Krom landen op de automatische piloot; Nieuwe standaard met microgolven verdeelt burgerluchtvaart

Het systeem van radiogolven dat vliegtuigen veilig laat landen is dringend aan vervanging toe. In afwachting van een nieuwe wereldstandaard plaatst Schiphol alvast een vervangende installatie.

ZELFS WANNEER MIST de landingsbaan voor de bemanning volledig onzichtbaar maakt, kan een modern vliegtuig veilig landen. Het systeem dat daarvoor wereldwijd zorg draagt, heet Instrument Landing System (ILS). Het werkt met twee gerichte bundels radiogolven. Aan het begin van de landingsbaan zendt een antenne een vlakke bundel radiogolven onder een hoek van drie graden met de bodem de lucht in. Hiermee bepaalt het naderende vliegtuig zijn koers naar beneden, de zogenoemde glide slope. Aan het eind van de landingsbaan zendt een tweede antenne, de localizer, een verticale bundel uit die bepaalt welke horizontale richting het vliegtuig moet aanhouden. Als de automatische piloot bij het landen het vliegtuig op het kruispunt van deze twee golvenbundels richt, komt het toestel precies aan het begin van de landingsbaan uit.

Toch voldoet het ILS steeds minder aan de eisen van het hedendaagse vliegverkeer. Om te beginnen zijn er voor localizers maar 40 frequenties beschikbaar. Luchthavens die van hetzelfde kanaal gebruik willen maken moeten ver uiteen liggen, wat in dichtbevolkte gebieden niet altijd het geval is. Een tweede bezwaar is het multipad-probleem. Radiogolven kunnen weerkaatst worden, door gebouwen bijvoorbeeld, en de ILS-ontvanger aan boord van het vliegtuig kan een weerkaatste bundel voor de echte houden, waardoor het toestel een verkeerde approach inzet. Voldoet de installatie van een landingsbaan (vanwege reflecties door nieuwe bebouwing of aanwezige hijskranen) niet meer aan de eisen, dan mag deze niet meer gebruikt worden bij beperkt zicht. Ter geruststelling: mocht een vliegtuig alsnog op een 'vals pad' terecht komen, dan wordt dat altijd op tijd herkend. Vaak is het wel nodig een nieuwe nadering te maken, en dat kost tijd, brandstof en de waardering van de passagiers.

Ook vliegtuigen die in de buurt van de baan staan te wachten op toestemming om op te stijgen, kunnen voor misleidende weerkaatsingen van de lLS-radiobundels zorgen. Bij dichte mist zijn er op Schiphol gebieden waar vliegtuigen om die reden niet mogen stilstaan, wat de capaciteit van de luchthaven nadelig beïnvloedt. Van vliegtuigen in de lucht ondervindt het ILS eveneens last. Een landend toestel verstoort de ontvangst van de ILS-golven voor het vliegtuig erachter. Bij mist kan er daardoor maar eens in de vijf minuten een toestel landen, in plaats van elke twee.

In 1984 besloot de International Civil Aviation Organisation daarom per 1998 het ILS te vervangen. De ICAO is een afdeling van de Verenigde Naties waarin alle Rijksluchtvaartdiensten ter wereld samen de regels en veiligheidseisen van de burgerluchtvaart bepalen. Zo eist de ICAO voor automatische landingssystemen een foutscore van 10 of minder, wat betekent dat bij minder dan één op de miljard landingen iets aan de hand mag gaan. Voordat die certificatie toegekend kan worden, is vaak jaren testvliegen nodig.

De nieuwe wereldstandaard die de ICAO voorstelt is het Microwave Landing System (MLS). Ook dat werkt met een horizontale en een verticale bundel radiogolven, maar er is één groot verschil: de antennes van het MLS zenden niet in één vaste richting uit maar de bundels bewegen in hoog tempo (iedere 0,075 seconde) heen en weer. De azimut-antenne aan het eind van de baan (te vergelijken met de localizer van het ILS) bestrijkt zo een hoek van 90 graden, de bundel van de elevation-antenne (glide slope in het ILS) aan het begin van de baan beweegt over een hoek van ten minste 7,5 graden. Het naderende vliegtuig volgt de juiste koers door bij te houden hoeveel tijd er verloopt tussen de ontvangst van de azimut-bundel op de heen- en terugweg van een zwiep. Met de op en neer bewegende bundel van de elevation-antenne kan op dezelfde wijze bepaald worden of de glide slope in orde is.

Het MLS werkt met een kortere golflengte, waardoor de gebruikte bundels nauwkeuriger te richten zijn dan die van het ILS. Omdat ze bewegen zijn eventuele reflecties sporadisch en uiteenlopend, dus geven ze nooit doorlopend een verkeerde richting aan. Er kan dus dichter op elkaar worden gevlogen, zodat de capaciteit van de luchthaven ook bij slecht weer is gewaarborgd. Verder is voor het MLS een groot aantal kanalen ingeruimd, zodat ook die beperking van ILS op dit nieuwe systeem niet van toepassing is. Ten slotte heeft het grote gebied dat het MLS bestrijkt als voordeel dat het in principe mogelijk is een nadering te programmeren die geen rechte lijn volgt, maar bijvoorbeeld met een flauwe bocht voor de baan uitkomt. Door aanvliegroutes op deze manier te verleggen kan geluidshinder op de grond worden beperkt.

INTERFERENTIE

Het besluit tot omschakeling op MLS deed het verbond van commerciële radio-exploitanten, de International Telegraphy Union (ITU), al direct in 1984 in actie komen. De ITU vroeg om het vrijgeven van de frequenties tussen 107 en 108 MHz (bovenaan de FM-band). De localizer van het ILS bedient zich van kanalen tussen 108,1 en 111,9 Mhz, en als daar een sterke omroepzender vlak naast zit, is de kans op interferentie groot. Met het besluit het ILS per 1998 af te schaffen, zou deze frequentieruimte vrijkomen. De ITU kreeg wat zij vroeg. Met andere woorden: vanaf 1998 ondervindt het ILS mogelijk hinder van radiozenders.

Er is echter een probleem. De ICAO-beslissing van 1984 blijkt een zeer voorbarige te zijn geweest: MLS wordt op het ogenblik allerminst wereldwijd ingevoerd. Niet alleen heeft het ontwikkelen van de MLS-apparatuur veel tijd gevergd, ook blijkt het systeem voor de meeste landen te duur. De komst van GPS, het Global Positioning System op basis van satellieten, heeft de onzekerheid versterkt. Het Amerikaanse leger boekte er tijdens de Golfoorlog in 1991 uitstekende resultaten mee en toepassing in de burgerluchtvaart werd mogelijk geacht. In 1994 werd om die reden verdere ontwikkeling van het MLS zelfs door de Amerikanen stopgezet. Maar waar het in de burgerluchtvaart om draait is certificering: ook met 400 passagiers aan boord en een afgeplakte cockpit moet een systeem aantoonbaar betrouwbaar zijn. Voor het ILS kostte dat indertijd 20 jaar en het MLS, in ontwikkeling sinds 1972, is nu pas zover. Of GPS het hoogste veiligheidsniveau ooit haalt is de vraag. Omdat het inschattingsfouten maakt tot 300 meter, moet voor een naderings- en landingssysteem de onnauwkeurigheid locaal gecorrigeerd worden.

NUL METER ZICHT

Gevolg van deze perikelen is dat het ILS tot 2010 gehandhaafd mag blijven, wellicht zelfs langer. Wel krijgen de ILS-ontvangers aan boord van de vliegtuigen filters die ze FM-immuun moeten maken. In de Verenigde Staten zijn 34 vliegvelden uitgerust met een operationeel MLS met certificering voor landen met meer dan 550 meter zicht, besteld vóór 1994. In München en op London Stansted staat een MLS-proefopstelling, waarvan de werking gecontroleerd wordt door vliegtuigen die aan het landen zijn met behulp van ILS. Daarnaast gaat de GPS-ontwikkeling door. Tot nu toe is het grootste succes het navigeren met satellieten van de langste lijndienst ter wereld: Chicago-Hong Kong non-stop in 15 uur en 55 minuten. Maar over de vraag of er ooit een naderingssysteem bij nul meter zicht op basis van GPS gaat komen, lopen de meningen van de experts zeer uiteen.

De opstelling van de Amerikanen heeft ook een politieke achtergrond. Het GPS is niet meer van het Pentagon alleen: president Clinton heeft een commissie in het leven geroepen die zich met de exploitatie van het systeem bezig zal houden. Hiermee heeft hij ervoor gezorgd dat de militairen het systeem niet zomaar kunnen uitzetten, waarmee de weg vrij is voor Amerika als wereldleider op het gebied van navigatie: iedereen aan het GPS. Daarnaast is voor de Amerikanen de noodzaak van installaties bij weinig of geen zicht nauwelijks aanwezig. Negentig procent van de landingen met beperkt zicht doet zich voor in West-Europa, met name op de vliegvelden van Londen, Amsterdam, Parijs, Milaan en Frankfurt. Geen enkel Northwest-toestel, partner van de KLM, is bijvoorbeeld in staat bij nul meter zicht te landen. Weliswaar hebben de nieuwste toestellen standaard de apparatuur aan boord, maar de bemanning is niet bevoegd er mee om te gaan en zo nodig wordt er uitgeweken. De KLM-toestellen zelf beschikken alle wel over de benodigde apparatuur.

Toch gaat Schiphol de eerste helft van volgend jaar over tot plaatsing van MLS-installaties op twee banen: de Kaagbaan en de Aalsmeerbaan. Het MLS zal na een testperiode van enkele weken certificering voor landen met meer dan 550 meter zicht krijgen, blind landen met het systeem zal naar verwachting na 18 maanden officieel mogelijk zijn. Meer dan 60 procent van de klanten (KLM, KLM-Cityhopper, British Airways, British Midland, Air UK) is geïnteresseerd in gebruik van een MLS op Schiphol, ook al omdat de grootschalige bebouwing van de laatste jaren nabij het vliegveld het functioneren van ILS parten speelt. Zo mag er op een van de banen al niet meer blind worden geland.

Met de komst van MLS zal er ook in de toekomst niet uitgeweken hoeven worden, of langdurig rondgecirkeld, en blijft de capaciteit van Schiphol onaangetast. Dat wil zeggen: voor de KLM-vliegtuigen die met het systeem zijn uitgerust. Volgens sommigen is het een investering in bij voorbaat achterhaalde techniek, maar Schiphol zegt zich niet te kunnen permitteren langer met een opvolger van het ILS te wachten.