Umweltschonende Illusionen

Von Christian Schubert

Weniger das Fliegen bringt den Flugkapitän gelegentlich ins Schwärmen, sondern vielmehr das Training am Boden. "Die Geräte sind großartig. Am besten hätte jeder Pilot so etwas zu Hause stehen und würde damit täglich eine Stunde üben", lobt Horst Gehlken, Sprecher der Pilotenvereinigung Cockpit, die Flugsimulatoren. Diese aufwendigen Maschinen prägen im zivilen wie im militärischen Bereich zunehmend die Ausbildung und das Training der Piloten. Mit Hilfe der Simulatoren kann nicht nur das Bewältigen kritischer Situationen eingeübt werden, deren ständige Wiederholung in der Luft (zu) gefährlich wäre. Sie sparen vor allem auch hohe Flugkosten, schonen Material und die Umwelt.

Flugsimulatoren sind technische Kuriosa. Ihre wichtigste Aufgabe ist es, möglichst perfekte Illusionen zu wecken und sich selbst vergessen zu machen. Mit komplizierter Hydraulik, raffinierter Computertechnik und perfekten Geräuschimitationen sollen die menschlichen Sinne so überlistet werden, daß die Insassen sich wie beim echten Flug fühlen. Beim Start wird die Besatzung in die Sitze gedrückt, bei der Landung dagegen in die Gurte gezogen. Selbst die Sicht gaukelt der Simulator vor. Beim Landeanflug etwa ziehen "draußen" Häuser, Straßen und Bäume vorbei, immer in der richtigen Perspektive und je nach Wunsch bei Sonnenschein, Dämmerung oder Hagel – computererzeugte Bilder machen es möglich.

Das Vertrauen in die zivilen Trainingsgeräte ist bereits so groß, daß viele Fluggesellschaften ihre Piloten auf größere Flugzeuge wie den Airbus A 310 oder die Boeing 747 nur noch im Simulator umschulen. Der erste richtige Einsatz ist dann schon ein Linienflug. Im militärischen Bereich sollen die Simulatoren politische Probleme entschärfen helfen. Die Bundeswehr hat bereits sieben je hundert Millionen Mark teure Simulatoren für das Kampfflugzeug Tornado im Einsatz. Zum Vergleich: Das fliegende Original kostet "nur" 40 bis 43 Millionen Mark pro Stück. Leider ist jedoch keiner der Simulatoren für das Training der umstrittenen Tiefflüge geeignet. Daher gab die Hardthöhe kürzlich die Entwicklung eines neuen Simulators in Auftrag. Finden die Tiefflüge künftig also in den Kasernen statt?

Enorme technische Fortschritte haben in den letzten Jahren zu dem geführt, was der frühere Lufthansa-Kapitän Heinz Auth den "Siegeszug des Simulators" nennt. In der zivilen Luftfahrt gilt er als weitgehend ausgereift. Im militärischen Bereich muß dagegen noch erhebliche Entwicklungsarbeit geleistet werden, denn in der Militärfliegerei sind Geschwindigkeiten und Beschleunigungen weitaus höher. Die Jets sind zudem mit komplexen Zusatzsystemen wie Waffen oder Infrarotkameras ausgestattet. All das muß bei der Simulation integriert werden.

Ein Flugsimulator besteht hauptsächlich aus zwei Systemen: Das erste täuscht die Bewegung, das zweite die Sicht vor. Das ganze Cockpit, das im Inneren dem Original gleicht wie ein Ei dem anderen, steht zur Nachahmung der Bewegung auf hydraulischen Zylindern. Wenn beispielsweise Beschleunigungskräfte simuliert werden sollen, kippt das Cockpit nach hinten – und die Besatzung wird in die Rückenlehnen gedrückt. Im "gleichmäßigen Flug" kann das Cockpit dagegen still stehen, denn unser Gleichgewichtsorgan Ohr kann nicht zwischen dem Ruhezustand und gleichförmiger Bewegung unterscheiden. Den Betrug merkt der Mensch nicht, solange die entsprechende Sicht simuliert wird. Deshalb steht und fällt die Qualität des Simulators mit der Güte der künstlichen Sicht. Wenn der Blick durch die Cockpitscheiben nicht annähernd echt ist, dann kann der Pilot seine gefälschte Umgebung nicht vergessen. In zivilen Flugsimulatoren herrscht bereits gute Sicht. Dieser Standard reicht den Militärs allerdings noch lange nicht. Die großen und vergleichsweise behäbigen Verkehrsmaschinen nähern sich einem Flugplatz zum Beispiel recht langsam. Der Computer hat für die Sichtsimulatoren viel Zeit, die dreidimensionalen Bilder aufzubauen. Zuerst die sich gleichmäßig nähernde Landebahn mit ihren Lichtern, dann die ersten Flughafengebäude, der Tower, die Rollwege neben der Landebahn.

Militärjets dagegen rasen über die Landschaft hinweg. Das ist das Problem der Tiefflugsimulation: Wenn die Piloten in bis zu dreißig Meter Höhe mit 800 Stundenkilometer fliegen, müssen sie Baumwipfel, Kirchtürme, Brücken und Bergkuppen genau wahrnehmen. Sonst haben sie kein Gefühl für ihre Höhe. Die Sichtsimulation muß detaillierte Bilder liefern, die obendrein in rasender Geschwindigkeit wechseln sollen – in "Echtzeit", wie die Experten sagen. In Bruchteilen von Sekunden müssen Tausende von Bildpunkten immer neu berechnet und dargestellt werden. Das Auge darf keine Verzögerungen wahrnehmen. All das überfordert den heutigen Stand der Technik noch. Für ein System mit sehr breitem Sichtfeld kann ein Computer diese Mammutaufgabe nur begrenzt lösen. Hier setzt der Entwicklungsauftrag der Bundeswehr an. Den Zuschlag erhielt das kanadische Unternehmen CAE, Marktführer unter den Flugsimulatoren-Bauern und nach Angaben eines Sprechers des Verteidigungsministeriums "am weitesten in der Simulationstechnik". CAE setzt in Zusammenarbeit mit dem US-Unternehmen Evans & Sutherland auf ein neues Konzept für die Sichtsimulation, nämlich eine faseroptische Bildwiedergabe am Pilotenhelm, im Fachjargon FOHMD genannt (Fiber-Optic Heimet Mounted Display). Dabei werden die Bilder nicht wie bisher auf Monitore oder Projektionswände geworfen, sondern in künstlichen Linsen am Helm des Piloten erzeugt. Zu den unumstrittenen Vorteilen des Systems gehören die hohe Auflösung und die Helligkeit der Bilder.

Umweltschonende Illusionen

Über Millionen von Glasfasern sollen beim FOHMD genau die Bilder eingespielt werden, die der Pilot beim Flug in jeder Blickrichtung auch sehen würde! Jede Bewegung des Helms wird dafür mit Hilfe von Infrarot-Leuchtdioden exakt beobachtet. Sobald sich der Helm bewegt, wird ein neuer Bildbereich eingespielt. Dies löst allerdings ein Problem nicht: Wenn der Pilot zur Seite schaut, indem er nur den Augapfel bewegt, nicht aber den Kopf, dann reagiert das System nicht. Daher ist CAE dabei, einen "Augenverfolger" (eyetracker) zu entwickeln, eine Vorrichtung, mit der über schwache Laserstrahlen auch die Bewegungen der Pupille registriert werden. Die Fortschritte seien "erfolgversprechend", heißt es bei CAE.

In sechzehn Monaten soll der Prototyp eines Tiefflugsimulators fertig sein. "Damit kann ein Teil der Tiefflüge in den Simulator verlegt werden", verspricht Eckart H. Hinsehe, Koordinator des Tiefflug-Auftrages bei der deutschen CAE-Tochtergesellschaft in Stolberg bei Aachen. Daß in diesem Zeitraum ein Tiefflugsimulator gebaut werden kann, glauben auch Techniker von MBB. Der Luft- und Raumfahrtkonzern hatte sich – freilich mit einem anderen System – ebenfalls um den Tiefflug-Auftrag beworben, gegen CAE aber den kürzeren gezogen.

Die Bundeswehr will den Prototyp zunächst ein halbes Jahr testen und dann entscheiden, ob sie weitere Aufträge vergibt. Wie viele Tiefflüge künftig im Saale stattfinden können, will noch niemand sagen. Die Vorsicht ist angebracht, denn viele Fragen sind noch offen. So berichten US-Militärpiloten seit einiger Zeit von einer rätselhaften Simulatorkrankheit – einer Art motorischen Störung nach dem Training im Simulator. Viele Piloten, so die New York Times, können noch Stunden nach dem Training nicht Auto fahren, geschweige denn ein Flugzeug steuern. Experten vermuten, daß Abweichungen zwischen Bewegungs- und Sichtsimulation dahinterstecken. Die ungeheuren Bewegungskräfte der Militärfliegerei können – anders als im zivilen Bereich – nämlich nur angedeutet, nicht aber wirklich erzeugt werden. Dagegen wurde die Sichtsimulation in den letzten Jahren immer realitätsnaher. Der Pilot sieht im Simulator etwa, daß er im Sturzflug auf die Erde zurast, er fühlt es nur nicht.

In der Bundesrepublik wird den Meldungen über die Simulatorkrankheit weniger Beachtung geschenkt. Bei MBB wurde das Phänomen nach Angaben des Ingenieurs Günther Werner zwar schon beobachtet, doch eine verbesserte Abstimmung von Bewegungs- und Sichtsimulation konnte schon erreicht werden nachdem Verzögerungen korrigiert wurden. Bei den Tornado-Simulatoren der Bundeswehr hilft man sich zusätzlich mit aufblasbaren Kissen in Sitz und Anzug des Piloten. "Die Grenzen der Bewegungssimulation sind kein Problem", versichert Werner. In den USA gibt es dazu skeptische Stimmen. Die US-Army hat kürzlich die Finanzierung eines Forschungsprogrammes beschlossen, um den Ursachen der Simulatorkrankheit genau auf den Grund zu gehen.