ILS CAT IIIb: Wie Flugzeuge bei Nullsicht sicher landen

Einführung

Für einen Passagier, der aus dem Kabinenfenster eines modernen Verkehrsjets blickt, gleicht eine Landung bei dichtem Herbstnebel dem Eintauchen in ein bodenloses Milchglas. Der Sinkflug setzt sich kontinuierlich fort, die Triebwerke summen mit gedämpftem, gleichmäßigem Ton, und draußen herrscht absolute Leere – weder Lichter einer Stadt noch ein Horizont oder gar die eigenen Tragflächenspitzen sind zu erkennen. Selbst wenige Dutzend Meter über dem Boden reißt die weiße Wand nicht auf. Viele Fluggäste umklammern unwillkürlich die Armlehnen, in Erwartung eines plötzlichen Aufheulens der Triebwerke zum Durchstarten. Stattdessen folgt das trockene Aufsetzen der Reifen auf dem Beton, das kraftvolle Einsetzen der Schubumkehr und die Maschine verzögert ruhig auf einer Piste, die weder die Piloten noch die Passagiere eine Sekunde zuvor mit bloßem Auge sehen konnten.

Dieses Manöver ist weder waghalsiges Risikoverhalten noch blindes Vertrauen in das Bauchgefühl der Cockpitbesatzung. Es markiert den Höhepunkt avionischer Präzision, hochfrequenter Funkwellenphysik und standardisierter Flugbetriebsverfahren: das Instrumentenlandesystem der Kategorie IIIb (Instrument Landing System CAT IIIb). Diese Technologie hat die zivile Luftfahrt von den Fesseln extremer Wettereinflüsse befreit. Wie gelingt es einem zweihundert Tonnen schweren Flugzeug, bei mehr als 250 km/h eine schmale Betonpiste zielgenau zu treffen – geführt ausschließlich von unsichtbaren elektromagnetischen Leitstrahlen und redundanten Bordrechnern?

Die Entwicklung der Präzision: Vom Leuchtfeuer zu den ILS-Kategorien

Die Anfänge des Schlechtwetterflugs beruhten auf einfachen Hilfsmitteln: brennenden Holzfeuern entlang der Flugfeldgrenzen, akustischer Peilung des Motorengeräusches durch Bodenbeobachter oder abgeschossenen Leuchtkugeln. Erst der Durchbruch der Hochfrequenz-Funktechnik in den 1930er- und 1940er-Jahren schuf das Fundament für das moderne ILS. Die Internationale Zivilluftfahrtorganisation (ICAO) gliederte Präzisionsanflüge später anhand zweier fester Kriterien in Betriebsstufen: die Entscheidungshöhe (Decision Height – DH) und die Pistensichtweite (Runway Visual Range – RVR).

Die Entscheidungshöhe ist jener über Funkhöhenmesser ermittelte Punkt auf dem Gleitpfad, an dem die Besatzung zwingend Sichtkontakt zu definierten Elementen der Piste (Anflugbefeuerung, Schwellenmarkierung) haben muss, um die Landung manuell fortzusetzen. Fehlt dieser Sichtkontakt, ist das sofortige Durchstarten (Go-Around) gesetzlich vorgeschrieben.

Die ILS-Kategorien im Überblick:

• Kategorie I (CAT I): Das standardmäßige Präzisionsanflugverfahren. Erfordert eine Entscheidungshöhe (DH) von mindestens 200 Fuß (ca. 60 Meter) und eine Pistensichtweite (RVR) von mindestens 550 Metern (oder 800 Metern meteorologischer Sicht).
• Kategorie II (CAT II): Erweiterter Präzisionsanflug. Die DH sinkt auf Werte zwischen 100 und 200 Fuß (30 bis 60 Meter), bei einer RVR von mindestens 300 Metern.
• Kategorie IIIa (CAT IIIa): Durchbrechen der 100-Fuß-Grenze. Die DH liegt unter 100 Fuß (häufig bei 50 Fuß), mit einer Mindestsichtweite von 175 bis 200 Metern RVR. Ein automatisches System steuert das Flugzeug bis zum Aufsetzen, die Piloten müssen die Pistenbefeuerung jedoch kurz vor dem Bodenkontakt visuell erfassen.
• Kategorie IIIb (CAT IIIb): Die eigentliche „Blindlandung“. Die Entscheidungshöhe liegt unter 50 Fuß (15 Meter) oder entfällt vollständig (No DH). Die vorgeschriebene RVR beträgt lediglich 50 bis 75 Meter – ein Sichtfenster, das so eng ist, dass die Besatzung beim Abrollen von der Piste den nächsten Rollweg kaum noch visuell erkennt.
• Kategorie IIIc (CAT IIIc): Ein theoretischer Standard mit null Fuß DH und null Metern RVR (vollkommene Nullsicht). Obwohl die Bordsysteme moderner Jets technisch dazu in der Lage wären, ist CAT IIIc weltweit nicht zugelassen: Nach dem Aufsetzen im absoluten Nebel könnten Rettungskräfte eine verunfallte Maschine auf dem Rollfeld nicht lokalisieren und das Flugzeug könnte nicht sicher zum Terminal rollen.

Der elektromagnetische Trichter: Wie ILS-Sender am Boden arbeiten

Das ILS benötigt weder GPS-Satellitenortung noch Infrarotkameras. Sein technologisches Rückgrat bildet ein Netz bodengestützter Richtfunkantennen im VHF- und UHF-Bereich, die einen hochpräzisen, geometrischen Führungskorridor in den Anflugraum projizieren. Das System gliedert sich in zwei autarke Senderanlagen: den Landekurssender (Localizer – LLZ) und den Gleitwegsender (Glide Path – GP).

1. Der Landekurssender (Localizer): Führung auf der Pistenachse

Das Antennenfeld des Localizers steht hinter dem Pistenende der Gegenrichtung und sendet im Frequenzbereich von 108,10 bis 111,95 MHz. Die Spurtreue basiert auf einer Amplitudenmodulation zweier Signalkeulen, die einander überlappen:

• Der linke Sektor wird mit 90 Hz moduliert.
• Der rechte Sektor wird mit 150 Hz moduliert.

Befindet sich der Jet exakt auf der Pistenmittellinie, empfängt das Bordgerät beide Modulationstiefen in absolut identischer Stärke (Difference in Depth of Modulation – DDM = 0). Weicht die Maschine auch nur um Zehntelgrade zur Seite ab, überwiegt eines der Signale, woraufhin die Flugführungsrechner die Kursablage erkennen und sofort korrigierende Ruderbefehle ausgeben.

2. Der Gleitwegsender (Glide Path): Vertikale Höhenführung

Der Gleitwegm緯st steht seitlich der Landebahn, exakt auf Höhe der Aufsetzzone (rund 300 Meter hinter der Schwelle). Er sendet im UHF-Band (329,15 bis 335,00 MHz) nach dem gleichen Modulationsprinzip wie der Localizer, jedoch in der vertikalen Schnittebene:

• Die obere Signalkeule ist mit 90 Hz moduliert.
• Die untere Signalkeule ist mit 150 Hz moduliert.

Die Schnittlinie beider Frequenzfelder bildet im Raum eine definierte, geneigte Ebene mit einem Anflugwinkel von 3 Grad (Glide Slope). Sie führt das Flugzeug mit einer idealen Sinkrate von rund 700 bis 800 Fuß pro Minute bei vorgegebener Anfluggeschwindigkeit ($V_{\text{APP}}$) stabil an den Boden heran und gewährleistet verlässliche Hindernisfreiheit über dem Terrain.

Ausfallsicherheit an Bord: Autoland und Fail-Operational-Architektur

Um legal unter CAT-IIIb-Bedingungen landen zu dürfen, genügt ein stabiles Bodensignal allein nicht. Das Flugzeug – etwa eine Boeing 777, 787 oder ein Airbus A350 – agiert während des Anflugs als ausfallsicherer Verbundrechner. Vorschriften verlangen, dass das automatische Landesystem (Autoland) den Status Fail-Operational (fehlertolerant bei Einzelfehlern) erfüllt.

Das bedeutet: Es darf im gesamten System keinen Single Point of Failure geben. Fällt dreißig Meter über dem Boden ein Rechnerkanal aus, darf die Crew im dichten Nebel nicht zur manuellen Übernahme gezwungen werden. Flugzeuge mit CAT-IIIb-Zulassung nutzen daher drei- oder vierfach ausgelegte, unabhängige Rechensysteme:

• Triplex-Autopiloten-Architektur: Drei separate Flugführungsrechner (bei Boeing als Autopilot L, C, R bezeichnet; bei Airbus als gedoppelte PRIM- und SEC-Rechner) verarbeiten zeitgleich Daten getrennter Sensorstränge, Empfänger und Trägheitsplattformen (IRS).
• Mehrheitsentscheid (Voting Logic): Die Computer gleichen ihre Ergebnisse permanent ab. Weicht ein Rechner von den Berechnungen der beiden anderen ab, wird er isoliert abgeschaltet. Die verbleibenden Rechner führen den Anflug unterbrechungsfrei fort.
• Getrennte Strom- und Hydraulikkreise: Fällt ein Triebwerksgenerator aus, übernehmen statische Wechselrichter, Pufferbatterien oder der Generator des Hilfstriebwerks (APU) die Last der Avionikbusse in Millisekunden, um Systemneustarts auszuschließen.

Die Landephase: Automatisches Abfangen (Flare) und Pistenführung (Rollout)

Das Flugzeug zur Pistenschwelle zu bringen, ist nur der erste Teil der Aufgabe. Die anspruchsvollsten Phasen sind das Abfangen vor dem Aufsetzen (Flare) sowie das Spurhalten beim Ausrollen. Bei CAT-IIIb-Bedingungen reicht die menschliche Reaktionszeit dafür nicht aus; die Automatik steuert den gesamten Vorgang.

1. Der Flare-Modus und Funkhöhenmesser

Herkömmliche barometrische Höhenmesser arbeiten zu träge und weisen wetterbedingte Abweichungen auf. CAT IIIb stützt sich ab fünfzig Metern Höhe ausschließlich auf nach unten gerichtete Funkhöhenmesser (Radio Altimeters – RA), die den Abstand zum Boden zentimetergenau messen.

In exakt 50 Fuß (15 Meter) Höhe schaltet das Flight Mode Panel auf den Modus FLARE um. Die Autopiloten ziehen die Steuersäule bzw. den Sidestick leicht nach hinten, heben die Flugzeugnase um 2 bis 3 Grad an und drosseln die Sinkgeschwindigkeit von rund 4 m/s auf sanfte 0,5 m/s. Parallel dazu zieht die automatische Schubregelung (Autothrottle/Autothrust) die Hebel in die Position IDLE (Leerlauf) zurück, um den Vorwärtsschub vor dem Aufsetzen abzubauen.

2. Führung auf der Piste (Rollout): Der Kern von CAT IIIb

Hier liegt die technische Grenze zwischen CAT IIIa und CAT IIIb. Während bei CAT IIIa der Autopilot nach dem Aufsetzen deaktiviert wird und der Pilot die Maschine manuell auf der Centerline hält, fehlt bei CAT IIIb mit 75 Metern Sicht bei 250 km/h jede visuelle Orientierung. Das Flugzeug benötigt zwingend den Modus ROLLOUT.

Sensoren an den Hauptfahrwerksbeinen registrieren das Einfedern beim Aufsetzen. Der Autopilot bleibt aktiviert: Über das Signal des Landekurssenders (Localizer) steuert er das Bugrad (Nose Wheel Steering) und bremst die Hauptfahrwerksräder asymmetrisch an. So bleibt das schwere Flugzeug bis zum Schritttempo exakt auf der Pistenmittellinie ausgerichtet.

Verfahren am Boden: Low Visibility Procedures (LVP)

Ein CAT-IIIb-Anflug verlangt eine enge Abstimmung auf dem gesamten Flughafen. Fällt die Sicht unter 600 bis 800 Meter, aktiviert die Flugsicherung die Low Visibility Procedures (LVP). Der Flughafen wechselt in einen strikt reglementierten Sicherheitsmodus.

Die wesentlichen Maßnahmen unter LVP:

• ILS Critical and Sensitive Areas: Nähert sich ein Flugzeug im CAT-IIIb-Modus, darf kein anderes Flugzeug und kein Bodenfahrzeug in die Schutzzonen der Localizer- und Glide-Path-Antennen einfahren. Ein am Pistenrand wartender Großraumjet könnte die Signale reflektieren und den Leitstrahl verfälschen. Rollhaltepunkte (Holding Points) werden daher weit von der Piste weg verlegt.
• Vergrößerte Staffelung: Die Flugsicherung erweitert den Längsabstand zwischen landenden Maschinen von den sonst üblichen 3 bis 5 Meilen auf 8, 10 oder 12 nautische Meilen. Dadurch wird sichergestellt, dass die vordere Maschine die Piste und den Signalschutzbereich vollständig verlassen hat, bevor das nachfolgende Flugzeug die Entscheidungshöhe erreicht.
• Hochleistungs-Befeuerung: In den Asphalt eingelassene weiße Mittellinienfeuer im 15-Meter-Abstand sowie grüne Rollwegmittellinien werden auf maximale Helligkeit geschaltet, um der Besatzung beim Abrollen Orientierung zu bieten.
• Bodenradarüberwachung (A-SMGCS): Da die Fluglotsen im Tower das Vorfeld durch die Fenster nicht mehr einsehen können, erfolgt die Überwachung rollender Flugzeuge vollständig über Bodenüberwachungsradare und Transponderortung.

Die Rolle der Piloten: Vom Steuermann zum Systemmanager

Trotz hochentwickelter Autoland-Systeme werden Piloten bei CAT-IIIb-Landungen keineswegs überflüssig. Im Gegenteil: Die mentale Belastung im Cockpit ist extrem hoch. Die Aufgabe wandelt sich vom motorischen Steuern zur präzisen Systemüberwachung unter Zeitdruck.

Die Hände des Kapitäns liegen unmittelbar an den Steuerorganen, die Füße an den Seitenruderpedalen, die Daumen auf den Auslösern für die Autopilotenabschaltung. Beide Piloten scannen die Fluginstrumente nach festen Mustern:

• Kontrolle des Flight Mode Annunciator (FMA): Überprüfung, ob die Modi LOC, G/S, FLARE und ROLLOUT in den vorgesehenen Höhen aktiv werden.
• Strikte Toleranzüberwachung: Weicht der Zeiger des Landekurssenders unterhalb von 200 Fuß um mehr als einen Skalenpunkt ab, erfolgt der sofortige Startabbruch samt Durchstarten.
• Standardisierte Ansagen: Bei 100 Fuß meldet der überwachende Pilot (Pilot Monitoring): „One hundred“. Funktioniert das System fehlerfrei, antwortet der steuernde Pilot (Pilot Flying) knapp: „Continue“. Beim Bodenkontakt folgt: „Rollout, Reverse Green“.

Die Besatzung verlässt sich nicht blind auf die Technik – sie überwacht die Rechner auf jede kleinste Unregelmäßigkeit, bereit, innerhalb von Millisekunden vollen Durchstartschub (TOGA) zu setzen und die Maschine wieder in die Höhe zu ziehen.

Fazit: Beherrschung der Elemente durch Technik

Das Landeverfahren nach ILS CAT IIIb zeigt anschaulich, wie moderne Ingenieurskunst die Grenzen der Natur überwindet. Wo früher dichter Nebel den Luftverkehr ganzer Regionen über Tage lahmlegte, sorgt heute ein Verbund aus Funktechnik und digitaler Flugführung für verlässliche Betriebsabläufe.

Wenn Sie das nächste Mal an Bord eines Flugzeugs in eine weiße Nebelwand eintauchen, die Triebwerke leiser werden und das Fahrwerk sanft aufsetzt, ohne dass Sie zuvor den Boden gesehen haben, erleben Sie gelebte Luftfahrttechnik: das Zusammenspiel modulierter Radiowellen, dreifach redundanter Rechner und professioneller Teamarbeit im Cockpit.