Night Operations
Nachteinsätze sind sowohl in der Realität, wie auch in der 193rd Combat Aviation Brigade ein fester Bestandteil der taktischen Möglichkeiten, um sich gegenüber dem Gegner einen Vorteil zu verschaffen. Während unsere Helikopter bei Tag auf Deckung durch hohe Objekte wie Berge und Bäume angewiesen sind, können sie bei Nacht geschützt durch die Dunkelheit operieren, zum Teil völlig unerkannt, wenn der Gegner über keine eigene Nachtkampffähigkeit verfügt.
Der Nachtflug gehört deswegen zum Standardrepertoire jedes Piloten in unserem Geschwader. Doch auch wenn alle unsere Helikopter über die Fähigkeit zum Nachtkampf verfügen, gibt es eine Reihe von Dingen zu beachten, die sich vom Einsatz bei Tageslicht unterscheiden.
Der Nachtflug
Während sich der Tagflug relativ einfach gestaltet und bei normalen Wetterbedingungen vornehmlich auf Sicht aus dem Cockpit heraus beruht, gestaltet sich der Nachtflug, speziell beim Einhalten der Flugparameter während An- und Abflüge etc. schwierig.
Gründe hier für sind z.B.:
schlechte Beleuchtungsbedingungen der Landschaft
Schlechte Erkennbarkeit von Hindernissen und Geländekonturen
Schwierigere Einschätzung von Höhen, Entfernungen und Geschwindigkeiten über Grund aufgrund fehlendem peripheren Sehen
Sehr späte Erkennbarkeit von widrigen Witterungsbedingungen und Wolken
Um diese Nachteile zu kompensieren, kommen Hilfsmittel wie Scheinwerfer, Night Vision Goggles (NVG), das MMS (Mast Mounted Sight des OH-58 Kiowa) und das PNVS (Pilot Night Vision System des AH-64 Apache) zum Einsatz. Die zuletzt genannten Sichtsysteme ermöglichen dem Piloten mit Hilfe eines künstlich generierten Bildes die Umgebung besser zu erkennen. Jedoch hat jedes dieser Systeme seine eigenen Schwächen. Deswegen muss der Umgang mit ihnen geübt werden, so dass die Vor-und Nachteile erkannt und vor allem beherrscht werden.
Nachtflug findet in der Regel unter Visual Flight Rules in Visual Meteorological Conditions statt. Einfach ausgedrückt bedeutet das, dass sich der Pilot primär an dem orientiert, was er mit seinen Augen und den vorhandenen Optiken sehen kann. Im Nachtflug ist es jedoch immer ein Kompromiss aus Sichtflug und Instrumentenflug um die Fluglage und Parameter stets unter Kontrolle zu behalten und ein optimales Flugergebnis zu erzielen.
Sicht auf ein CH-47F Chinook Cockpit im Instrumentenflug bei Nacht.
Nachtflug ohne Hilfsmittel
Während des konventionellen Flugs bei Nacht nutzt der Pilot lediglich seine Augen, um die Umgebung des Helikopters zu erkennen und so zur Navigation bestimmte Landmarken (Städte, befahrene Straßen, bei wolkenlosem Himmel und viel Mond auch Geländekonturen) zu erkennen, die auf einer Mitgeführten Karte oder einem Navigationssystem abgebildet sind. Die meisten Hubschrauber sind mit Such-/Scheinwerfern ausgestattet, die im Falle des reinen Nachtflugs ohne Hilfsmittel zum Einsatz kommen können. Diese Scheinwerfer erhellen die Umgebung jedoch nur auf in einem sehr begrenztem Umfang. Außerdem weisen sie Gegner ausdrücklich auf die Anwesenheit des Helikopters hin und sollten daher nur im Notfall oder unter gesicherten Bedingungen, wie zum Beispiel beim An- und Abflug vom Flugfeld, verwendet werden.
Zusätzlich zu Augen und Scheinwerfer verwendet der Pilot seine Instrumente, die ihn über die wichtigsten Parameter seines Fluges informieren. Hierzu gehören die Flughöhe und Geschwindigkeit, die geflogene Richtung und die Neigung des Hubschraubers.
All die genannten Hilfsmittel bergen jedoch auch ein Risiko. Unser Auge ist in seiner nächtlichen Leistungsfähigkeit beschränkt. Nicht nur was die Nachtsehfähigkeit bei wenig Licht angeht, sondern auch die Fähigkeit zwischen dunklen und hellen Umgebungen zu wechseln dauert relativ lange. Das bedeutet, wird das Auge durch eine helle Lichtquelle wie zum Beispiel Gegenlicht (zu hell beleuchtetes Cockpit, Scheinwerfer von außen) geblendet, dauert es eine ganze Weile, bis es wieder in der Lage ist im Dunklen gut zu sehen.
Daher gehört zur Vorbereitung des Cockpits während eines Nachtflugs die Beleuchtung der Displays sowie Lichter im Cockpit auf das nötige Minimum zu reduzieren. Auf diese Weise wird eine wiederkehrende Beeinträchtigung der Sehfähigkeit minimiert.
Nachtflug mit NVG
Um die Sicht nach außen zu verbessern, die Flugsicherheit zu erhöhen und den Auftrag allgemein besser erfüllen zu können gibt es Hilfsmittel, die den Piloten beim Nachtflug unterstützen. Eines dieser Hilfsmittel ist in allen Helikoptern der 193rd Combat Aviation Brigade das NVG (Night Vision Goggles), oder auf Deutsch, das Nachtsichtgerät.
Night Vision Goggles funktionieren auf Restlichtverstärkerbasis. Das Licht der Umgebung von z.B. Mond, Sternen, künstlicher Beleuchtung, reflektiertes Streulicht von der Wolkendecke in die Umgebung von Städten/Landschaft,etc. strahlt Objekte auch im nicht für das menschliche Auge sichtbaren Bereich an, Objekte reflektieren dieses dann in unterschiedlichem Maße.
Metall-Oberflächen reflektieren z.B. sehr schlecht, wohingegen alle Pflanzen mit dem grünen Farbstoff Chlorophyll das Restlicht sehr gut reflektieren. Ein Gittermast oder Auto auf einer Wiese ist somit auf Grund des Kontrastes sehr gut zu erkennen, besser als auf Sand oder vor einer dunklen Halle.
Dieses Restlicht tritt vorne in die NVG ein, trifft auf eine Fotokathode, schlägt dort Elektronen aus, diese werden in der Brille durch Glasfasern hindurch mit Hochspannung beschleunigt, treffen auf einen Phosphor-Schirm (daher grün-monochromes bzw .bei modernen Brillen weiß-monochromes Bild) und erzeugen hier Leuchtende Punkte, also das Bild für das menschliche Auge.
Da Restlicht verstärkt wird ist die Brille erst ab einer gewissen Dunkelheit nutzbar. Technische Schutzeinrichtungen in der Brille lassen diese das Bild abdunkeln, wen zu viel Licht vorne in die Brille eintritt. Z.B gegen eine starken Scheinwerfer geschaut oder der Blick zum Horizont bei Sonnenaufgang.
Wichtig, hierbei handelt es sich um Restlicht, nicht um eine Wärmebildkamera. Diese arbeiten in einem anderen Wellenlängenbereich.
Sicht mit NVGs aus einem Blackhawk auf eine Gruppe Verbündeter, die ihre Position durch IR-Strobes markiert haben. Neben den NVGs sind die Instrumente gut erkennbar.
Nutzung der NVG
Die oben am Helm montierte NVG wird zur Nutzung in das Sichtfeld heruntergeschwenkt.
Mit einem Abstand von wenigen Zentimetern vor dem Auge würde man sich diese nun an seine persönlichen Werte (Augenabstand, Gesichtsfeld, Dioptrien) einstellen.
Der Abstand muss so gewählt werden, dass ein sichere Blick nach unten noch vor der Brille hindurch auf die Instrumente im Cockpit gewährleistet ist. Da man in der NVG auf zwei Monitore schaut, deren Bild man sich mit dem Dioptern auf eine Entfernung von 50-200m scharf stellt, ist somit im Nahbereich der Brille kein scharfes sehen möglich und man liest die Instrumente mit dem bloßen Auge ab.
Hieraus lässt sich schon schließen, dass nicht nur ein ständiger Blickwechsel (für das Auge ermüdend, da wechselnder Fokus zwischen hellem Bild vor dem Auge und dunklem Cockpit) zur Überwachung der Instrumente und der Flugparameter nötig ist, sondern auch eine saubere Blickführung.
Die NVG reduziert das Blickfeld von tagsüber knapp 120° (peripheres Sehen) auf nur noch 40° (nachts kaum peripheres Sehen des Auges möglich). Somit muss der Kopf mehr bewegt und sauber gescannt werden um alle Bereich außerhalb vom Cockpit zu erfassen.
Ebenfalls muss immer wieder der Blick auf die Instrumente erfolgen, um ungewollte Flugparameter (wie zu starkes Kurven, exzessive Sink- oder Steigraten, bei langsamen Geschwindigkeiten oder Hover die IAS zu halten) rechtzeitig zu erkennen.
Der klare Vorteil liegt aber in einem nahezu taghellen Bild der Umgebung, dem Sichtbarmachen von IR-Lasern und Flashern (mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen), der sicheren Erkennung anderen Lfz und Gegenstände.
Vorausgesetzt, der Kontrast zum Hintergrund ist gegeben. Ein Hubschrauber ohne Außenbeleuchtung vor demdunklen Nachthimmel ist ab einer relativ kurzen Entfernung nur schwer ausmachbar. Hierzu diene dann die Formation Lights, oder auch Lime-Lights genannt, welche sich in T-Form an der Oberseite des Lfz befinden und das Erkennen von oben vereinfachen.
Nachtflug mit PNVS (AH-64D Apache)
Das PNVS (Pilot Night Vision System) ist ein Sichtsystem in der Nase des AH-64D Apache, dass den Piloten zusätzlich zu den Night Vision Goggles zur Verfügung steht.
Das PNVS ermöglicht der Besatzung, das Infrarot / FLIR Bild des PNVS im IHADSS (das Monokel-Display der Piloten) darzustellen. Zusätzlich folgt das PNVS der Blickrichtung des Piloten, so dass eine schwenkbare Ansicht entsteht.
Das PNVS erzeugt im Gegensatz zur NVG kein Restlichtbild sondern ein Infrarot-Bild, welches in der Auflösung gröber ist und dessen Helligkeitsstufen nicht nach Reflexion des Umgebungslichtes sondern nach Temperaturunterschieden dargestellt werden. Dies geschieht analog wie beim TADS (Target Acquisition and Designation Sight) im FLIR Mode.
Hier sprechen wir also nun von einer „Wärmebildkamera“.
Das TADS wird in der Regel während des Fluges durch den CPG genutzt, da dieses das primäre Zielerfassungssystem des AH-64D Apache darstellt. Daher wird während Nachtflügen in der Regel das PNVS durch den Piloten als ergänzendes Sichtsystem gewählt, so dass beide Sitzplätze voll einsatzbereit bleiben und sich gegenseitig nicht einschränken.
Da der Pilot das PNVS in der Regel nur durch das IHADS steuert, also durch seine Kopfbewegung, ist die Drehrate des PNVS mit ca. 120°/Sek doppelt so schnell wie die des TADS, um ein möglichst flüssiges Umsehen des Piloten zu ermöglichen.
Sicht durch das IHADS mit aktiviertem PNVS eines AH-64D Apache Piloten. Gut zu erkennen, der Pilot kann gefühlt durch seinen Hubschrauber hindurch schauen. Die Displays werden aus dem Augenwinkel lesbar.
Nutzung des PNVS
Im Gegensatz zu den NVGs schaut nur ein Auge des Piloten auf das Bild im IHADSS (Monokel). Dieses Bild ist transparent (wie ein HUD), so dass das Auge 2 Bilder bzw. Lichtquellen übereinander erkennen kann. Einmal die natürliche Umgebung, sowie das vom PNVS bereitgestellte Wärmebild.
Durch diese beiden überlagerten Bilder ist es dem Piloten möglich sowohl die natürlich sichtbaren , als auch die eigentlich im Dunkeln liegenden Dinge zu erkennen. Außerdem werden wie üblich alle Fluginformationen im IHADS eingeblendet, so dass der Apache Pilot weniger auf Kontrollblicke auf seine Instrumente angewiesen ist.
Ein Nachteil des PNVS ist, dass es sich auf der Nase des AH-64D Apache befindet. Der Pilot sitzt allerdings ca. 3m hinter der Sensorik und leicht überhöht gegenüber dem Sichtsystem. Beim Blick durch das PNVS nach vorne scheint der Unterschied des Bildes noch zu vernachlässigen, schaut man aber zur Seite, speziell in Bodennähe (z.B. am Flugplatz) so ergibt sich ein versetztes Bild, dass das Gehirn des Piloten ausgleichen muss.
Das Auge erkennt das erste Bild, die Umgebung, die das Auge auf natürlichem Wege wahr nimmt, das PNVS projiziert das gleiche Bild nur aus 3m Versatz in das Monokel und überlagert damit die Realität, was zu einer Verzerrung führt.
Dies erfordert bestimmte Blicktechniken um sich auf eines der Bilder zu konzentrieren, die Unterschiede zu erkennen und korrekte Steuereingaben zu machen.
Kurzzeitige Klarheit kann ein Zukneifen des für das IHADSS genutzten Auges sein um somit das PNVS Bild auszublenden und rein die konventionelle Nachtsicht des Auges zu nutzen.
Dieser „Nachteil“ tritt aber vornehmlich beim Blick auf Lichtquellen auf.
Der Vorteil des PNVS gegenüber der NVG liegt in der Bereitstellung der wichtigsten Flugparameter im Blickfeld durch das IHADSS sowie dem Erkennen von Wärmesignaturen wie Fahrzeugen oder Personen, welche mit den NVG nicht oder nur auf kurze Distanz erkennbar wären.
Ebenfalls wird das Sichtfeld auf den Schwenkbereich des PNVS erweitert, welches auch einen Blick z.B. nach unten vor den Hubschrauber ermöglicht.
Ebenfalls ist eine Einstellung von Helligkeit, Kontrast und Transparenz möglich. Diese sollten im Flug je nach Bedarf und Adaption des Auges angepasst werden. Auch eine black hot/white hot Funktion analog zum TEDAC ist möglich.
Nutzung des TADS durch den CPG
In der Position des CPG wird tagsüber meist das TEDAC mit dem TADS genutzt. Daran ändert sich grundsätzlich auch Nachts nichts.
Es kann jedoch vorkommen, dass auch der CPG über seine Blickrichtung eine Wärmebildkamera steuern muss. Zum Beispiel, wenn es darum geht eine bestimmte stelle im Gelände zu finden. In diesem Fall kann Nachts das TADS auch für den Blick nach draußen in das IHADSS eingespielt werden. Diese Einspielung funktioniert generell wie die des PNVS beim Piloten, hat aber ein paar wesentliche Unterschiede.
Die nur halb so schnelle Drehgeschwindigkeit des TADS bedarf etwas ruhigerer Kopfbewegungen, dafür ist der Bildversatz durch die vordere Sitzposition des CPG nicht so stark wie beim Piloten mit dem PNVS. Außerdem wird im TADS nicht die übliche Flugsymbolik des IHADS angezeigt, sondern die Zielerfassungsparameter des TADS.
Außerdem ist es möglich das TADS losgelöst von der Kopfbewegung zu steuern, es kann also sein, dass der CPG seinen Kopf nach Links bewegt, während er zeitgleich das TADS Bild nach rechts steuert, indem er die TEDAC Controller verwendet.
Hier hilft es, beim umherschauen das TADS an die HMD zu koppeln (Switch rechter Handgrip), somit folgt das TADS den Kopfbewegungen und nicht mehr den Controllereingaben.
Bei Bedarf kann das TEDAC abgeschaltet werden, solange das TADS in das IHADS projiziert wird. Auf diese Weise lassen sich unnötige Lichtquellen weiter vermeiden.
Eine Anpassung von Level, Gain, Transparenz und Kontrast ist ebenfalls möglich.
Sicht durch das NVG eines OH-58D Kiowa mit aufgesetztem ODA. Die Fluginformationen sind klar lesbar, neben den NVGs sind durch einen Seitenblick die Instrumente gut zu erkennen.
Nachtflug mit MMS und ODA (OH-58D Kiowa)
Ähnlich wie der AH-64D Apache verfügt auch der OH-58D Kiowa über zusätzliche Systeme zur Unterstützung der Piloten während Nachteinsätzen.
Diese Systeme sind zum einen das ODA (Optical Display Assembly), was effektiv eine vor die NVGs montierte HUD Einheit ist, die die Flugdaten des Kiowa in das Sichtfeld des NVGs projiziert und zum anderen besitzt der OH-58D Kiowa mit dem MMS (Mast Mounted Sight) ein Sichtsystem, dass dem TADS des AH-64D Apache ähnlich ist.
Wie im AH-64D Apache auch teilen sich die beiden Besatzungsmitglieder des OH-58D Kiowa diese beiden Systeme in der Regel auf.
Der Pilot nutzt unter normalen Umständen seine NVGs in Verbindung mit dem ODA, während der Co-Pilot die Zielsuche und Erfassung in der Regel mit Hilfe des MMS auf einem der Multifunktionsdisplays vornimmt.
Nur in Notfällen empfiehlt es sich das MMS auch für den Flug vom Pilotensitz aus einzusetzen. Das Bild des MMS mag zwar über eine Wärmebildkamera verfügen, ist jedoch nicht mit den Kopfbewegungen des Piloten verbunden, wodurch ein starker Tunnelblick entsteht. Außerdem kann das MMS nur auf den Displays des Kiowa dargestellt werden, wodurch die Fähigkeit zum räumlichen Sehen völlig verloren geht, die für die erfolgreiche Steuerung des Hubschraubers aber essentiell ist.
Nachtflug und Formationen
Ein wesentlicher Aspekt während Nachtflügen ist die Auswirkung auf den Formationsflug von Teams oder Platoons.
Während Tagsüber der Formationsflug bereits eine erhebliche Menge an Konzentration erfordert, multipliziert sich diese Menge bei Nacht noch um ein Vielfaches. Befreundete Luftfahrzeuge sind selbst mit der Verwendung von NVGs nur schwer vor dem dunklen Nachthimmel erkennbar, Abstände sind aufgrund des eingeschränkten räumlichen Sehens schwerer einzuschätzen und Hindernisse können durch das eingeschränkte periphere Sehen erst später erkannt werden.
All diese Aspekte führen dazu, dass die Wahrscheinlichkeit für ruckartige Flugmanöver steigt und die Gefahr von Kollisionen zunimmt.
Um dieser Gefahr entgegen zu wirken werden während des Nachtflugs primär Formationen geflogen, in denen die Luftfahrzeuge sich seitlich versetzt zueinander bewegen. Zusätzlich empfiehlt es sich zum seitlichen Versatz einen leichten Höhenversatz in die Formation einzubauen. Während das führende Luftfahrzeug am tiefsten fliegt, sortiert sich jedes nachfolgende Luftfahrzeug 1-2 Meter höher. Auf diese Weise ist es leichter Formation Lights zu erkennen und davon zu profitieren, dass sich die Hubschrauber vor dem Boden meistens besser abzeichnen, als vor dem dunklen Nachthimmel.
Auf diese Art und Weise wird das Risiko von Kollisionen erheblich reduziert.
Seitlich versetzt
Hubschrauber bewegen sich im Echolon seitlich versetzt zueinander. Sollte ein Pilot den Abstand zum voraus fliegenden Helikopter falsch einschätzen wird er sich seitlich vorbei bewegen und eine Kollision ist unwahrscheinlich.
In der Höhe versetzt
Hubschrauber bewegen sich im Echolon seitlich versetzt zueinander. Zusätzlich haben die Hubschrauber eine leichte Treppenformation eingenommen, bei der der führende Helikopter am niedrigsten fliegt und alle folgenden jeweils etwas höher. Auf diese Weise ist die Sicht auf die vorausfliegenden Helikopter verbessert, weil Formationslichter besser zu erkennen und der Kontrast im Vergleich zum Boden höher ist.