Flugfunk

Flugfunk bezeichnet den mobilen Flugfunkdienst, also einen Funkdienst zwischen Bodenfunkstellen und Luftfunkstellen oder zwischen Luftfunkstellen untereinander.

Bodenfunkstelle auf dem Deister bei Hannover

Frequenzbereiche

Übersicht

Der Wikipedia-Artikel Mobiler Flugfunkdienst (R) enthält eine Tabelle der von der Internationalen Fernmeldeunion (englisch International Telecommunication Union, ITU) für die Nutzung durch den zivilen Flugfunk zugewiesenen Frequenzbereiche. Es handelt sich dabei um 11 einzelne Frequenbänder im Kurzwellenfrequenzband und einen Frequenzbereich im VHF-Frequenzband. In der zivilen Luftfahrt wird der Kurzwellenfunk hauptsächlich über Ozeanen und entlegenen Gebieten genutzt. In Europa findet ziviler Flugfunk hauptsächlich im VHF-Frequenzband statt.

Der Wikipedia-Artikel Mobiler Flugfunkdienst (OR) enthält eine Tabelle der von der ITU für die Nutzung durch den militärischen Flugfunk zugewiesenen Frequenzbereiche. Es handelt sich dabei um 13 einzelne Frequenbänder im Kurzwellenfrequenzband und einen Frequenzbereich im VHF-Frequenzband. Wichtig ist, dass für den militärischer UHF-Flugfunk vor allem das in NATO-Europa harmonisierte UHF-Frequenzband 225–400 MHz genutzt wird . Dieses Frequenzband ist in der ITU-Frequenztabelle nicht enthalten bzw. nicht als militärische genutztes Frequenzband erkennbar erkennbar). Der für Gleitwegsender des Instrumentenlandesystems genutzte Frequenzbereich 328,6 bis 355,4 MHz wird vom militärischen Flugfunk ausgespart.

(Der Wikipedia-Artikel Flugnavigationsfunkdienst enthält eine Tabelle der von der ITU für die Nutzung durch den Flugnavigationsfunkdienst zugewiesenen Frequenzbereiche, die von der Luftfahrt für Navigationsanlagen und Radare genutzt werden.)

Ziviler Flugfunk

Der zivile Flugfunk IM VHF-Frequenzband nutzt den VHF-Frequenzbereich von 117,975 bis 137,000 MHz. Die zu verwendenden Sprechfunkverfahren sind weltweit einheitlich durch den Anhang 10 des Abkommens über die internationale Zivilluftfahrt (ICAO Annex 10) geregelt. Die unterste von ICAO zur Nutzung spezifizierte Frequenz ist 118,000 MHz, die höchste ist 136,975 MHz.

Ziviler Flugfunk Für Flugzeuge, welche nach Instrumentenflugregeln fliegen, sind zwei Sprechfunkgeräte vorgeschrieben. ICAO unterscheidet zwischen der Übertragung von Sprache (Voice Communication Systems) und digitalen Informationen (Digital Data Communication Systems) beim zivilen VHF-Flugfunks

• Sprechfunk: Der primäre Kommunikationsweg zwischen Fluglotsen und Piloten
• VHF Data Link (VDL): Die überwiegend verwendeten Systeme, sind das althergebrachte ACARS und das neuere, leistungsfähigere VDL Mode 2. Grundsätzlich gibt es für den VHF Data Link folgende von ICAO standardisierte Varianten:
  • ACARS (englisch Aircraft Communications Addressing and Reporting System), seit Jahrzehnten und auch noch aktuell (2024) in Europa (d. h. in der ICAO European Region) stark genutzt.
  • VDL Mode 2, häufig genutztes Verfahren für „Controller–Pilot Data Link“ (CPDLC) im oberen Luftraum aktuell (2024) in der EUROPEAN REGION von ICAO genutzt
  • VDL Mode 3, (Digitaler Sprechfunk, zwar standardisiert, jedoch weltweit keine Nutzung)
  • VDL Mode 4, (Digitaler Datenfunk, zwar standardisiert, jedoch aktuell (2024) nur wenige Nutzungen in der EUROPEAN REGION von ICAO)

Sprechfunk:

Typisches, von der Allgemeinen Luftfahrt verwendetes Bordfunkgerät. Das Display zeigt einen aktiven Kanal und einen Standby-Kanal an

Durch die ursprüngliche Rasterung der Funkgeräte mit einem Kanalabstand von 50 kHz entstanden in diesem Frequenzbereich 360 Sprechkanäle. In den 1970er Jahren wurde dies durch einen verringerten Kanalabstand von 25 kHz auf 720 Kanäle erweitert. Der weitaus höhere Bedarf an Kanälen führte mittlerweile zur Entwicklung von Funkgeräten mit einem Kanalabstand von nur noch 8,33 kHz (d. h. 1/3 von 25 kHz); daraus ergibt sich theoretisch eine Verdreifachung der Zahl der nutzbaren Funkkanäle auf 2280 Kanäle. Die neuen Frequenzen des 8,33-kHz-Rasters wurden in Europa schrittweise im kontrollierten Luftraum eingeführt.

Zwar wurde von der Europäischen Kommission in der Durchführungsverordnung 1079/2012 eine flächendeckende Einführung bis 2018 angestrebt, jedoch gibt es Ausnahmen von der Vorschrift das 8,33-kHz-Raster zu nutzen, die von dieser Durchführungsverordnung abgedeckt sind. Der Grund ist, dass in Flugverkehrskontrollsektoren, die so groß sind, dass sie von mehreren Bodenfunkstellen ausgeleuchtet werden müssen, muss aus technischen Gründen weiterhin das 25 kHz-Kanalraster verwendet werden muss. Ursache dafür ist, dass bisher nicht alle Flugzeuge mit VHF-Sprechfunkgeräten ausgerüstet sind, die darauf getestet sind, dass sie mit Signalen von mehreren Bodenfunkstellen (im Frequenz-Offset-Betrieb, Climax-Betrieb) zurechtkommen, wie es in dem Bordgerätestandard EUROCAE ED23C gefordert wird.

Die Signale des VHF-Sprechfunks sind amplitudenmoduliert. Dies hat zur Folge, dass zwar die Qualität der Verbindung gegenüber einer frequenzmodulierten Verbindung schlechter ist, jedoch Funksprüche dennoch bei einem relativ schlechten Signal-Rausch-Verhältnis verstanden werden können (siehe FM-Schwelle). Der Funkverkehr wird in der Betriebsart „Wechselsprechen“ (simplex) ausgeführt, das heißt, dass zu einer Zeit nur jeweils von einer Funkstelle gesendet werden sollte, da gleichzeitige Sendungen von verschiedenen Stellen auf derselben Frequenz in der Regel unverständlich sind.

Militärischer Flugfunk

Vom militärischen Flugfunk wird vor allem das von der NATO zur Nutzung in Europa harmonisierte UHF-Frequenzband 225–400 MHz.

Weitere Information enthält der

→ Hauptartikel: Mobiler Flugfunkdienst (OR)

Reichweite des Flugfunks

Typische Ausbreitung von VHF-Signalen

Der Radiohorizont, d. h. die maximal nutzbare Reichweite zwischen zwei Sende und/oder Empfangsantennen $h$ und $H$ auf dem Erdboden oder in Luftfahrzeugen. Für die Berechnung des $R_{H}$ wird vorausgesetzt, dass der Sender eine ausreichende große Strahlungsleistung in Richtung des Empfängers erzeugt, damit die empfangene Signalleistung, abzüglich der mit Frequenz und Polarisation variierenden Dämpfung auf dem Ausbreitungsweg, über der Empfängerempfindlichkeit liegt. Unter Anwendung der Antennenhöhe von Sende- bzw. Empfangsantenne $h$ und $H$, beide bezogen auf die mittlere Meereshöhe (MSL = Mean Sea Level), kann mit der folgenden Formeln der $(R_{H})$ näherungsweise berechnet werden (Die Herleitung der folgenden Formel und Referenzdokumente dazu findet man im Wikipedia-Artikel über den Radiohorizont):

$R_{H}=k({\sqrt {h}}+{\sqrt {H}})$ (Formel 1)

$k=3,57$ erlaubt die näherungsweise Berechnung des optischen Horizonts in km mit $h$ und $H$in m.

$k=1,23$ für den $R_{H}$ in NM mit $h$ und $H$ in ft und wird im Frequency Management Manual der ICAO European Region zur Berechnung der Funkverträglichkeit verwendet.

Der Radiohorizont $(R_{H})$ von VHF-Signalen ist durch die Beugung des Signalwegs in der Atmosphäre ca. 15 % größer als der optische Horizont. Dadurch ergibt sich für Radiowellen ein $k=4,12$ statt $k=3,57$ für Licht.

Für $k=4,11$ bis $k=4,14$ für den $R_{H}$ in km mit $h$ und $H$ in m, ein $k=4,13$ ergibt nahezu die gleichen Werte die man durch Konvertierung des errechneten $R_{H}$ in NM nach km erhält.

Die direkte Umrechnung des $R_{H}$ von NM in km ergibt nicht das gleiche Ergebnis, wie wenn man die von NM in km bzw. $h$ und $H$ von ft in m konvertierten Werte in Formel 2 verwendet.

$R_{H}$ in Nautische Meilen (1 NM = 1852 m) und der Antennenhöhen $h$ und $H$ in Fuß (1 ft = 0,3048 m) beide bezogen MSL

$R_{H}[NM]=1,23({\sqrt {H}}+{\sqrt {h}})$ (Formel 2)

$R_{H}$ in Kilometer (km) und der Antennenhöhen $h$ und $H$ in Meter (m) bezogen auf MSL:

$R_{H}[km]=4,13({\sqrt {H}}+{\sqrt {h}})$ (Formel 3)

Anmerkungen: Formel 2 für $R_{H}$ in NM und Formel 3 für $R_{H}$ in km sind nur Näherungsformeln! Das Ergebnis bei Berechnung Anwendung der Antennenhöhen $h$ und $H$ in ft, weicht bei Umrechnung der Entfernung in NM in km leicht von dem mit Formel 2 errechneten Wert ab, wie folgendes Beispiel zeigt: Formel 2 für den $R_{H}$ in NM errechnet 247,852 NM (konvertiert in km = 458,973 km) bei Anwendung der Höhe in ft mit $H=39.000$ ft (= 11.887,2 m) über MSL und $h=16$ ft (= 4,88 m) über MSL. Formel 3 für den $R_{H}$ in km errechnet 459,411 km (konvertiert in NM = 248,062 NM) bei Anwendung der Höhe in m mit $H=11.887,2$ m (ca. 39.000 ft) über MSL und $h=4,88$ m (ca. 16 ft) über MSL.

Zukunft des Flugfunks - Forschung Digitaler Flugfunk

Das EU-Forschungsprojekt SANDRA (Seamless Aeronautical Networking through Integration of Data links, Radios, and Antennas) untersucht digitale Kommunikationswege gegenüber dem herkömmlichen analogen Flugfunk.

Sprache und Aussprache beim Sprechfunk

Die im internationalen Flugverkehr weltweite vereinbarte Funk-Sprache ist Englisch; entsprechend ist auch für den Sprechfunk im Bereich der deutschen Flugsicherung die englische Sprache Standard. Im Sichtflug-Bereich (VFR) kann in Deutschland auch Deutsch gesprochen werden.

Die Bodenfunkstellen der unkontrollierten Flugplätze (Rufzeichen „RADIO“) werden nicht von einem Flugsicherungsprovider betrieben. Dort ist Deutsch die Standardsprache; auf dafür zugeteilten Frequenzen kann auch Englisch gesprochen werden.

Einzelbuchstaben, zum Beispiel von Luftfahrzeugkennzeichen, Rollbahnbezeichnungen oder Luftraum-Kategorien werden mit Hilfe des ICAO-Alphabets ausgesprochen, auch bei Verwendung von Deutsch als Funksprache.

Die Aussprache von Ziffern und Zahlen folgt besonderen Regeln: zwei wird zu „zwo“, three wird als „tri“ ausgesprochen, nine als „niner“ und thousand als „tausend“. Ganze Hunderter und ganze Tausender werden „natürlich“ gesprochen, es heißt also „Flughöhe zwo-tausend-vier-hundert Fuß“ oder „altitude two-tausend-four-hundred feet“. Andere Zahlen müssen durch ihre Einzelziffern ausgedrückt werden: Piste zwo-sieben/runway two-seven; Steuerkurs zwo-eins-null/heading two-one-zero, QNH eins-null-eins-neun/QNH one-zero-one-niner.

Da der Flugfunk eine auf Englisch zwar weltweit einheitlich formalisierte Sprachform hat, aber dennoch landesspezifisch organisiert ist, kann es zu Problemen kommen, wenn Piloten die Landessprache benutzen, die jedoch von anderen, landesfremden Piloten nicht verstanden wird. Neben Englisch sind in vielen Ländern landestypische Sprachen zulässig, sodass der Funkverkehr mit der Flugsicherung in den entsprechenden Ländern auch in diesen Sprachen erfolgen darf.

Sprechfunk Bodenfunkstelle / Luftfunkstelle

Die Sprachkommunikation von Bodenfunkstellen ziviler Flugplätze zu Luftfunkstellen von Luftfahrzeugen erfolgt in der Regel auf Funkfrequenzen oder Funkfrequenzkanälen aus dem VHF-Flugfunkfrequenzband 117,975–137 MHz. Jedem zivilen Flugplatz in Deutschland wird in der Regel mindestens eine Funkfrequenz zur Sprach-Kommunikation Boden-Bord / Bord-Boden. Ferner gibt es die Flugfunkfrequenzen, die Kontrollcenter (englisch Area Control Centre, ACC) der Flugsicherung für die Flugverkehrskontrolle auf der Strecke (englisch „en-route“) genutzt werden. Jede von der Bundesnetzagentur zugeteilte Flugfunkfrequenz wird zuvor vom Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung mit Hilfe der ICAO europaweit koordiniert, um sicherzustellen dass Störungen durch andere Nutzer der gleichen Frequenz in anderen Ländern vermieden werden.

Ein durch Fluglotsen kontrollierter Platz wird in Deutschland mit dem Ortsnamen und dem Zusatz TOWER (bzw. TURM bei deutschsprachigem Funkverkehr) angerufen, einen unkontrollierten Platz ruft man mit dem Flugplatznamen und dem Zusatz RADIO (früher INFO), unkontrollierte Plätze mit AFIS mit dem Zusatz INFORMATION.

Der für einen Flugverkehrskontrollsektor der Flugsicherung zuständigen Fluglotsen der Flugsicherung wird auf dem in der Aeronautical Information Publication (bzw. ICAO-Karte) veröffentlichten Kanal gerufen. Das dafür verwendete Rufzeichen entspricht dem Namen des zuständigen Area Control Centres der Flugsicherung gefolgt von dem Wort RADAR (z. B. LANGEN RADAR, BREMEN RADAR, MÜNCHEN RADAR, MAASTRICHT RADAR. Ein Ausnahme ist das Rufzeichen RHEIN RADAR für das Center Karlsruhe).

Die Abwicklung des Sprechfunkverkehrs folgt generell festen Regeln und sogenannten Sprechgruppen (festen Formulierungen für bestimmte Meldungstypen), deren Kenntnis in der Prüfung zu einem Sprechfunkzeugnis nachgewiesen werden muss. Die hohe Standardisierung dient der Vereinfachung des Funkverkehrs. So werden die nötigen Informationen mit größtmöglicher Sicherheit vor Irrtümern und Missverständnissen übermittelt.

Bei unkontrollierten Flugplätzen gibt die Flugleitung nur Verkehrsinformationen, aber keine Anweisungen oder Freigaben. Ausnahmen sind zur unmittelbaren Gefahrenabwehr jedoch möglich. Beim Anflug melden sich die Piloten mindestens fünf Minuten vor dem Platz, geben ihr Landevorhaben bekannt, erfahren die Landerichtung und melden danach ihre Position in der Platzrunde.

Bei kontrollierten Plätzen wird der Verkehr auf der Start- und Landebahn sowie in der Kontrollzone um den Flugplatz herum durch den Towerlotsen gelenkt. Kontrollierte Flugplätze haben oft auch eine Vorfeldkontrolle, um die Bewegungen auf dem Vorfeld zu koordinieren, sowie in den meisten Fällen eine Rollkontrolle für den Rollverkehr von und zu den Start-/Landebahnen. Tower, Rollkontrolle und Vorfeldkontrolle haben jeweils eigene Funkfrequenzen.

An größeren Flugplätzen gibt es unter der Abkürzung „ATIS“ (Automatic Terminal Information Service) eine automatische, auf einer flugplatzspezifischen ATIS-Funkfrequenz ausgestrahlte Platzinformation (Wetter, aktive Pisten, Luftdruck QNH und ggf. weitere aktuelle Besonderheiten). Piloten, die nach Instrumentenflugregeln (IFR) starten oder landen wollen, müssen hierzu die aktuelle ATIS-Aufsprache beachten; Piloten, die nach Sichtflugregeln (VFR) fliegen, müssen zwar nicht, sollten es aber zumindest. Jede neue ATIS-Durchsage wird bei erfolgten Aktualisierungen durch einen fortlaufenden Buchstaben aus dem ICAO-Alphabet kenntlich gemacht.

In Deutschland unterliegt der Flugfunk dem Fernmeldegeheimnis. Inhaber eines Sprechfunkzeugnisses haben zur Wahrung des Fernmeldegeheimnisses Schweigepflicht.

Sprechfunkzeugnis

Sprechfunkzeugnis

Hauptartikel: Sprechfunkzeugnis (Luftfahrt)

Zur Nutzung des Flugfunks ist ein Sprechfunkzeugnis erforderlich.

Das Sprechfunkzeugnis ist in Deutschland als „Beschränkt gültiges Sprechfunkzeugnis für den Flugfunkdienst“ (BZF I und BZF II) sowie als „Allgemeines Sprechfunkzeugnis für den Flugfunkdienst“ (AZF) eingeführt.

Beim BZF II wird ausschließlich in deutscher Sprache geprüft, daher berechtigt es nur zum Flugfunk im Sichtflug innerhalb Deutschlands.

Beim BZF I wird die Befähigung zur Durchführung des Flugfunks im Sichtflug (VFR) in englischer und deutscher Sprache geprüft, zusätzlich auch das Verständnis englischer Fachtexte.

Das AZF berechtigt zusätzlich zur Durchführung des Funkverkehrs im Instrumentenflug (IFR); es setzt die Prüfung zum BZF I oder BZF II voraus.

Daneben gibt es noch das BZF E und das AZF E. Diese entsprechen dem BZF I beziehungsweise dem AZF, berechtigen aber nur zur Durchführung des Sprechfunks in englischer Sprache.

Ausgenommen von der Zeugnispflicht sind:

• Luftfunkstellen an Bord von Freiballonen, Luftsportgeräten und Segelflugzeugen innerhalb der Lufträume G, E und F.
• Luftfunkstellen während der Ausbildung,
• Funkstellen in Kraftfahrzeugen, die ausschließlich für die Verbindung mit Luftfunkstellen in Freiballonen, Luftsportgeräten und Segelflugzeugen betrieben werden,
• Bodenfunkstellen, die ausschließlich für die Übermittlung von Flugbetriebsmeldungen eingesetzt werden,
• Inhaber entsprechender gültiger Militärerlaubnisse.

Nähere Einzelheiten regelt die Verordnung über Flugfunkzeugnisse.

Flugnavigationsfunkdienst

Antenne des Landekurssenders eines Instrumentenlandesystems

Antenne des Gleitwegsenders eines Instrumentenlandesystems

Doppler-VOR-Bodenstation (D-VOR) in Verbindung mit einem DME

Neben dem Flugfunkdienst existiert in der Luftfahrt auch der Flugnavigationsfunkdienst. Dabei werden Signale von speziell eingerichteten Bodensendern für die Anzeige von Navigationsinstrumenten an Bord genutzt.

Die Signale der ungerichteten Funkfeuer (NDB) werden auf Frequenzen zwischen 255 und 526 kHz gesendet, also im Bereich der Lang- und Mittelwelle.

Die Drehfunkfeuer (Very High Frequency Omnidirectional Radio Range – VOR) sowie die Landekurssender (Localizer) des Instrumentenlandesystems (Instrument Landing System – ILS) senden im VHF-Bereich. Die Frequenzen dieser Sender liegen zwischen 108 und 117,975 MHz, also direkt unterhalb der Sprechfunkfrequenzen.

Die gleichfalls zum Instrumentenlandesystem gehörenden Gleitwegsender arbeiten im UHF-Bereich von 328,6 und 335,4 MHz.

Ferner werden zur Navigation in der Luftfahrt das Distance Measuring Equipment (DME) bzw. die militärische Variante davon, das Tactical Air Navigation (TACAN) verwendet. Beide arbeiten im Frequenzband 962–1.213 MHz.

Siehe auch

• Die Fliegersprache umfasst Begriffe, Codes und Formulierungen, die von Piloten benutzt werden.
• Deutsche Flugsicherung
• 8,33-kHz-Kanalraster des Flugfunks
• Sprechfunkzeugnis (Luftfahrt)
• Not- und Anrufkanal
• Notfunkbake
• Mayday (Notruf)
• Pan-Pan
• Seefunk
• VHF-Datenfunk
• ACARS
• ADS-B
• Readback Error
• VOLMET
• Radiohorizont
• Flugnavigationsfunkdienst

Literatur

• J. Hinkelbein, S. Berger: Prüfungsvorbereitung für die Privatpilotenlizenz, Band 2: Beschränkt gültiges Sprechfunkzeugnis. AeroMed-Verlag, Hördt 2007.
• NfL I 7/12. Bekanntmachung über die Sprechfunkverfahren. In: Deutsche Flugsicherung (Hrsg.): Nachrichten für Luftfahrer Teil I. Langen 12. Januar 2012. 

Weblinks

Live (ohne Deutschland, siehe Fernmeldegeheimnis):

• Live ATC – Informationen zu Internationalen Flughäfen und Funkverkehr zum Mithören von vielen Standorten der Welt (englisch)

Sonstige:

• Radiocheck – Das Portal für den österreichischen Flugfunk
• Ein Interview mit dem Fluglotsen des Wichita Mid-Continental Airport, Kansas USA – mit einem Tonbeispiel des Funkverkehrs von www.aviator.at
• Ein Interview mit dem Fluglotsen am Flughafen Hutchinson,USA „Aus den Fehlern lernen …“ von www.aviator.at
• „Die Stimme aus dem Funkgerät …“ – ein Interview mit Marcus, dem Lotsen auf Linz Turm und Linz Radar von www.aviator.at