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Flugzeugabsturz Crossair 3597 vom 24.11.2001

Teil 5 Anhang 3: Anflugszenarien mit dem Bodenannäherungs-Warnsystem GPWS


Sinkrate und das
                          GPWS-Warnsystem mit "Whoop whoop"
                          und "Pull up"


präsentiert von Michael Palomino (2013)

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aus: Schlussbericht HB-IXM (CRX 3597): Schlussbericht Nr. 1793 des Büros für Flugunfalluntersuchungen über den Unfall des Flugzeuges AVRO 146-RJ100, HB-IXM, betrieben durch Crossair unter Flugnummer CRX 3597, vom 24. November 2001 bei Bassersdorf/ZH; Büro für Flugunfalluntersuchungen; Bundesamt für Unfallverhütung; Bundeshaus Nord, CH-3003 Bern [ohne Jahr, ca. Ende 2002]; Internet: http://www.sust.admin.ch/pdfs/AV-berichte//1793_d.pdf

Das Bodenannäherungs-Warnsystem ist bei einem Anflug KEINE Garantie, dass die Landung richtig abläuft, weil die Region vor der Piste durchaus unterschiedlich sein kann, eben nicht nur flach, sondern auch mit Hügeln oder auch mit Klippen. Somit existieren viele Fälle, wo der Pilot sich bei einem Anflug nicht auf das Bodenannäherungs-Warnsystem verlassen kann, sondern der Pilot muss wissen, wie die Landschaft darunter genau aussieht.

Der Abschlussbericht des BfU publiziert im Anhang 3 einen gut illustrierten, englischsprachigen "Warnbrief" über das Bodenannäherungs-Warnsystem:

Anhang 3: Warning envelope of the ground proximity warning system (GPWS)

Anhang 3: Der Warnbereich des Bodenannäherungs-Warnsystems (GPWS)


[Sinking rates can be described with a sinking rate warning area, and the warning system can warn from a too high or to low sinking rate].
[Sinkraten können mit einem Warnbereich umschrieben werden. Ein Warnsystem warnt dann jeweils vor einer zu hohen oder zu niedrigen Sinkrate].
Warning area of a sinking rate - der
                        Warnbereich bei einer Sinkrate - Grafik
Warning area of a sinking rate - der Warnbereich bei einer Sinkrate - Grafik [1]

Mode 1. Excessive sink rate

This mode is effective in all aircraft configurations and provides for flight over level ground when the aircraft is losing height at an excessive rate. The GPWC compares the IRS vertical speed (or ADC barometric altitude sink rate if IRS is not available) with the available  terrain clearance to determine if a hazard exists. The warning is given to allow time for a gentle recovery manoeuvre. Thus, the smaller the terrain clearance the smaller the sink rate that triggers a warning.

Below certain heights, it is assumed that the aircraft is making a deliberate descent and a greater sink rate is tolerated. When using IRS data, the lower limit for this mode is 10 ft. When using ADC data below 30 ft., the GPWS is inhibited to avoid nuisance warnings resulting from ground effect on the static pressure system.

This mode has two unique boundaries. The outer boundary advises the pilot that the rate of descent for a given altitude is excessive and the condition should be adjusted. The warnings are the PULL UP annunciators illuminating and a SINK RATE SINK RATE audible warning.

If the second boundary is penetrated, a WHOOP WHOOP PULL UP audible warning sounds. If the envelope is penetrated, the aural warning “SINK RATE” is given and PULL UP warning light on
the glareshield illuminates until the envelope is left. If descent continues and the inner envelope is
penetrated, the aural warning “WHOOP WHOOP PULL UP” is given.



Fall 1: Steile Sinkrate

Dieser Fall kommt bei allen Konfigurationen von Flugzeugen vor und sorgt für einen Flug über dem Boden, wenn das Flugzeug schnell an Höhe verliert. Das GPWC-System vergleicht die vertikale Geschwindigkeit IRS [inertial reference system - Trägheits-Kontrollsystem] (oder die im Cockpit-Steuerungscomputer ADC [air data computer] angegebene barometrische Sinkrate wenn das IRS ausfällt) mit dem Abstand zur Erdoberfläche unter dem Flugzeug, um so festzustellen, ob eine Gefahr besteht. Die Warnung wird so ausgelöst, dass noch leicht eine Rettungsaktion möglich ist. Somit besteht folgender Zusammenhang: Je kleiner der Abstand, desto kleiner die Sinkrate, die eine Warnung auslöst.

Unter gewissen Höhen wird angenommen, dass das Flugzeug einen absichtlichen Sinkflug macht und eine höhere Sinkarte toleriert wird. Wenn dann die Daten des IRS [inertial reference system - Trägheits-Kontrollsystem] benutzt werden, dann ist die Untergrenze bei diesem Fall 10 Fuss [3,5m]. Wenn die Daten des Steuerungscomputer ADC [air data computer] bei unter 30 Fuss [9,14m] benutzt werden, dann dann wird das GPWS-System daran gehindert, störende Warnungen herauszugeben, dies wegen dem Kopplungseffekt mit dem Boden auf das statische Drucksystem.

Dieser Modus hat zwei eigene Begrenzungen. Die äussere Begrenzung weist den Piloten an, dass die Sinkrate f¨ru eine vorbestimmte Höhe zu steil sei, und die Einstellungen können angepasst werden. Die Warnung ist dann die Anzeige "HOCHZIEHEN" ("PULL UP") mit einer Warnstimme "SINKRATE SINKRATE" ("SINK RATE SINK RATE").

Wenn die zweite Begrenzung überschritten wird, so erfolgt eine Warnstimme "RUF RUF HOCHZIEHEN" ("WHOOP WHOOP PULL UP"). Wenn der Warnbereich betreten wird, erfolgt die Warnstimme "SINKRATE" ("SINK RATE") und es erscheint eine Warnanzeige "HOCHZIEHEN" ("PULL UP") auf dem Armanturenbrett, die so lange leuchtet, bis der Warnbereich verlassen wird.  Wenn der Sinkflug weitergeht und das Zentrum des Warnbereichs berührt wird, dann erfolgt eine Warnstimme "RUF RUF HOCHZIEHEN" ("WHOOP WHOOP PULL UP").

Sink rates and warnings because of fast
                        sinking - Sinkraten und Warnung bei schnellem
                        Sinken, Grafiken
Sink rates and warnings because of fast sinking - Sinkraten und Warnung bei schnellem Sinken, Grafiken [2]

It can be seen that the PULL UP warning occurs at a higher radio altitude for higher descent rates. This is designed to provide sufficient response time for the pilot to recover. [Annex 3, p.1]
=====


Es kann dabei sein, dass die Warnung vor einer zu hohen Sinkrate zum HOCHZIEHEN sogar bei einer hohen, angegebenen Höhe über dem Boden erfolgt. Dies geschieht, um dem Piloten genug Zeit für das Rettungsmanöver zu geben. [Anhang 3, S.1]
=====




Mode 2. Excessive terrain closure rate

This mode provides for level flight in which the terrain is rising. Terrain closure rate is derived from radio altitude and is compared against terrain clearance.


Fall 2: Hoher Abstand zum Boden

Dieser Fall ist für diejenigen Fälle, wo das Terrain ansteigt. Die Höhe über dem Boden ist von der Radarhöhe abgeleitet und wird dem Abstand zum Boden verglichen.
Die Sinkrate von einer
                        hohen Höhe aus, Grafik - sink rate from a high
                        height, graphics
Die Sinkrate von einer hohen Höhe aus, Grafik - sink rate from a high height, graphics [3]

 Two sub-modes (mode 2a and mode 2b) are provided to afford adequate protection in cruise while keeping nuisance warnings to a minimum during approach.

Mode 2b [2a?]. With the flaps selected to land, this mode operates between 789 ft and 200ft. The slope of the flight path reflects a ground closure rate appropriate to landing. The mode is also active when making an ILS approach with a glide slope deviation less than 1.3 dot. It can be selected by pressing the FLAP WARN OVRD switch.

Mode 2b warnings are red PULL UP annunciators and an audible warning. The warning is cancelled
when the aircraft has gained 300ft altitude and is on a safe flight path.

Mode 2b. During an approach with either the flaps in the landing configuration or with the aircraft
established on an ILS, the envelope is modified to allow passage over hilly terrain without triggering a
warning. The warnings are the same as mode 2a.>


Dabei sind zwei verschiedene Unterarten der Fälle (2a und 2b) zu beachten, wo jeweils Sicherheit geboten wird und störende Warnungen beim Anflug minimiert werden:

Modus 2b [2a?]: Wenn die Landeklappen ausgefahren wurden, um zur Landung anzusetzen, kommt dieser Modus zwischen 789 und 200 Fuss [240,49-61m] ins Spiel. Die Neigung des Gleitwegs entspricht der Rate, wie während des Landeanflugs die Höhe zum Boden abnimmt. Dieser Modus ist auch dann aktiv, wenn nach dem Drücken des LANDEKLAPPEN-WARNUNGS-SCHALTERS ein ILS-Anflug mit einer Neigung des Gleitwegs von unter 1,3 Punkten (dot. lt?) ausgewählt werden kann

Modus 2b: Die Warnungen im Modus 2b werden in Rot als "HOCHZIEHEN" angezeigt und mit einer Warnstimme kombiniert. Die Warnung wird ausgeschaltet, wenn das Flugzeug 300 Fuss [91,44m] an Höhe gewonnen hat und auf einen sicheren Flugweg zurückgefunden hat.

Modus 2b. Während eines Anflugs mit Landeklappen oder mit einem ILS-Anflug wird der Warnbereich modifiziert, um einen Flug über hügeliges Gebiet ohne störende Warnungen zu vollziehen. Die Warnungen sind dieselben wie beim Modus 2a.>

Excessive ground warning system with the
                        approach over a cliff - Extremfälle beim
                        Bodenwarngerät mit einem Anflug über einer
                        Klippe
Excessive ground warning system with the approach over a cliff - Extremfälle beim Bodenwarngerät mit einem Anflug über einer Klippe [4]






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Fotoquellen
[1] Warning area of a sinking rate - der Warnbereich bei einer Sinkrate - Grafik: Abschlussbericht, Anhang 3
[2] Sink rates and warnings because of fast sinking - Sinkraten und Warnung bei schnellem Sinken, Grafiken: Abschlussbericht, Anhang 3
[3] Die Sinkrate von einer hohen Höhe aus, Grafik - sink rate from a high height, graphics: Abschlussbericht, Anhang 3
[4] Excessive ground warning system with the approach over a cliff - Extremfälle beim Bodenwarngerät mit einem Anflug über einer Klippe: Abschlussbericht, Anhang 3

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