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TESTAF

Hintergrund

Die Geschichte des Flugwesens ist eng mit der Geschichte der Zeitmessung verbunden. Mit speziellen Funktionen ausgestattete, am Arm getragene "Fliegeruhren" waren die Hauptzeitmesser der rasanten Entwicklung der Fliegerei im 20. Jahrhundert. Noch heute sind Armband-Fliegeruhren in einigen historischen Flugzeugen das Hauptinstrument zur Zeitmessung; in anderen Fluggeräten dienen sie, auch in Zeiten satellitengestützter Zeitberechnung, als Sekundärsysteme.

Aus der ursprünglich durch konkrete funktionale und technische Anforderungen charakterisierten Fliegeruhr ist mittlerweile jedoch ein beliebiger Begriff geworden. Darunter werden sowohl gewöhnliche Armbanduhren mit mehr oder minder klarem Design als auch technisch anspruchsvolle Armbanduhren mit klassischen fliegeruhrtypischen Merkmalen, wie z.B. unterdrucksicherer Glasbefestigung, gefasst. Eine eindeutige Definition, wie etwa für Taucheruhren (DIN 8306 / ISO 6425), existierte für Fliegeruhren bislang nicht.

Um diese Lücke zu füllen haben das Fluglabor des Fachbereichs Luft- und Raumfahrttechnik der FH Aachen und die Sinn Spezialuhren GmbH in Frankfurt am Main in einem gemeinsamen Projekt den "Technischen Standard Fliegeruhren" (kurz "TESTAF") entwickelt. Damit wird erstmals ein eindeutiger technisch-funktionaler Anforderungskatalog vorgelegt, der feststellt, welche Anforderungen Armband-Fliegeruhren mit analoger Zeitanzeige beim institutionellen, professionellen und zivilen Flugbetrieb nach Sicht- bzw. Instrumentenflugregeln heute erfüllen müssen.

Der im Jahre 2012 als wissenschaftliche Publikation der FH Aachen veröffentlichte TESTAF bildet die Grundlage der von Sinn Spezialuhren angestoßenen und aktuell stattfindenden Erarbeitung der neuen DIN 8330 Fliegeruhren.

 

 

Projektpartner

Für das TESTAF-Projekt haben sich zwei Hauptpartner zusammengefunden, deren Philosophien sich gleichen und deren Erfahrungen sich ideal ergänzen: Aufbauend auf einer langen Tradition der Entwicklung und des Testens von Messtechnik in der Luftfahrt hat sich an der FH Aachen eine einzigartige Verbindung von ausgeprägter Praxisorientierung und ingenieurwissenschaftlicher Fliegerei etabliert. Als eine von wenigen deutschen Hochschulen verfügt sie über eigene Forschungsflugzeuge sowie ein Fluglabor. Heute zählt die FH Aachen zu den führenden europäischen Ausbildungs- und Forschungseinrichtungen in der Aviatik.

Die Anfänge und die Tradition von Sinn Spezialuhren liegen in der Herstellung von Fliegeruhren und Borduhren. Die "Ingenieursmarke" Sinn steht seit vielen Jahren für innovative Technologie in der Entwicklung und dem Bau von Spezialuhren für besondere Einsätze, wie z.B. den durch den germanischen Lloyd nach der europäischen Tauchgerätenorm zertifizierten Taucheruhren. Das Selbstverständnis von Sinn ist es, dem Kunden authentische Produkte anzubieten, die nachgewiesenermaßen halten, was sie versprechen. Heute ist Sinn weltweit einer der führenden innovativen Uhrenhersteller.

Einen weiteren wichtigen begleitenden und unterstützenden Beitrag leistete der bekannte Hubschrauberhersteller Airbus Helicopters (früher: Eurocopter). Airbus Helicopters ist der weltweit führende Hersteller von nicht-militärischen Hubschraubern und u.a. der Hauptlieferant für die europäischen Flugrettungsorganisationen.

Die wissenschaftliche Projektkoordination lag in den Händen von Dr. Martin Hoch. Des Weiteren wirkten einzelne Experten zahlreicher Firmen und Institutionen an den verschiedenen Phasen des Projekts mit. Zu nennen sind insbesondere: ADAC Luftfahrt Technik GmbH, Bonn-Hangelar; ADAC Luftrettungszentrum Aachen; Simulatorzentrum ADAC HEMS Academy GmbH, Bonn-Hangelar; Fachhochschule Osnabrück; ISP-Aachen Ingenieurgesellschaft für Sensortechnik und Prozessautomation mbH; RC Tritec AG, Teufen, Schweiz; Westflug Aachen Luftfahrt GmbH & Co. KG sowie W. Ludolph GmbH & Co. KG, Bremerhaven;

Ihnen allen gilt der Dank des Projektteams.

Praxistest bei Eurocopter (heute: Airbus Helicopters) im Jahre 2012

Vorgehensweise

Messpunkteraster für Magnetfeldmessung

Am Anfang des gemeinsamen Forschungsprojekts stand die detaillierte und mehrfache Befragung von über 20 Piloten der verschiedenen wichtigsten Fluggeräteklassen, von Großraumjets über Hubschrauber, Kunst- und Sportflugzeuge bis hin zu Segelflugzeugen. Dadurch sollte sichergestellt werden, dass der TESTAF nicht nur den physikalischen Herausforderungen des Flugbetriebs sowie den einschlägigen Normen und Vorschriften genügt, sondern auch die funktionalen und praktischen Anforderungen der Flugzeugführer im Alltagsbetrieb erfüllt. Aus dieser Befragung gewonnene und im TESTAF berücksichtigte Ergebnisse sind beispielsweise die Funktionskontrolle durch einen permanent mitlaufenden Sekundenzeiger, die taktile Rückmeldung von Bedienelementen auch ohne Blickkontakt, die weitestgehende Vermeidung von blendenden Lichtreflexionen, eine durch möglichst wenig hervorstehende Teile charakterisierte Formgebung und nicht zuletzt eine besonders sichere Bandbefestigung.

Im Rahmen des Forschungsprojekts wurden umfangreiche Experimente und Messungen durchgeführt: Es wurden Magnetfelder in Fluggeräten analysiert, um zu erforschen, welchen magnetischen Belastungen Uhren im Flugbetrieb tatsächlich ausgesetzt sind. Umgekehrt wurde aber auch – zum ersten Mal bei Fliegeruhren – die mögliche nachteilige Auswirkung der metallischen Teile einer Armbanduhr auf die Avionik und insbesondere den magnetischen Notkompass als empfindlichstes der vorgeschriebenen Fluginstrumente eines Fluggeräts, gemessen. Auch die Widerstandsfähigkeit gegen flugbetriebstypische und z.T. hochgradig aggressive Substanzen, wie etwa Hydraulikflüssigkeiten, Treibstoffe und Enteisungsmittel, gehört zu den Leistungsanforderungen des TESTAF. Für den Unterdruck in großen Höhen wurde nicht nur die Anforderung eines maximalen Unterdrucks formuliert, sondern auch berücksichtigt, dass eine Uhr in den Revisionsintervallen einen solchen Druckwechsel mehrhundertfach oder sogar mehrtausendfach durchlaufen muss – eine konsequente und rigorose Forderung, die nicht einmal in der mit ähnlichen Herausforderungen befassten Taucheruhrnorm abgebildet ist.

Des Weiteren wurden die vorhandenen uhren- und luftfahrtspezifischen Normen und Vorschriften gesichtet und in ihrer Anwendbarkeit auf den TESTAF überprüft. So beinhaltet der TESTAF dieselben funktionalen Anforderungen an eine Uhr, wie sie von den amerikanischen, europäischen bzw. deutschen Luftfahrtbehörden für in Fluggeräten vorhandene Systeme zur Zeitmessung vorgeschrieben sind. Die Funktionsfähigkeit über einen besonders großen Temperaturbereich und die Fähigkeit, einen raschen Temperaturwechsel aushalten zu können (z.B. bei plötzlichem Druckabfall) entsprechen den europäischen Vorschriften für Cockpitinstrumente in der Luftfahrt.

Abschließend wurde die Validierung der TESTAF-Projektergebnisse durch Eurocopter (heute: Airbus Helicopters) unterstützt. Durch die Partnerschaft mit Eurocopter war es  möglich, bei der Extremflugerprobung des neuesten Hochleistungshubschraubers EC145T2, der speziell für den Einsatz in großen Höhen (z.B. Bergrettung mit Rettungswinde) leistungsgesteigert wurde, umfangreiche, begleitende Untersuchungen zu Fliegeruhren und zum TESTAF-Projekt durchzuführen und die Projektergebnisse im Einzelnen zu überprüfen. Aufgrund der im Praxistest gewonnenen Erkenntnisse wurden einzelne Bestimmungen des TESTAF in Details noch einmal verändert.

Die Anforderungen des TESTAF

Die Einhaltung des "Technischen Standards Fliegeruhren" (TESTAF) gibt dem Benutzer die Sicherheit, dass die so ausgewiesene Fliegeruhr:

  • die einschlägigen funktionalen, technisch-physikalischen und normativen Anforderungen an Zeitmessvorrichtungen in den verschiedenen Fluggeräteklassen erfüllt;
  • es dem Luftfahrzeugführer ermöglicht, die für die Durchführung des Fluges erforderlichen zeitabhängigen Flugmanöver zu planen und durchzuführen, und auf diese Weise die in Fluggeräten vorgeschriebenen bzw. vorhandenen Einrichtungen zur Zeitmessung in vollem Umfang zu ersetzen;
  • durch die physikalischen Belastungen des regulären Flugbetriebs sowie durch unerwartete Störungen desselben in ihrer Funktionalität nicht eingeschränkt wird und sie unter allen Bedingungen leicht und sicher bedienbar und ablesbar ist;
  • kein Risikopotenzial für Besatzungsmitglieder, andere Instrumente oder das Fluggerät darstellt.

Übersicht über die Anforderungen des TESTAF (Kurzfassung):

1. Funktionalität

  • Erforderliche Funktionen für Sicht- bzw. Instrumentenflug
  • Ablesbarkeit bei Tag und Nacht
  • Sicherstellung der Bedienbarkeit
  • Ganggenauigkeit und Gangreserve

 

2. Widerstandsfähigkeit gegen äußere Belastungen

  • Absoluter und zyklisch wechselnder Umgebungsdruck
  • Operativer Temperaturbereich und rascher Temperaturwechsel
  • Stoß- und Schlagsicherheit, G-Belastungen und Vibrationen
  • Wasserdichtheit
  • Beständigkeit gegen flugbetriebstypische Flüssigkeiten
  • Auswirkungen von Magnetfeldern auf die Uhr

 

3. Sicherheit und Kompatibilität

  • Auswirkungen der magnetischen Signatur der Uhr auf den Notkompass
  • Vermeidung von Reflexionen (Blendwirkung)
  • Besondere Formgebung
  • Sichere Bandbefestigung
Beständigkeitsprüfung von Uhrenkomponenten gegen flugbetriebstypische Flüssigkeiten