Drohne: Wetter & Umwelt · Lv1 Einstieg · etwa 18 Min.
Wind und Himmel lesen
Die Windrichtung gibt an, woher der Wind kommt. Westwind hat 270°; das ist nicht die Richtung, in die er weht.
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Was Sie lernen werden
- Windrichtung (die Richtung, aus der der Wind kommt) und Windgeschwindigkeit ablesen und den Unterschied zwischen mittlerer Windgeschwindigkeit und Böen erklären können.
- Erklären können, wie sich die Geschwindigkeit der Drohne über Grund und die Flugzeit in Richtung Luv und Lee ändern und was passiert, wenn der Wind stärker ist als die Drohne.
- Erklären können, wie Regen, Gewitter, Nebel und Temperatur die Drohne, den Akku, die Sicht und die Sicherheit des Fernpiloten beeinflussen.
- Anhand von Wind- und Himmelsinformationen begründet entscheiden können, ob geflogen, gewartet oder abgebrochen wird.
Den Wind lesen
Woher kommt der Wind?
Wind ist unsichtbar, aber für eine kleine Drohne ist er einer der wichtigsten Faktoren, die einen Flug stören können. Du liest den Wind anhand von drei Dingen: Windrichtung (woher er kommt), Windgeschwindigkeit (wie stark er ist) und Böen (plötzlich stärkerer Wind).
Die Windrichtung ist die Richtung, aus der der Wind kommt, gemessen im Uhrzeigersinn mit Norden als 0°. (In Wetter- und Flugwettermeldungen steht für Norden oft 360°, und 0 kann Windstille bedeuten.) Westwind, der aus Westen kommt, hat 270°. Wer „270°“ als „Wind, der nach Westen weht“ liest, liegt genau falsch.
Die mittlere Windgeschwindigkeit ist der Mittelwert über einen festen Zeitraum (oft etwa 10 Minuten). Böen, die nur kurz stärker sind, verschwinden im Mittelwert. Die Drohne reagiert auf „den Wind, der gerade weht“. Schau also nicht nur auf den Mittelwert, sondern auch auf den Wert im stärksten Moment. Jede Quelle mittelt anders, prüfe beim Lesen einer Zahl also auch ihre Definition. In Japan geben Wetterbeobachtungen und Vorhersagen die Windgeschwindigkeit meist in m/s an, Flugwettermeldungen (etwa METAR) aber in kt, und Apps zeigen manchmal km/h oder mph. Prüfe immer die Einheit. 1 m/s = 3.6 km/h. Dass ein am Boden schwacher Wind in der Höhe oft stärker ist, rechnest du in der nächsten Stufe nach.
Wie sich die Drohne im Wind bewegt
Die Drohne bewegt sich mit ihrer Eigengeschwindigkeit (Geschwindigkeit gegenüber der Luft) durch die Luft. Fliegt sie in Richtung Luv, drückt der Wind sie zurück, und die vom Boden aus gesehene Geschwindigkeit (Geschwindigkeit über Grund) sinkt. Fliegt sie in Richtung Lee, schiebt der Wind sie an, und sie wird schneller.
Geschwindigkeit über Grund = Eigengeschwindigkeit + Rückenwind (Flug in Richtung Lee)Diese Formeln gelten, wenn der Wind genau von vorn oder genau von hinten kommt. Seitlichen Wind zerlegst du in der nächsten Stufe in Komponenten.
Angenommen, die Eigengeschwindigkeit beträgt 10 m/s, der Wind 2 m/s und die einfache Strecke 100 m. In Richtung Lee brauchst du 100 ÷ 12 ≈ 8.3 Sekunden, für den Rückweg gegen den Wind 100 ÷ 8 = 12.5 Sekunden, zusammen also etwa 20.8 Sekunden. Das ist etwas länger als die 20 Sekunden an einem windstillen Tag. Auf dem langsamen Abschnitt verbringst du mehr Zeit, deshalb ist die Zeit, die der Gegenwind kostet, größer als die, die der Rückenwind spart. Vergleiche in der Demo unten die Geschwindigkeit über Grund in Richtung Luv und Lee.
Probier es aus: Diese Szene können Sie in der Lektion selbst ausprobieren.
Übungen in diesem Teil (in der Lektion zu lösen)
- Bei Wind die Tore abfliegen und landen
Grenzen im Wind und Einfluss des Wetters
Wenn der Wind stärker ist als die Drohne
Jede Drohne kann nur bis zu einer bestimmten Grenze gegen den Wind ankommen. Solange der Wind schwach ist, kommt sie auch in Richtung Luv voran, aber je näher der Wind dieser Grenze kommt, desto langsamer wird sie in Richtung Luv.
Übersteigt der Wind diese Grenze, kommt die Drohne nicht voran, auch wenn du den Stick in Richtung Luv drückst, und wenn du loslässt, wird sie nach Lee abgetrieben. Im GPS-Modus ist es nicht anders: Die Position lässt sich nur halten, weil die Drohne ständig Schub gegen den Wind erzeugt.
Im Handbuch steht ein Richtwert, bis zu welcher Windstärke die Drohne fliegen kann. Das ist ihre Windresistenz. Angenommen, die fiktive Drohne dieses Kurses hat einen Richtwert von 10 m/s. Das erste Winddiagramm hat einen Mittelwert von etwa 6 m/s und scheint Reserve zu lassen, aber die Böen erreichen etwa 11 m/s und liegen über dem Richtwert. Entscheide nicht nur nach dem Mittelwert, sondern bezieh die Böen ein und halte Abstand zum Richtwert.
Je mehr du gegen den Wind fliegst, desto mehr Schub brauchst du, und desto schneller leert sich der Akku. Der Hinweg in Richtung Lee mag leicht sein, aber zurück geht es gegen den Wind. Plane genug für den Rückweg ein.
Wie Regen, Gewitter, Nebel und Temperatur einen Flug beeinflussen
Eine Drohne besteht aus empfindlicher Elektronik. Neben dem Wind wirken sich auch Regen, Gewitter, Nebel und Temperatur auf den Flug aus. Hier siehst du der Reihe nach, was jeweils passiert und wie du dich darauf vorbereitest.
- Regen: Wasser, das in die Elektronik eindringt, kann Ausfälle verursachen, und auch das Kameraobjektiv wird nass. Erkenne mit dem Regenradar, wann der Regen einsetzt, und lande vorher. Auch bei einer als wasserfest beworbenen Drohne bleibst du innerhalb der Bedingungen im Handbuch.
- Gewitter: Eine Cumulonimbus-Wolke, die sich hoch auftürmt, kann Blitze, plötzlichen Sturm, kurze Starkregen und Hagel bringen. Hörst du Donner, landest du sofort und suchst Schutz.
- Nebel und Dämmerung: Die Entfernung, die du überblicken kannst (Sichtweite), wird kürzer, und du siehst Position und Ausrichtung der Drohne nicht mehr. Fliege nur im sichtbaren Bereich und lande, bevor du sie aus den Augen verlierst.
- Kälte: Die Akkuspannung sinkt leichter ab, und die nutzbare Kapazität schrumpft. Halte den Akku bis kurz vor dem Einsatz warm, und schwebe nach dem Start zuerst, um die Spannung zu prüfen.
- Hitze: Drohne und Akku heizen sich auf, und die dünnere Luft verringert deine Schubreserve. Lass sie nicht in der prallen Sonne liegen und gönn ihnen zwischendurch Pausen.
Wenn du Donner hörst, geh davon aus, dass du dich bereits im Gefahrenbereich der Blitze befindest, auch wenn es nicht regnet und auch wenn das Gewitter weit weg ist. Unter einer Cumulonimbus-Wolke stürzt kalte Luft zum Boden und breitet sich aus, sodass sich Windrichtung und Windgeschwindigkeit schon vor dem Regen plötzlich ändern können. Hörst du Donner, machst du nicht weiter: Erst landen, dann Schutz suchen.
Bei Kälte sinkt die Akkuspannung leichter ab, und auch die nutzbare Kapazität schrumpft. Halte den Akku bis kurz vor dem Einsatz warm, und schwebe nach dem Start zuerst, um die Spannung zu prüfen. Beim Umgang folgst du den Anweisungen des Akkuherstellers. Das Entladeverhalten lernst du im Bereich Flugsystem und Elektrik genauer kennen.
Übungen in diesem Teil (in der Lektion zu lösen)
Den Himmel lesen und entscheiden
Veränderungen am Himmel lesen
Wetterinformationen schaust du nicht einmal an und vergisst sie dann. Du aktualisierst sie immer wieder: am Vortag, am Morgen des Flugtags, vor Ort und im Flug, also von vor dem Start bis zum Ende des Flugs.
- Prognose (Vortag und Morgen des Flugtags): Zeigt, welcher Wind, Regen und welche Gewitter zu erwarten sind. Sie kann danebenliegen, prüfe sie deshalb am Morgen des Flugtags noch einmal.
- Regenradar: Zeigt, wo sich Regenwolken gerade befinden und in welche Richtung sie ziehen. Manche bieten eine Kurzfristvorhersage, deren Genauigkeit aber begrenzt ist.
- Beobachtung vor Ort: Windrichtung, Windgeschwindigkeit und der Zustand des Himmels. Mit Fahnen, schwankenden Bäumen und einem Windmesser prüfst du den Wind hier und jetzt. Über das „Hier und Jetzt“ sagt dir eine Prognose nichts.
- Beobachten während des Flugs: Achte auf plötzliche Windänderungen, kalten Wind, fernen Donner und sich ausbreitende dunkle Wolken.
Die Windrichtung springt plötzlich um, kalter Wind kommt auf, in der Ferne grollt Donner, dunkle Wolken breiten sich schnell aus. Siehst du auch nur eines dieser Zeichen, landest du zuerst, bevor du der Ursache nachgehst. Zum Prüfen bleibt auch nach der Landung noch Zeit.
Fliegen, warten oder abbrechen
Die Entscheidung trifft der verantwortliche Fernpilot (PIC). Es gibt drei mögliche Antworten. Im Zweifel entscheidest du dich nicht fürs Fliegen, sondern fürs Warten oder Abbrechen.
- Fliegen: Wenn die Kriterien erfüllt sind und du beim Wind wie beim Akku Reserven hast. Auch während des Flugs überprüfst du die Kriterien laufend.
- Warten: Wenn die Kriterien nicht erfüllt sind oder Informationen fehlen. Während des Wartens kannst du einiges tun: weiter beobachten, den Zeitpunkt verschieben, den Plan verkürzen und so weiter.
- Abbrechen: Wenn die Kriterien nicht erfüllt sind oder die Lage unklar bleibt. Erkläre dem Auftraggeber den Grund und verschiebe auf eine andere Gelegenheit.
Kriterien vorab festlegen, bevor du ins Grübeln kommst
- Erreichen die Böen den Richtwert der Windresistenz der Drohne, nicht fliegen.
- Bei Donner sofort landen. Nähern sich dunkle Wolken, den Plan abbrechen.
- Wird die Sichtweite kurz und sind Position und Ausrichtung der Drohne schwer zu erkennen, landen.
- Einen kalten oder heißen Akku nicht einfach so verwenden.
Was das japanische Recht vorschreibt, lernst du in f6 „Wo man fliegen darf und wo nicht“. Im echten Betrieb folgst du der strengsten Vorgabe aus Gesetz, Handbuch der Drohne und Vorgaben des Betreibers (bitte prüfen). Briefings, in denen die Entscheidungskriterien vorab festgelegt werden, behandelt f8 „Die Grundlagen eines Betriebsteams“.
Übungen in diesem Teil (in der Lektion zu lösen)
- Flussufer am Abend, Wolken ziehen auf
Zusammenfassung
- Die Windrichtung gibt an, woher der Wind kommt. Westwind hat 270°; das ist nicht die Richtung, in die er weht.
- Schau nicht nur auf den Mittelwert, sondern auch auf die Böen. Nutze den Richtwert der Windresistenz mit einer Reserve, die die Böen einschließt.
- In Richtung Luv kommst du langsam voran, in Richtung Lee schnell. Ist der Wind stärker als die Drohne, wird sie auch im GPS-Modus abgetrieben.
- Regen, Gewitter, Nebel, Kälte und Hitze erfordern jeweils eigene Vorbereitung. Im Zweifel wartest du oder brichst ab, und die Entscheidungskriterien legst du vor dem Flug fest.
In Lv2 zerlegst du den Wind in Gegenwind- und Seitenwindkomponenten, schätzt rechnerisch ab, wie Luftdichte und Höhe den Wind verändern, und entscheidest anhand von METAR, TAF und Daten der Japan Meteorological Agency (JMA).
Begriffe in dieser Lektion
- Windrichtung
- Die Richtung, aus der der Wind kommt, gemessen als Winkel im Uhrzeigersinn mit Norden als 0° (in Meldungen steht für Norden oft 360°). Westwind hat 270°; die Zahl gibt nicht an, wohin der Wind weht.
- mittlere Windgeschwindigkeit
- Der Mittelwert der Windgeschwindigkeit über einen festen Zeitraum (bei Wetterbeobachtungen oft etwa 10 Minuten). Böen, die nur kurz stärker sind, verschwinden in diesem Mittelwert.
- Böe
- Wind, der für kurze Zeit, etwa einige Sekunden, plötzlich stärker als im Mittel weht. Oft ändert sich dabei auch die Richtung schlagartig, was Lage und Position der Drohne stört.
- Luv
- Die Seite, von der der Wind kommt. Beim Flug in Richtung Luv drückt dich der Wind zurück, und du kommst langsamer voran.
- Lee
- Die Seite, zu der der Wind hinweht. In Richtung Lee kommst du schnell voran, aber der Rückweg gegen den Wind kostet zusätzlich Zeit und Akku.
- Eigengeschwindigkeit
- Die Geschwindigkeit der Drohne gegenüber der Luft. Bei Gegenwind ist sie größer als die Geschwindigkeit, die man vom Boden aus sieht (Geschwindigkeit über Grund).
- Geschwindigkeit über Grund
- Die Geschwindigkeit, mit der sich die Drohne gegenüber dem Boden bewegt. Kommt der Wind genau von vorn oder von hinten, ziehst du die Windgeschwindigkeit von der Eigengeschwindigkeit ab (Gegenwind) oder zählst sie dazu (Rückenwind). Seitenwind zerlegt man in Komponenten.
- Windresistenz
- Richtwert dafür, bei welcher Windstärke die Drohne Lage und Position noch halten kann. Schau im Handbuch deines Modells nach und plane eine Reserve ein, die nicht nur den Mittelwert, sondern auch die Böen berücksichtigt.
- Cumulonimbus
- Eine Wolke, die sich hoch in den Himmel auftürmt (Gewitterwolke). Sie kann Blitze, Böen, kurze Starkregen und Hagel bringen. Brich den Flug ab, bevor sie näher kommt.
- Sichtweite
- Wie weit man sehen kann. Nebel, Regen und Dämmerung verkürzen sie. Beende den Flug, bevor du Position oder Ausrichtung der Drohne nicht mehr erkennen kannst.
Selbst ausprobieren
Diese Seite ist der Text der Lektion. Die Übungen und Simulatoren laufen in der Lektion selbst.
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Aktualisiert · Die Simulatoren sind vereinfachte Modelle für den Unterricht