Oft überschätzt: Die Leistung des Auges
Dies ist ein Artikel aus dem Aerokurier, geschrieben von Gerhart Berwanger, dem langjährigen Leiter der Segelflugschule Oerlinghausen. Die hier festgestellten Grundsätze haben in keiner Weise an Aktualität verloren.
“Sehen und gesehen werden” ist der simple Grundsatz zur Vermeidung von Zusammenstößen im Sichtflugverkehr. Dass dies nicht immer so einfach funktioniert, zeigt die erschreckende Unfallstatistik des vergangenen Jahres. Deshalb soll hier einmal aufgezeigt worden, was wir überhaupt sehen können, wo die Grenzen des Sehens liegen und um das richtige Verhalten.
Musste Günter Grönhoff aus seinem Fafnir noch durch seitliche Löcher im Sperrholz spähen, so bieten die modernen Segelflugzeuge geradezu einen Panoramablick. Damit ist nicht nur eine Rundum-Luftraumbeobachtung möglich, auch das Seherlebnis der weiten Landschaft aus der Vogelperspektive erschließt sich dem Piloten in seiner ganzen Schönheit.
Aber sehen wir wirklich wie ein Vogel? Erkennen wir wirklich alle Gefahren richtig und rechtzeitig, die sich uns in diesem weiten Blickfeld nähern? Wie könnte es dann noch zu Zusammenstößen kommen?
Wohl jeder Vielflieger kann von Schrecksekunden berichten, in denen er plötzlich ein anderes Flugzeug sah, dessen Annäherung er nicht wahrgenommen hatte, obwohl es nicht aus dem vielzitierten “toten Winkel” kam. Es ist eben einfach nicht wahr, dass wir ständig ein vollkommenes, farbiges, räumliches, kontrast- und konturenscharfes weitwinkliges Bild aufnehmen und verwerten. Wir haben allerdings den Eindruck, dass das so ist und das ist ein Irrtum, der gefährlich werden kann.
Sehen ist ein höchst komplexer Vorgang, der sich in erster Linie nicht im Auge, sondern im Gehirn abspielt. Wir sehen nicht mit den Augen, sondern durch die Augen. Diese Leistung unseres Gehirns muss erlernt und eingeübt werden. Das geschieht in frühester Kindheit. Aber für jede neue Lebenssituation muss nachgelernt werden, und das gilt ganz besonders dann, wenn sich so völlig neue Perspektiven eröffnen wie beim Fliegen.
Es lohnt sich deswegen für jeden Flieger, sich mit dem komplizierten Vorgang der visuellen Wahrnehmung näher zu beschäftigen und ihn verstehen zu lernen.
Die Augen entsprechen einer Stereokamera. Die durch Verdicken oder Verdünnen verstellbare Linse können wir bei kurzen Entfernungen genau einstellen und erhalten eine scharfe Abbildung auf der Netzhaut. Neben dem Ausrichten des ganzen “Kameraapparates” durch Kopfbewegung, vergleichbar dem Kameraschwenk des Fotografen, erlauben die Augenmuskeln zusätzlich schnelle kleine Bewegungen, sichtbar als Pupillenbewegung. Warum ist sie notwendig?
Die Netzhaut ist nicht gleichmäßig aufgebaut, sondern hat eine unterschiedlich dichte Anordnung der lichtempfindlichen Nervenzellen. Es gibt zwei Arten von Rezeptoren: die farbempfindlichen Zäpfchen und die nur hell-dunkel-empfindlichen Stäbchen. Im Zentrum sind überwiegend Zäpfchen angeordnet, die Stäbchen nehmen zum Rand hin zu. Zäpfchen brauchen starke Lichtreize, deswegen erkennen wir in der Dämmerung weniger Farben, in der Nacht sind nur Hell-Dunkel-Unterschiede sichtbar. Im Zentrum, dem sogenannten “gelben Fleck”, sind die Zäpfchen besonders dicht angeordnet und es gibt keine Stäbchen.
Die Mitte unseres Blickfeldes ist nachtblind und am Rande sind wir farbschwach. Wo die Sehnerven gebündelt durch die Augenrückwand geführt werden, gibt es keine Rezeptoren, wir haben einen blinden Fleck – wir sehen dort nichts.
Aber noch nicht genug der Unvollkommenheit. Nur im gelben Fleck meldet jede einzelne Sehzelle über eine Nervenfaser ihre Information an das Gehirn. Weiter außen sind immer mehr Sehzellen zu einer Nervenleitung zusammengeschaltet. Nur im Zentrum wird größte Sehschärfe erreicht. Am Rand nimmt die “Korngröße des Films” zu, das Bild wird unschärfer.
Scharf sehen zu können, scheint uns die wichtigste Fähigkeit unseres Auges zu sein. Der Fliegerarzt prüft sie anhand von Buchstabentafeln. Die Sehschärfe ist gut, wenn wir Buchstaben unter einem Winkel von fünf Bogenminuten mit einer Strichstärke von einer Bogenminute sicher erkennen können. Krankheit oder Alter vermindern die Sehschärfe. Darauf soll hier nicht weiter eingegangen werden.
Unbewusst lassen wir die Pupillen rastlos wandern
Die beste Sehschärfe gibt es nur im Zentrum des Blickfeldes, in einem Bereich, der etwa dem Strahl einer Taschenlampe entspricht: Wir müssen schon hinsehen, wenn wir scharf sehen wollen. Rundherum ist alles unscharf, verschwommen, farblos.
Wie kommt es aber, dass wir das gar nicht als Mangel empfinden, sondern den Eindruck haben, unsere gesamte Umgebung als konturenscharfes Bild aufzunehmen?
Folgt man der Bewegung unserer Pupillen, so stellen wir fest, dass die Augen rastlos wandern, sich ständig unregelmäßig, völlig unsystematisch bewegen. Nur durch die Zusammensetzung einer Unzahl kleiner, scharfer Bilder wird in unserem Sehgehirn das kontrastscharfe Gesamtbild erzeugt. Auch die aufgenommenen Farbinformationen werden gespeichert und wieder beigemischt, so dass für uns auch die Farbschwäche im Randbereich nicht erkennbar ist.
Beim Sehen spielt also offenbar nicht nur die Qualität der “Kamera” eine Rolle, sondern auch die “Kameraführung” und die Verarbeitung der aufgenommenen Lichtinformationen im angeschlossenen “Computer”, unserem Gehirn.
Das geschieht in zwei Verarbeitungsstufen im Zwischenhirn und Grosshirn. Die Vorauswertung im Zwischenhirn sorgt dafür, dass nur die für uns wichtigen Bildinformationen zur Endverarbeitung ins Grosshirn weitergegeben werden. Diese Ausfilterung ist ein erlernter und trainierbarer Vorgang. Auch die Blicksteuerung erfolgt reflexartig unter Kontrolle des Zwischenhirns. Es führt den Blick stets zu den wichtigen Informationen. Die Augen irren also durchaus nicht unsystematisch umher, sondern werden sehr konsequent so geführt, dass sehr schnell ein Gesamtbild mit allen wichtigen Informationen entsteht. Diese “chaotische” Blickführung ist höchst effizient und jedem systematischen Abtasten, dem in der Technik üblichen “Scannen” haushoch überlegen. Wir müssen aber gelernt oder erfahren haben, was wichtig oder unwichtig ist.
Dass Blickführung erlernt oder eingeübt werden muss, ist in der Flugausbildung von größter Bedeutung. Untersuchungen im Straßenverkehr haben gezeigt, dass der Fahrschüler einen “Stotterblick” hat. Er steuert sein Auge noch nicht reflexartig zu allen wichtigen Informationen, sondern hält sich zu lange an einem einzelnen Punkt fest, um dann unsicher weiter zu springen und dort zu verharren.
Das Bild zeigt die Blickführung eines unerfahrenen Flugschülers. Er beachtet zunächst den rechts liegenden Flugplatz, springt auf Mahnung seines Fluglehrers zum Horizont, verharrt. dort, ohne den Luftraum weiter zu beobachten, springt dann zu dem rechts fliegenden Segelflugzeug, und auf den Hinweis” Fahrt!” lenkt er den Blick auf das Instrumentenbrett und bleibt nun am Fahrtmesser kleben. Hier wird sein Sehgehirn noch kein wirklich gutes Gesamtbild mit allen für ihn wichtigen Informationen zusammensetzen können. Dieser Flugschüler sieht wie durch eine Röhre immer nur einen einzelnen Sachverhalt.
Erst mit zunehmender Erfahrung bildet sich der dynamisch gleitende Blick des erfahrenen Fliegers heraus, wie er im nächsten Bild dargestellt ist. Ohne die Blickführung bewusst zu steuern, gleitet das Auge über alle wichtigen Erscheinungen im Landschaftsbild, im Luftraum, im Wettergeschehen und bezieht auch das Instrumentenbrett mit ein, ohne ständig darauf zu verharren. Entspannt nimmt der Pilot ein umfassendes Bild seiner Umwelt auf.
Die ständige Blickwanderung bedeutet nicht nur Pupillen-, sondern auch Kopfbewegung. Man kann aus dem hinteren Sitz beobachten, wie der erfahrene Pilot den Kopf in kurzen Abständen, anscheinend systemlos, ruckartig leicht bewegt. Beim Anfänger fehlt das, er muss es noch lernen. Ermüdung, Krankheit und Alter können diese Fähigkeit stark beeinträchtigen, kritische Selbstbeobachtung ist angezeigt. Die größte Leistung unseres Sehens vollzieht sich aber weder im Auge noch im Zwischenhirn, sondern in der Großhirnrinde. Ein Quadratmillimeter Netzhaut wird etwa von 10.000 Quadratmillimetern Großhirnrinde “bedient”. Die Leistung dieses “Videocomputers” kann hier nur an einigen für den Flieger wichtigen Beispielen verdeutlicht werden.
Um die aufgenommene Information richtig zu interpretieren, das Gesehene zu erkennen, ist es notwendig, die Wahrnehmung mit
Bekanntem zu vergleichen, mit früheren Wahrnehmungen, die wir uns gemerkt haben. Nun wird aber praktisch nie exakt das gleiche Bild in Größe, Farbe und Lage nochmals vor uns erscheinen. Deswegen haben wir die Fähigkeit entwickelt, Grundstrukturen der wahrgenommenen Gegenstände zu erkennen und wiederzuerkennen. Am deutlichsten wird das am Beispiel des Schriftlesens. Der Abc-Schütze kann mit Mühe den Druckbuchstaben U vom V unterscheiden, der Erwachsene hat sich die Grundstrukturen so eingeprägt, dass er selbst unterschiedlichste Handschriften noch problemlos lesen kann. Diese Fähigkeit der “Gestalterkennung” ist noch von keinem Computer erreicht. Probleme gibt es, wenn die aufgenommene Information nicht ausreicht und deswegen falsch interpretiert wird.
Decken Sie im Bild zunächst die beiden unteren Flugzeuge ab und betrachten Sie nur den oberen Schattenriss. Wir erkennen unschwer ein Segelflugzeug. Fliegt es auf Sie zu oder von Ihnen weg? Die richtige Beurteilung kann lebensentscheidend sein. Dazu brauchen wir mehr Informationen. Im unteren Teil sind beide Varianten dargestellt, sie unterscheiden sich durch die Schattenverteilung. Für die richtige Interpretation sind also oft kleinste zusätzliche Informationen wichtig. Das aber ist nur durch ausreichend scharfes Sehen möglich. Die Fähigkeit der Gestalterkennung wird durch Seherfahrung entwickelt und kann durch bewusstes Sehen ständig verbessert werden.
Beim Erkennen anderer Luftfahrzeuge vor “tarnendem Hintergrund” ist diese Fähigkeit besonders gefragt. Weiße Segelflugzeuge vor der Fels- und Schneelandschaft des Hochgebirges sind dafür ein Beispiel. Der erfahrene Gebirgsflieger wird sie eher sehen als der Alpenneuling.
Ein Superweitwinkel
Das Sehfeld des menschlichen Auges umfasst einen Winkel von etwa 210 Grad, jedoch nur der mittlere Teil, etwa 60 Grad, wird von beiden Augen gesehen. Nur hier findet das durch die Augenbewegung, die Blickführung gelenkte, zentrierte Scharfsehen statt.
Außen im peripheren Sehfeld sehen wir nur mit je einem Auge. Die Netzhaut liefert hier kein scharfes Bild, sondern verschwommene optische Informationen. Aber dieser Bereich ist dem Zentrum in einer Beziehung wesentlich überlegen. Wir können Bewegungen im peripheren Blickfeld besser und sicherer erkennen. Wie kommt das? Die Nervenfasern mehrerer Sehzellen werden zusammengeführt. Ein sehr schwacher Lichtreiz oder eine leichte Reizveränderung, ausgelöst durch eine Bewegung, reicht vielleicht nicht aus, um einen so starken Impuls in den Nervenstrang zu geben, dass dieser weitergeleitet wird. So gehen schwache Impulsänderungen im zentralen Bereich verloren. Im peripheren Bereich addieren sie sich beim Zusammenlaufen in einem Nervenstrang zu einem stärkeren Impuls, der weitergeleitet wird. Die Bündelung der Sehnerven im peripheren Bereich führt also zwar zu einer Unschärfe des Bildes, aber zu der Fähigkeit, auch schwächste Änderungen wahrzunehmen.
Dies ist ein wichtiger natürlicher Schutzmechanismus, entwickelt In grauer Vorzeit, als es noch notwendig, war, das sich anschleichende Raubtier rechtzeitig zu sehen. Das periphere Auge meldet eine Bewegung, das Zwischenhirn erkennt sie als wichtig, die Blickführung wird reflexartig auf die Bewegung gelenkt mit scharfem Blick wird die Gefahr erkannt. Dieser Ablauf sitzt so in uns, dass wir uns kaum dagegen wehren können, wir sollten es auch nicht.
Im Gegenteil, gerade als Flieger müssen wir diese Fähigkeit des peripheren Sehens, der Gefahrerkennung aus dem gesamten Blickfeld hoch schätzen und wenn möglich entwickeln und unterstützen.
Beide Augen geben uns zusammen das weite Blickfeld, das für die rechtzeitige Erkennung von Gefahren so wichtig ist. Benötigen wir aber nicht auch beide Augen, um räumlich zu sehen, um unsere Bewegung im dreidimensionalen Raum richtig aufzunehmen? Das ist keineswegs so.
Nur auf kurze Entfernungen, maximal einhundert Meter, sehen wir räumlich nach dem stereoskopischen Prinzip durch die Unterschiede der von beiden Augen aufgenommenen Bilder. Das spielt in der Fliegerei allenfalls eine Rolle innerhalb des Cockpits.
Die Raumwahrnehmung des Piloten funktioniert in erster Linie nach dem perspektivischen Prinzip. Nahe Gegenstände sind groß, entfernte klein. Beispiel: Telegrafenmasten – Linien laufen in der Ferne aufeinander zu. Beispiel: Bahngleise – entfernte Gegenstände werden von den näheren verdeckt. Beispiel: Wolkenhimmel – das perspektivisch-räumliche Sehen ist wie die Gestalterkennung also in erster Linie ein Ergebnis der Seherfahrung, des lebenslangen Lernens. Räumliche Lage der Anflugbahn, Bahnneigung und seitliche Ablage zur Grundlinie erkennt der erfahrene Pilot sicher; der Anfänger hat damit seine Schwierigkeiten. Er muss noch Seherfahrung sammeln und speichern. Das ist mit dem weiten Blickfeld zweier Augen sehr viel einfacher. Die Umsetzung der Erfahrung kann dann auch mit einem Auge erfolgen, denn wir müssen ja nicht stereoskopisch sehen. Verständlich also, dass der Einäugige nicht zur Flugausbildung zugelassen wird, während der erfahrene Pilot, der ein Auge verliert, flugtauglich bleibt.
Sehen – die wichtigste Wahrnehmung des Piloten – ist ein vielschichtiger, ein faszinierender Vorgang. Nun soll auf die Analyse konkreter Situationen und auf praktische Nutzanwendungen eingegangen werden:
“Beide Piloten gaben an, bis zum Zusammenstoß das andere Flugzeug nicht gesehen zu haben.” Solche oder ähnliche Formulierungen sind in den meisten Unfallberichten über Zusammenstöße zwischen Luftfahrzeugen zu lesen, wenn sie glimpflich verlaufen sind und die Piloten nach dem Ereignis noch befragt werden konnten.”
War der andere Flieger vor dem Zusammenstoß wirklich nicht zu sehen, oder wurde er nur nicht wahrgenommen, obwohl er sich deutlich sichtbar im Blickfeld befand? Das ist kaum vorzustellen, denn wir sind ja daran gewöhnt, mit unseren wachen Fliegeraugen alles wahrzunehmen, was da fleucht und kreucht. In manchen Situationen ist es allerdings leicht, sich zu übersehen. bisher wurde denn auch das Vertrauen in die enorme Zuverlässigkeit unseres Sehens schon relativiert, nun soll versucht werden, aus der Beschreibung konkreter Situationen Nutzanwendung daraus zu ziehen.
Wie wichtig es zur Vermeidung von Zusammenstößen ist, andere Flugzeuge richtig und rechtzeitig zu sehen, soll anhand einiger typischer Bewegungsabläufe und deren optischer Auswirkung dargestellt werden. Nebenstehendes Bild zeigt in natürlicher Größe den Ablauf einer Frontalannäherung mit jeweils 100 km/h. Um optisch den richtigen Eindruck zu erhalten, müssen Sie dieses Bild aus einem Meter Entfernung betrachten. 23 Sekunden vor dem Zusammenstoß ist das andere Flugzeug noch so klein, dass es hinter dem Fadenaufkleber verschwinden könnte. Noch sechs Sekunden vor, dem Zusammenprall könnte der Rumpf komplett durch den Fadenaufkleber verdeckt sein. Nur die Tragflächen würden als schmale, weiße Striche ein wenig herausschauen. Bei diesem Bild ist schon erkennbar, dass das sich frontal nähernde Segelflugzeug seine Lage relativ zu unserem geradeaus fliegenden Flugzeug nicht verändert.
Es steht quasi wie angenagelt an immer derselben Stelle der Kabinenhaube und wird zunächst langsam, dann immer schneller größer. Das gilt jedoch für jede geradlinige Annäherung, die ohne Ausweichbewegung zum Zusammenstoß führen würde. Der Frontalzusammenstoß ist freilich ein seltener Sonderfall.
Im rechten Bild sind für Eigengeschwindigkeiten von 100 km/h verschiedene Kollisionskurse aufgezeichnet. Dabei sind jeweils die relative Annäherungsgeschwindigkeit zwischen den beiden Flugzeugen und die Entfernung der beiden Maschinen zehn Sekunden vor der Kollision angegeben. Sehr wichtig ist, dass der Sichtwinkel, unter dem das herannahende Flugzeug aus dem Cockpit des eigenen Flugzeugs gesehen wird, während des gesamten Verlaufs der Annäherung genau gleich bleibt. Das herannahende Flugzeug ist immer unter dem gleichen Winkel, an derselben Stelle der Kabinenhaube zu sehen.
Im nächsten Bild ist das unmaßstäblich dargestellt. Dies gilt auch bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten, Jet und Segelflugzeug, genau dann, wenn Entfernung und Kurs so sind, dass die Maschinen sich in einem Punkt treffen. Das andere Flugzeug “blüht auf” wie eine Eisblume am Kabinenfenster, ohne seine Lage zu verändern.
Andere Flugzeuge, die wir unter stehender Peilung beobachten, sind grundsätzlich auf Kollisionskurs zu uns. Das trifft nur dann nicht zu, wenn sich das andere Flugzeug im genauen Parallelflug mit gleicher Geschwindigkeit oder im exakt konzentrisch gleichsinnigen Kreisflug mit gleicher Winkelgeschwindigkeit befindet.
Betrachten wir im vorletzten Bild einmal die verschiedenen Annäherungsgeschwindigkeiten. Obwohl es mathematisch sofort einleuchtet, ist doch überraschend, dass ein sich mit 60 Grad Kursunterschied von rechts näherndes Flugzeug eine Annäherungsgeschwindigkeit von 100 km/h hat. Das heißt, wir fliegen auf die Kollision mit diesem Flugzeug genauso schnell zu, als ob wir gegen ein festes Hindernis fliegen würden.
Das Flugzeug erscheint im äußeren Bereich unseres Sehfeldes, wenn wir überwiegend geradeaus oder auf das Instrumentenbrett schauen. In diesem Bereich unseres Sehfeldes ist die Sehschärfe gering und wir werden einen relativ unbewegten, langsam “aufblühenden” Gegenstand nicht unbedingt rechtzeitig wahrnehmen. Nur ausreichende Luftraumbeobachtung, nur der dynamisch gleitende Blick kann uns vor dem Zusammenstoß schützen. Hier erkennen wir bereits, wie wichtig das periphere Gesichtsfeld ist und wie nützlich es ist, dass wir im äußeren Sehfeld Bewegungen leichter erkennen als im Zentrum.
Segelflieger stoßen häufiger beim Kreisflug als im Geradeausflug zusammen. Wie das Licht die Motten, so zieht den Segelflieger die Thermik an. Gerade beim Entdecken eines Aufwinds ist die Aufmerksamkeit abgelenkt und der andere, der zur gleichen Zeit denselben Bart entdeckt hat, wird nicht gesehen.
Betrachten wir aus der Unzahl möglicher Kollisionsannäherungen im Kreisflug die in den nächsten Bildern herausgegriffenen Beispiele: Im ersten fliegen zwei Segelflugzeuge aus einem etwa parallelen Flug mit zirka 300 m Horizontalabstand auseinander und erhalten kurz nach dieser Trennung Kontakt zum selben Aufwind. Beide kreisen gegensinnig ein. Vom Moment des Einkreisens (Position 1) haben sie noch 15 Sekunden bis zum Zusammenstoß, wenn sie sich nicht sehen.
Pilot A sieht Pilot B nur, wenn er ihn sucht, wenn er 130 Grad nach schräg hinten schaut. Bei halbwegs aufmerksamer Luftraumbeobachtung erkennt er die Gefahr frühestens in Position 2, B ist dann 90 Grad querab. Beiden verbleiben jetzt noch 11,5 Sekunden. Bis zum Verlust jeglicher Ausweichmöglichkeit in Position 3 vergehen nur noch acht Sekunden.
Kritischer ist die Situation im nächsten Bild.
Zwei Segelflugzeuge begegnen sich ungefähr auf Gegenkurs, jedoch mit rund 400 Meter seitlichem Abstand. Sie erhalten gleichzeitig Aufwindkontakt in Position 1 und kurven gleichsinnig rechts ein. In 15 Sekunden stoßen die Flugzeuge zusammen. Pilot A sieht das andere Segelflugzeug unter 130 Grad schräg hinter sich, wenn er den Kopf dreht und danach sucht. Erst in Position 2 erscheint für ihn das Flugzeug B unter 90 Grad rechts querab, allerdings in Frontalsicht schlecht erkennbar. Sieht er es nicht, so sind es nur noch 7,5 Sekunden bis zum Zusammenstoß. Nach nur vier weiteren Sekunden ist dieser unvermeidbar. Auch in dieser ausweglosen Lage ist Flugzeug B für Pilot A nur im rechten äußeren Blickfeld unter 60 Grad zu sehen. Pilot B hat in diesem Fall deutlich bessere Sichtverhältnisse, aber dürfen wir uns darauf verlassen?
Beide Beispiele zeigen, dass sich die Zusammenstoßgefahr von außen in das Blickfeld schiebt, dass es also keinesfalls genügt, den Luftraum voraus gründlich zu beobachten, sondern dass besonders im äußeren Bereich des Sehfeldes die Gefahren auftauchen.
Man kann das mit vielen weiteren Situationen durchspielen, immer wieder mit gleichem Ergebnis. Die von vorn auftauchende Kollisionsgefahr ist so selten, dass als Grundregel gelten kann: Ein Segelflugzeug, mit dem ich kollidieren kann, erscheint zunächst klein, mit langsamer Bewegung am äußersten Rand meines Blickfeldes.
Dagegen sind wir durch die Besonderheiten des peripheren Sehens aber gut gewappnet. Gefahren, kleine Bewegungen, erkennen wir am Rande des Blickwinkels schnell und sicher. I
Plötzliches Auftauchen bewegter Gegenstände im peripheren Blickfeld führt zu einer Hinlenkung des Blicks. Wir wenden den Kopf, erfassen und erkennen das sich nähernde Flugzeug und können noch rechtzeitig reagieren. Das wird aber erst dann zu einem sicheren und gut funktionierenden Reflex, wenn wir entsprechende Blickfilter für unsere spezielle fliegerische Situation ausgebildet haben. Während des Fluges bewegt sich ja die gesamte Landschaft unter uns und darin zahlreiche Einzelgegenstände, Fahrzeuge, Menschen, Wolkenschatten.
Das Zwischenhirn muss gelernt haben, nur die für uns wichtigen Bewegungen im Luftraum auszufiltern und die Blickführung darauf auszurichten. Durch ständige, bewusste Übung können diese unbewussten Mechanismen ausgeprägt, verbessert und erhalten werden.
Welche Möglichkeiten hat der Fluglehrer, seine Schüler bei der Entwicklung des richtigen fliegerischen Sehens zu unterstützen? Er muss seine Fähigkeit zur Gestalterkennung speziell für fliegerische Zwecke weiterentwickeln, er muss ihn unterstützen bei der Entwicklung der beim Fliegen notwendigen Blick- und Bewegungsfilter und ihm zu einer ruhigen, dynamischen Blickführung verhelfen. Als zusätzliche Schwierigkeit im Segelflug erweist sich, dass der Fluglehrer nicht sieht, wohin sein Schüler schaut. Die Tandem-Sitzanordnung erlaubt ja nur die Verbindung über das gesprochene Wort, und so muss auch auf diesem Weg die Blickschulung erfolgen, indem der Lehrer sich bemüht, seinen fliegerisch geschulten Blick dem Schüler zu vermitteln. Das kann letztlich nur durch ständiges unermüdliches Hinweisen geschehen. Der Lehrer sagt, was er sieht, wo er hinschaut, und der Schüler bestätigt, dass er das Gleiche sieht und auch dort hinschaut. Er muss auch dazu angehalten werden, seine Beobachtungen mitzuteilen, zu melden.
Da es nicht ganz einfach ist, seine Wahrnehmung schnell und in wenigen Worten so zu beschreiben, dass der andere sie nachvollziehen kann, sollte ein bestimmtes Schema eingehalten werden.
In der Anfängerphase bezeichnet der Lehrer das Ziel mit den Angaben: Bezeichnung, Richtung, Höhe, gegebenenfalls Bewegung. Ein Beispiel: “Ein Hubschrauber, in vier Uhr, unter dem Horizont, von links nach rechts.” Sobald der Schüler das Ziel ausgemacht hat, bestätigt er “in Sicht”. Wenn er etwas zuerst sieht, meldet er seine Beobachtung. Das starre Schema wird dabei nicht immer eingehalten werden, ist aber eine gute Richtschnur.
Im Doppelsitzer die Richtung nach der Uhr angeben
Bei der Richtungsbezeichnung gibt es erfahrungsgemäß oft Missverständnisse, wenn mit den Begriffen rechts oder links gearbeitet wird, das sollte möglichst vermieden werden. Auch ist es schwierig, mit Himmelsrichtungen oder Kursangaben die Richtung zu bezeichnen. Das sicherste und bewährteste Verfahren ist immer noch die Richtungsangabe nach dem Zifferblatt der Uhr. Bei der Höhenbezeichnung sollte möglichst vom Horizont ausgegangen werden. Er ist als Bezugslinie deswegen wichtig, weil die größte Gefahr immer von Flugzeugen ausgeht, die sich in Höhe des Horizonts, also etwa auf gleicher Höhe mit uns, befinden.
Höhenflieger können diese Regel übrigens nicht anwenden. Wegen der Erdkrümmung sieht man in großer Höhe das gleich hohe Flugzeug über dem Horizont.
Das Wechselspiel des gegenseitigen Hinweisens auf das Gesehene muss zwischen Lehrer und Schüler zu einer selbstverständlichen Gewohnheit werden, die auch unter noch so erfahrenen Piloten kein Fehler ist. Vier Augen sehen immer mehr als zwei, und das Sehen lernen hört nie auf. Für manchen Lehrer mag das einige Überwindung kosten.
Die in den USA propagierte Methode des “scanning” hat sich als nicht sehr praktikabel erwiesen. Dabei wird Luftraumbeobachtung durch systematisches Absuchen eingeübt. Das widerspricht aber gerade der effizienten natürlichen Methode der “chaotischen Blickführung”. Es gibt für deren Erlernen kein besseres System als das ständige Wechselgespräch Lehrer-Schüler.
Wenn der Schüler immer wieder etwas vor seinem Lehrer sieht, kann dieser zufrieden sein. Der Schüler hat den Stotterblick überwunden und beherrscht die entspannte dynamische Blickführung, er sieht alles, was wichtig ist. Der erfahrene, aufmerksame Lehrer kann das bisweilen gut aus dem hinteren Sitz erkennen: Der Kopf des Schülers folgt in kleinen, ständigen Bewegungen dem Blick, scheinbar unsystematisch, aber immer dorthin, wo es etwas Wichtiges wahrzunehmen gilt.
Luftraumbeobachtung kann nur gelingen, wenn wir unser Blickfeld nicht unnötig verengen und an die Wichtigkeit des großen Blickwinkels denken. Brillen mit dicken Rändern oder Bügeln, gar Gletscherbrillen mit seitlichen Scheuklappen, breitkrempige Hüte, gesichtsbedeckende Frisuren haben an einem Segelfliegerkopf nichts verloren.
Eine verschmutzte Kanzel beeinträchtigt mit zunehmender Ermüdung des Piloten die Luftraumbeobachtung. Das geschieht weniger durch die eigentliche Sichtbehinderung als durch die Neigung des müden Auges, sich an nahen Fixpunkten festzuhalten, sich auf kurze Sicht zu adaptieren. Das ferne Segelflugzeug im Luftraum wird nur noch verschwommen gesehen. Der am Kabinenglas befestigte Kompass und der zu große rote Fäden haben die gleiche Wirkung!
Sehr kritisch sind die unbemerkbaren Verengungen des Blickwinkels. Das Auge ist ein empfindliches Organ, das durch geringfügige Störungen beeinträchtigt wird. Übermüdung und eine Reihe von Krankheiten verengen das Sehfeld, ohne dass das dem Piloten direkt bewusst wird. Äußerst selbstkritische Beobachtung ist notwendig, wenn solche Einflüsse zu befürchten sind. Wer übermüdet oder krank ist, wer Medikamente genommen hat oder unter starkem Stress steht, der gehört auch aus diesem Grunde nicht an den Knüppel.
Besonders sei vor dem Nervengift Nikotin gewarnt. Der Raucher hat einen deutlich verengten Blick, die Lebendigkeit seiner Pupillen lässt nach. Er lebt auch deswegen gefährlicher.
Sauerstoffmangel engt den Blick ein
Schon ab einer Höhe von nur 1500 m NN wirkt sich der Sauerstoffmangel aus, der Blickwinkel wird messbar kleiner. Über dieser Sauerstoffgrenze engt sich das Blickfeld ohne Sauerstoffatmung dramatisch ein. Die Zusammenstoßgefahr nimmt zu.
Sehen ist die wichtigste Wahrnehmung des Fliegers und nimmt eine unersetzbare technische Funktion bei der Führung des Flugzeuges ein. Es gibt ja auch keinen Blindflug! Gerade der Instrumentenflieger muss und darf sich nur auf die Augen verlassen.
Flugerlebnis ist ein Augenerlebnis. Das sollten wir bei alledem nicht vergessen.
Wache Augen und eine lebendige Wahrnehmung machen unseren Sport nicht nur sicherer, sondern auch viel schöner.
Gerhart Berwanger
Kollisionen fast immer tödlich!
Zusammenstöße in der Luft haben meist einen tragischen Ausgang. Sieben Tote und drei Verletzte forderten drei Kollisionen, deren Verlauf hier kurz dargestellt werden soll. Die beschriebenen Unfälle ereigneten sich in früheren Jahren. Die Untersuchungsberichte der Zusammenstöße aus der vergangenen Saison liegen noch nicht vor. Eines ist jedoch jetzt schon klar: Die Anzahl der Zusammenstöße hat mit sieben Unfällen 1995 erschreckende Ausmaße angenommen.
Am Segelfluggelände Bartholomä-Amalienhof findet im Juli 1994 ein Pilot nach einer Kollision den Tod. Eine LS4 und eine ASK 21 befinden sich im selben Bart. Sie haben unterschiedliche Frequenzen gerastet, so dass eine Absprache über Funk nicht möglich ist. Als der Einsitzer den Thermikschlauch verlässt, geht die Besatzung des Doppelsitzers davon aus, die LS4 sei abgeflogen. Der Einsitzer kehrt jedoch zurück. Der Flugzeugführer ordnet sich nicht entsprechend den gängigen und in der Segelflugbetriebsordnung (SBO) veröffentlichten Verfahren in den Kreisflug ein. Es kommt zu einer Situation, in der sich die beiden Flugzeugführer nicht sehen können. Die LS4 ist geringfügig höher als der Doppelsitzer und kollidiert von rechts hinten kommend mit der ASK 21. Diese kann leicht beschädigt auf dem Segelfluggelände landen. An der LS4 jedoch bricht die Rumpfröhre vor dem Leitwerk. Der Pilot steigt aus, doch sein Fallschirm verdreht sich und öffnet sich nicht. Er wird beim Aufschlag tödlich verletzt.
Ende April 1993 ist Brandenburg Schauplatz eines schwereren Unfalls. Ein doppelsitziges Schulflugzeug vom Typ Bocian und ein einsitziger Pirat melden kurz hintereinander Position. Die Besatzung des Doppelsitzers befindet sich rund 50 m höher und verfolgt einen Flugweg, von dem aus sie den Einsitzer nicht sehen kann, Vermutlich beobachtet auch der Pilot des Pirat den Bocian nicht ausreichend. Der Doppelsitzer sinkt aufgrund seiner schlechteren Flugleistungen von oben auf den Pirat herab. Kurz vor dem Eindrehen in den Queranflug kollidieren beide Flugzeuge in geringer Höhe. Die Insassen des Bocian bleiben bei der Notwasserung auf einem nahe gelegenen See unverletzt. Der Flugzeugführer des Pirat wird getötet, da sich sein Fallschirm nicht mehr öffnet.
Fünf Tote fordert im Mai 1994 ein Zusammenstoß über Görlitz. Der Pilot einer PA-28 führt mit drei Passagieren an Bord einen Gastflug durch. Möglicherweise absichtlich nähert er sich einem Bocian, der in schwacher Thermik kreist, denn einer der Insassen des Segelflugzeuges ist mit einem Gast in der Piper verwandt. Die beiden Flugzeuge kollidieren und werden schwer beschädigt. Der Pilot des Bocian kann sich mit dem Fallschirm retten. Der Passagier des Segelflugzeuges unternimmt keinen Versuch auszusteigen, obwohl er in die Benutzung des Rettungsgerätes eingewiesen ist. Auch die vier Insassen des Motorflugzeuges kommen ums Leben.
Beim ersten Hinsehen erscheint es unwahrscheinlich, dass bei dem vielen Platz, den es am Himmel gibt, sich zwei Flugzeuge zur gleichen Zeit am gleichen Ort treffen und zufällig gerade diese beiden Piloten nicht hinaus schauen. Die hohe Zahl der Kollisionen und Beinahe-Zusammenstöße beweist jedoch das Gegenteil. Daher ist es (lebens-)wichtig, den Luftraum intensiv zu beobachten. Besonders in der Platzrunde ist aufgrund des höheren Flugaufkommens Vorsicht geboten. Absprachen über Funk mit anderen Luftfahrzeugen können hilfreich sein, bevor es zu Annäherungen kommt. Zumindest sollte in Platznähe Hörbereitschaft auf der Platzfrequenz aufrecht erhalten werden. Beim Thermikfliegen ist es unerlässlich, dass sich jeder an die Kreisflugregeln hält. Unaufmerksamkeit kann tödlich sein.
Als Segelflieger haben wir eine sicher nicht ganz unberechtigte Angst vor Hochleistungs-Strahlflugzeugen der Bundeswehr und ihrer Verbündeten.
Allerdings ist man sich der Gefahr dort sehr wohl bewusst und schult die Piloten entsprechend.
Hier ein Bericht eines Fachmanns der Luftwaffe:
SEE AND AVOID
Von Major Heß, LwA-AbtFISichhBw
Gemäß § 1 Luftverkehrsordnung (LuftVO) ist der Luftraum durch jedermann nutzbar. Die Nutzung hat jedoch so zu erfolgen, dass niemand gefährdet oder behindert wird. Entsprechende Ausweichregeln sind im § 12 und 13 LuftVO festgelegt. Für Flüge nach Sichtflugregeln im unkontrollierten Luftraum gilt das Prinzip see and avoid.
Trotz des grundsätzlichen Verständnisses für die anzuwendenden Verfahren kommt es immer wieder zu Kollisionen in der Luft, wovon auch militärische Luftfahrzeuge (Lfz) nicht ausgenommen sind. So kam es in den letzten 12 Jahren (1987-1999) in der Bundeswehr zu 15 Zusammenstößen, davon 6 mit Beteiligung ziviler Lfz.
Im gleichen Zeitraum ereigneten sich über deutschem Territorium fünf Zusammenstöße und zwei gefährliche Begegnungen mit Folgeschäden, in die LFZ der NATO-Partner und in drei Fällen auch zivile LFZ involviert waren.
Kollisionen, in denen militärische Strahlflugzeuge verwickelt sind, haben aufgrund der hohen Geschwindigkeiten meist fatale Folgen und stellen vor allem eine schwierige Problematik dar, wenn zivile Luftverkehrsteilnehmer Opfer eines solchen Zusammenstoßes werden.
Die grundsätzliche Möglichkeit einer Kollision besteht von dem Augenblick an, in dem mindestens zwei Lfz gleichzeitig in der Luft sind. Es gibt viele Gründe, die zu solchen Begegnungen führen können. Einige davon sind sicherlich das Nicht-einhalten von Bestimmungen, Vorschriften und NOTAMs. Dazu kommen Unachtsamkeit, der Glaube an die Vorteile des Schnelleren und auch das Vertrauen auf das Quentchen Glück. Ein wesentlicher Grund ist aber die Tatsache, dass die Leistungsfähigkeit moderner Lfz im engen Zusammenspiel mit komplexen Einsatzspektren in Konflikt zur begrenzten Anpassungsfähigkeit der menschliche Physiologie geraten kann.
Bei der Verhinderung von Zusammenstößen in der Luft geht es ausschließlich um das frühzeitige Erkennen des anderen Lfz und der daraus resultierenden Reaktion.
Erkennen und Ausweichen
Folgende Skala (Quelle; U.S, Naval Aviation Safety Bulletin) soll den Zeitablauf vom Erkennen eines anderen Lfz bis zum Einleiten des Ausweichmanövers verdeutlichen:
1. Sehen eines Objektes auf der Windschutzscheibe 0,1 Sek.
2. Erkennen, dass es sich um ein Lfz handelt 1,0 Sek.
3. Erkennen einer möglichen Kollisionsgefahr 5,0 Sek.
4. Entscheidung zum Ausweichmanöver 4,0 Sek.
5. Muskelreaktion und Verzögerung Lfz 2,4 Sek.
Summe also ca. 12,5 Sek.
Diese Werte wurden auf der Grundlage wissenschaftlicher Modelle und Annahmen ermittelt.
Eine Allgemeingültigkeit ist somit nicht gegeben. Als Darstellungsgrundlage für die Zeit bis zur Kollision in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit und Entfernung sind sie durchaus relevant. So beträgt z.B. die Zeitspanne bis zur Kollision zweier Lfz bei einer Entfernung von 5 km und einer relativen Annäherungsgeschwindigkeit von 480 kts (450 Jet, 30 Segler) ca. 18 Sekunden und die für ein erfolgreiches Ausweichen verbleibende Zeit ca. 5,5 Sekunden. Das Erkennen als Wahrnehmung unterliegt sowohl physikalischen (Blickfeldeinschränkung durch Verstrebungen und Instrumentierung im Cockpit) als auch physiologischen Einschränkungen. So ist die Sehschärfe nur in einem kleinen, zentralen Bereich der Netzhaut (der Fovea) gut. Selbst bei geringfügigen Winkelabweichungen von diesem Zentralbereich nimmt die Sehschärfe rapide bis auf einen geringen Bruchteil der zentralen Sehschärfe ab.
Das bedeutet, dass wenn wir nach einem kleinen Ziel Ausschau halten und das Objekt, nach dem wir suchen, nicht zufällig in den Bereich der Fovea gerät, wir es höchstwahrscheinlich niemals sehen werden. Dies gilt besonders dann, wenn das Ziel keine Relativbewegung besitzt.
Bei einem fehlenden Bewegungsreiz kann das Auge nur schnelle ruckartige Bewegungen machen, die durch Bewegungspausen unterbrochen werden. Nur während dieser Bewegungspausen des Auges kann man etwas wahrnehmen. Langsame, systematische Suchbewegungen sind dann sinnvoll, wenn das Ziel sich ebenfalls gleichmäßig bewegt und vom Auge verfolgt werden kann.
Um vom menschlichen Auge überhaupt erkannt werden zu können, muß die scheinbare Größe für ein bewegliches Ziel mindestens 2 mrad (2 mm auf einer 1 m entfernten Scheibe) betragen. Im Geradeausflug bietet z.B. eine Cessna mit einer Spannweite von 11 m und einer Länge von 8,5 m, von der Seite betrachtet die größte relative Fläche und von vorne bzw. hinten die kleinste. Vor allem die Annäherung von vorne stellt eine große Gefahr dar, da sich die höchste relative Annäherungsgeschwindigkeit mit der geringsten visuellen Auffassungsreichweite kombiniert.
Hierzu ein Beispiel: Das zivile Lfz bewegt sich mit 100 kts, der Jet mit 420 kts. Das ergibt eine relative Annäherungsgeschwindigkeit von 520 kts, umgerechnet 267 m/Sek..
Bei einer Entfernung zueinander von 3210 m beträgt die Größe der Cessna-Silhouette 2,8 mrad und die Zeit bis zur Kollision 12 Sek.. 4 Sek. von dem Zusammenstoß ist die Entfernung 1070 m und die Cessna 8,5 mrad groß. 2 Sek. vor der Kollision ist sie nur 6 mal größer als zu Beginn und dann 0,5 Sek. davor auf das 23-fache anzuwachsen.
Effektivität von SEE AND AVOID
Als Maßnahme nach einem Zusammenstoß einer Tornado GR1 mit einem Jetranger Helicopter im Juni 1993 beauftragte das britische Verteidigungsministerium das DERA – Centre of Defence Analysis, eine Studie über die Effektivität des see and avoid- Prinzips zu erarbeiten und verschiedene Maßnahmen zur Erhöhung der Effektivität zu bewerten.
Eine wesentliche Aussage der im April 1997 veröffentlichten Studie ist die Erkenntnis, dass das visuelle Erkennen (visual look out) mit ermittelten 95-99 % die effektivste Maßnahme zur Verhinderung eines Zusammenstoßes in der Luft darstellt.
Die durch das Institut in Farnborough mathematisch hergeleitete jährliche Kollisionsrate (auf jeweils 1000 Flugstunden berechnet) beträgt zwischen militärischen Strahlflugzeugen 0,118. Zwischen militärischen Strahlflugzeugen und zivilen Lfz. beträgt sie 0,007.
Weiterhin geht aus der Studie hervor, dass Maßnahmen wie Änderung der Flugzeugfarbe, Ausstattung der Lfz mit hochintensiven Blitzlichtern (high intensity strobe lights/HILS), vorwärtsgerichteten Lichtern sowie Kollisionswarnsystemen, die Effektivität von see and avoid wesentlich erhöhen können. So würde z.B. eine schwarze Bemalung der Hawk- und Tucano- Lfz das Kollisionsrisiko innerhalb dieser Flugzeuggruppe um 27 % verringern.
Die Einrichtung vorwärtsgerichteter Lichter in Hawk- und Tucano- Lfz könnte das Risiko eines Zusammenstoßes dieser Lfz bis zu 75 % reduzieren. Hochintensive Blitzlichter für alle militärischen Lfz würden gem. Studie die jährliche Kollisionsrate um 15 % verringern.
Die deutliche Reduzierung der Kollisionsrate (ca. 66 %) könnte mit der Integration eines elektrischen Kollisionswarnsystems erreicht werden.
Selbstverständlich würde die Umsetzung der o.g. Maßnahmen für zivile Lfz, insbesondere Segelflugzeuge, Ultraleichtflugzeuge sowie Gleiter die ermittelten Risikowerte reduzieren, aber gerade im Bereich dieser Lfz gibt es derzeitig scheinbar unüberwindliche Hindernisse bei der technischen und finanziellen Realisierung und der Akzeptanz von technischen Änderungen.
Die RAF hat bereits ein Programm zur Umrüstung aller Hawk- und Tucano- Lfz gestartet. Dieses Programm sieht einen schwarzen Farbanstrich sowie die Ausrüstung mit vorwärtsgerichteten Lichtern vor. Außerdem ist geplant, alle militärischen Lfz mit einem hochintensiven Blitzlicht auszustatten. Im Bereich der elektronischen Kollisionswarnsysteme rüstet die RAF innerhalb der nächsten 3 Jahre eine passive Kollisionswarnung (externer Behälter ähnlich Flugprofilrecorder) in alle militärischen Strahlflugzeuge ein.
Die Luftwaffe hat bereits in 1999 mit dem Mustereinbau eines Kollisionsschutzes Airborne Collision Avoiddance System (ACAS) in Transport und Sonderflugzeuge begonnen. Die Serieneinrüstung soll in 2000/2001 starten. ACAS ist weder für den taktischen Einsatz von Kampfflugzeugen konzipiert, noch erscheint es derzeit dafür geeignet oder anpassbar. Im Rahmen von Flugeinsatzauswertung wurde eine begrenzte Anzahl Flugprofilrecorder (FPR) als Außenlast für Kampfflugzeuge beschafft. Zusätzlich zur Datenauswertung in einer Bodenstation wird, nach einer in diesem Jahr durchzuführenden Modifizierung, ein FPR-Datenaustausch zwischen mehreren Lfz im Fluge möglich sein. Vorausgesetzt, dass im Zuge der Modifizierung der notwendige UHF-Transmitter eingerüstet werden sollte, so wird über eine Sprachausgabe im Cockpit eine Kollisionswarnung zwischen Kampfflugzeugen mit FPR möglich.
Langfristig stellt das Automatic Dependent Surveiliance Broadcast (ADS-B), als zukünftiges passives FS-Kontrollverfahren in Europa, das aussichtsreichste System einer effektiven Kollisionswarnung dar, weil es basierend auf den Transponder Mode S die meisten Teilnehmer am Luftverkehr erfasst.
Nützliche Ratschläge
Da bis auf weiteres unser Wahrnehmungssystem Auge-Gehirn die einzige und effektivste Kollisionswarnung bleiben wird, ist es wichtig zu wissen, was das Auge kann und sich entsprechend darauf einzustellen.
Die folgenden Hinweise sind keine Garantie dafür, dass man vor Zusammenstößen in der Luft verschont bleibt, wenn man sie aber beachtet und danach handelt, werden die Aussichten, dem möglichen Risiko eines Zusammenstoßes entgehen, beträchtlich steigen.
- Denken Sie daran, das Lfz, mit dem Sie zusammenstoßen könnten, ist dasjenige, das auf der Frontscheibe an der selben Seite zu kleben scheint.
- Denken Sie daran, dass Sie nach einem kleinen Ziel Ausschau halten, das erst rasend schnell an Größe zunimmt, wenn es schon zu spät ist, um einen Zusammenstoß zu vermeiden.
- Das Gebiet, das Sie absuchen müssten, ist groß. Der Bereich, aus dem mit höherer Wahrscheinlichkeit eine Begegnung erfolgen kann, ist dagegen beschränkt. Konzentrieren Sie ihre Suche vor allem auf die Horizontlinie in Flugrichtung.
- Zeiten, in denen Sie den Luftraum nicht beobachten (Instrumente überprüfen, Flugweg auf der Karte überprüfen), sind kritisch und sollten auf ein Mindestmaß beschränkt werden. Auch die Durchführung von Flugmanövern ist eine kritische Phase, die einer intensiven Luftraumbeobachtung bedarf.
- Glauben Sie nicht, Sie könnten den Himmel gleichmäßig und sorgfältig absuchen. Beobachten Sie den Himmel mit schnellen Augenbewegungen.
- Auch verhältnismäßig dünne Streben im Cockpit können beim Zusammentreffen mehrerer ungünstiger Faktoren zu einer kritischen Verringerung des Sichtbereiches werden.
- Segel- und Ultraleichtflugzeuge sind, wegen ihrer zum Teil technisch notwendigen hellen Farbe und der extrem dünnen Silhouette, oft schlecht vor dem Himmelshintergrund zu erkennen. Kreisende Segel- und Ultraleichtflugzeuge können zeitweise nicht sichtbar sein, obwohl die Entfernung vom Beobachter relativ klein ist. (Beachte: ca. 9.500 Segelflugzeuge und Motorsegler mit jährlich ca. 600.000 Flugstunden teilen sich den Luftraum mit allen anderen Teilnehmern am Luftverkehr.