei Starts und/oder Landungen schon in der Anfangsphase festgestellt, so daß der Start ggf. noch abgebrochen werden kann, bevor die kritische Geschwindigkeit überschritten ist und/oder die restliche Länge der Startbahn für eine Notbremsung oder Notlandung nicht mehr ausreicht.
[0013] Von besonderer Bedeutung ist dabei die Verwendung von Video-Kameras als überwachungseinrichtungen und deren Ausrichtung auf die Unterseite des Luftfahrzeugs einschließlich der Triebwerke, da solche Kameras ein hohes Auflösungsvermögen besitzen und selbst bei Tageslicht die hell leuchtenden Flammen auf einem Bildschirm oder Monitor kontrastreich widergeben, und zwar schon ganz zu Beginn des Schadensfalles. Dies steht im Gegensatz zu Radar- oder Wärme- und Infrarotsensoren, wie dies beim Stande der Technik angegeben ist.
[0014] Wärme- und Infrarotsensoren reagieren nämlich auch auf die heißen, tagsüber wenig sichtbaren, Austrittsgase der Triebwerke im Normalbetrieb. Bei einem Triebwerksbrand, der allenfalls an einem der Triebwerke und damit einseitig oder asymmetrisch auftritt, registrieren Videokameras sofort die Anomalität, und zwar schon dann, wenn die Flammen noch sehr klein sind, und sie regagieren sofort auf die Vergrößerung der Flammen, so daß sofort eine Schadensmeldung an den Tower und/oder die Cockpit-Instrumentierung weitergegeben werden kann, um den Start frühzeitig abzubrechen oder eine Notlandung einzuleiten.
[0015] Solche Anomalitäten sind vom Tower aus - wenn überhaupt - nur dann sichtbar, wenn der Schaden schon weit fortgeschritten ist und das Luftfahrzeug eine große Strecke zurückgelegt und eine hohe Geschwindigkeit erreicht hat, die einen Abbruch des Starts nicht mehr ermöglicht. Vom Cockpit aus sind solche Störfälle überhaupt nicht wahrzunehmen.
[0016] Es ist dabei im Zuge weiterer Ausgestaltungen des Verfahrens besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln, oder in Kombination - :
* man mittels der Video-Kameras und zugeordneter Bildaufzeichnungsgeräte beim Vorbeibewegen des Luftfahrzeugs entlang der Reihenanordnung eine Folge von Bildaufzeichnungen vornimmt und abspeichert und aus einem Vergleich der Bildaufzeichnungen die Ausbildung und Ausbreitung von Flammen analysiert, und/oder, wenn
* man bei Verwendung zweier Reihenanordnungen von Video-Kameras mit Bildaufzeichnungsgeräten beim Vorbeibewegen des Luftfahrzeugs entlang der Reihenanordnungen beidseitige Bildaufzeichnungen vornimmt und aus einem Vergleich der Bildaufzeichnungen beider Seiten aus Asymmetrien der Bildaufzeichnungen die Ausbildung und Ausbreitung von Flammen analysiert.
[0017] Es ist dabei im Zuge weiterer Ausgestaltungen der Anordnung besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln, oder in Kombination - :
* die Video-Kameras als Infrarotkameras ausgebildet sind,
* in einer Auswerteanordnung eine Folge von Bildaufzeichnungen der Video-Kameras abspeicherbar ist und wenn aus einem Vergleich der Folge von Bildaufzeichnungen die Ausbildung und Ausbreitung von Flammen analysierbar ist,
* auf beiden Seiten der Start- oder Landebahn je eine Reihenanordnung von Video-Kameras angeordnet ist, wenn in einer Auswerteanordnung die beiderseitigen Bildaufzeichnungen abspeicherbar sind und wenn aus einem Vergleich der Bildaufzeichnungen beider Seiten aus Asymmetrien der Bildaufzeichnungen die Ausbildung und Ausbreitung von Flammen analysierbar ist,
* die Video-Kameras auf die Instrumentierung des Cockpits des Luftfahrzeugs aufgeschaltet sind, und/oder, wenn
* die Auswerteanordnung auf mindestens einen Signalgeber aus der Gruppe optische und akustische Signalgeber aufgeschaltet ist.
[0018] Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der der einzigen Figur näher erläutert.
[0019] In der Figur ist eine Start- oder Landebahn 1 mit Randbegrenzungen 2 und 3 gezeigt. Auf oder knapp über der Bahn 1 befindet sich ein Flugzeug 4 mit Triebwerken 5 und Fahrgestellen 6. Beiderseits der Bahn 1 befinden sich parallel zur Bahn 1 zwei Reihen von Video-Kameras 7. Diese müssen jedoch nicht unmittelbar an den Randbegrenzungen 2 und 3 angeordnet sejn, größere Abstände sind durchaus möglich. Es ist zu erkennen, daß die Video-Kameras 7 auf die Unterseite des Flugzeugs 4 ausgerichtet sind.
[0020] Die "Blickwinkel" sind durch gestrichelte Linien angedeutet. Diese "Blickwinkel" sollten von der Bahnoberfläche bis in eine Höhe reichen, in der sich die kritischen Flugzeugteile während des Rollens auf der Bahn oder kurz nach dem Abheben bewegen, so daß noch eine Notbremsung oder Notlandung innerhalb der restlichen Länge der Bahn 1 möglich ist. Hieraus ergibt sich auch die zweckmäßigste Plazierung der Video-Kameras 7 sowie deren Abstände. Allerdings kann es auch zweckmäßig sein, die Video-Kameras 7 bis zum Ende einer Startbahn aufzustellen. Damit ist es bej weniger kritischen Zuständen möglich, der Besatzung und/oder dem Zielflughafen Warnhinweise zu geben, wenn ein Abbruch des Starts nicht mehr möglich ist und/oder ein Weiterflug zumindest bis zu einem nahegelegenen Flughafen zum Zwecke einer Zwischenlandung zulässig erscheint.
[0021] Aus dieser Perspektive kann das Personal des Towers kritische Zustände zahlreicher Flugzeugteile nicht oder nicht rechtzeitig wahrnehmen; aus der Vogelperspektive und wegen der Entfernung des Towers erfolgt die Wahrnehmung von kritischen Zuständen auf der Unterseite des Flugzeugs - wenn überhaupt - nur mit erheblicher Verzögerung, so daß eine Weitergabe an die Cockpit-Besatzung zu spät erfolgt. Bei schlechter Sicht z.B. durch Nebel, Regen oder Schneefall ist die Wahrnehmung durch das Personal des Towers zusätzlich behindert oder gar unmöglich. Der Cockpitbesatzung selbst entziehen sich solche Wahrnehmungen völlig.
[0022] Zu den kritischen Betriebszuständen gehören außer einem ungewöhnlichen Flammenaustritt aus den Triebwerken auch Flammen, die aus Tanks austreten, überhitzte Bremsen, Funkenflug, herumgeschleuderte Reifenteile etc.
[0023] Die Video-Kameras 7 können auch als Infrarot-Kameras ausgebildet sein. z.B. durch Vorsatz eines Infrarot-Filters.
[0024] Der "Blickwinkel" der Video-Kameras 7 kann durch Verwendung von ferngesteuerten Zoom-Objektiven veränderbar sein. Auch ist es möglich, durch die Verwendung an sich bekannter Schwenk-Neige-Köpfe an den Video-Kameras 7 diese der Flugzeugbewegung in horizontaler und/oder vertikaler Richtung nachzuführen und kritische Zonen "heranzuzoomen" und zu verfolgen. Dadurch kann ggf. die Zahl der Video-Kameras 7 reduziert werden.
[0025] Die Signalübertragung kann dabei in bekannter Weise durch Funk und/oder - zu ortsfesten Einrichtungen - durch Kabel (Glasfaser, Metall) oder dgl. werfolgen. Eine Funkübertragung setzt entsprechende Sender und Empfänger voraus.
[0026] Die Video-Kameras 7 können in Verbindung mit entsprechenden Datenaufzeichnungen und Aufzeichnungsgeräten auch zur Dokumentation verwendet werden, um die Aufzeichnungen des Flugschreibers zu ergänzen oder zu ersetzen.
Bezugszeichenliste:
1. Verfahren zum überwachen von Starts und Landungen von Luftfahrzeugen, insbesondere
von Flugzeugen (4), wobei man in mindestens einem Randbereich der Start- oder Landebahn
(1) eine Reihenanordnung von überwachungseinrichtungen anordnet und mit diesen die
Funktion kritischer Teile des Luftfahrzeugs überwacht, dadurch gekennzeichnet, daß als überwachungseinrichtungen Video-Kameras (7) verwendet werden, durch die die Unterseite
des Luftfahrzeugs einschließlich der Funktion der Triebwerke (5) überwacht wird und
daß durch die Video-Kameras (7) die Ausbildung von Flammen überwacht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mittels der Video-Kameras (7) und zugeordneter Bildaufzeichnungsgeräte beim Vorbeibewegen
des Luftfahrzeugs entlang der Reihenanordnung eine Folge von Bildaufzeichnungen vornimmt
und abspeichert und aus einem Vergleich der Bildaufzeichnungen die Ausbildung und
Ausbreitung von Flammen analysiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung zweier Reihenanordnungen von Video-Kameras (7) mit Bildaufzeichnungsgeräten
beim Vorbeibewegen des Luftfahrzeugs entlang der Reihenanordnungen beidseitige Bildaufzeichnungen
vornimmt und aus einem Vergleich der Bildaufzeichnungen beider Seiten aus Asymmetrien
der Bildaufzeichnungen die Ausbildung und Ausbreitung von Flammen analysiert.
4. Anordnung zum überwachen von Starts und Landungen von Luftfahrzeugen, insbesondere
von Flugzeugen (4), wobei in mindestens einem Randbereich der Start- oder Landebahn
(1) eine Reihenanordnung von überwachungseinrichtungen angeordnet ist, mittels welcher
die Funktion kritischer Teile des Luftfahrzeugs überwachbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die überwachungseinrichtungen als Video-Kameras (7) ausgebildet sind, die auf die
Unterseite des Luftfahrzeugs einschließlich der Triebwerke (5) ausgerichtet sind und
durch die die Ausbildung und Ausbreitung von Flammen erfaßbar ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Video-Kameras (7) als Infrarotkameras ausgebildet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Auswerteanordnung eine Folge von Bildaufzeichnungen der Video--Kameras (7)
abspeicherbar ist und daß aus einem Vergleich der Folge von Bildaufzeichnungen die
Ausbildung und Ausbreitung von Flammen analysierbar ist.
7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Start- oder Landebahn (1) je eine Reihenanordnung von Video-Kameras
(7) angeordnet ist, daß in einer Auswerteanordnung die beiderseitigen Bildaufzeichnungen
abspeicherbar sind und daß aus einem Vergleich der Bildaufzeichnungen beider Seiten
aus Asymmetrien der Bildaufzeichnungen die Ausbildung und Ausbreitung von Flammen
analysierbar ist.
8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Video-Kameras (7) auf die Instrumentierung des Cockpits des Luftfahrzeugs aufgeschaltet
sind.
9. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteanordnung auf mindestens einen Signalgeber aus der Gruppe optische und
akustische Signalgeber aufgeschaltet ist.