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Flugsimulation

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Eine Flugsimulation stellt den Flug in einem Flugzeug oder Raumschiff wirklichkeitsgetreu nach. Flugsimulationen sind ursprünglich zur Ausbildung der Besatzungen entwickelt worden, mit Einführung der Heimcomputer und Personal-Computer sind aber auch Programme entwickelt worden, die primär Unterhaltungszwecken dienen und zu den Computerspielen zählen.

Flugsimulationen für Ausbildungszwecke

Die frühesten Flugsimulationen waren bewegliche Plattformen mit Pilotensitz, die bei Bewegung des Steuerknüppels ihre Lage in ähnlicher Weise wie ein echtes Flugzeug änderten. Um 1930 entwickelte der ehemalige Orgelbauer Edwin Albert Link einen vollbeweglichen Flugsimulator, den Link-Trainer, um die Kosten für die Ausbildung von Privatpiloten zu reduzieren. Nachdem er seinen Simulator um Blindflug-Instrumente ergänzt hatte, wurde dieser zunächst von der US-amerikanischen Luftwaffe, später von Luftwaffen und Fluglinien weltweit für die Instrumentenflug-Ausbildung eingesetzt.

Fortschrittlicher Link-Trainer

Die Link-Trainer waren typspezifische Simulatoren, die sich jeweils an den Leistungsdaten bestimmter Flugzeugtypen wie z. B. dem Verkehrsflugzeug Douglas DC-2 oder dem Schulflugzeug North American AT-6 orientierten. Um ihn für die Ausbildung von Torpedobomber-Piloten einsetzen zu können, erweiterte die britische Luftwaffe einen Link-Trainer sogar zum Waffensystem-Simulator.

Der Link Himmelsnavigations-Trainer von 1941 war ein Simulator für die Ausbildung von kompletten Bomber-Besatzungen für Nachtflug-Einsätze. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden ähnliche Simulatoren für die Ausbildung Besatzungen von Verkehrsflugzeugen eingesetzt. 1948 produzierte Curtiss-Wright den ersten solchen Simulator für die Boeing B-377 Stratocruiser.

Später wurde die Simulator-Technologie weiterentwickelt, um auch eine wirklichkeitsgetreue Sichtflug-Simulation zu ermöglichen. Die Sicht aus dem Cockpit konnte dabei z. B. durch eine über einem Geländemodell entlangfahrende Fernsehkamera erzeugt werden. Eine ähnliche Technologie ermöglichte die Simulation von Landeanflügen, indem eine Kamera Bilder von einer auf einem Fließband gezeichneten Landebahn ins Cockpit übertrug. Auch andere Techniken wurden eingesetzt: z. B. wurde in einem Luftkampf-Simulator die Silhouette eines um alle Achsen beweglich aufgehängten Flugzeugmodells mit einem Projektor eine das Simulator-Cockpit umgebende Kuppel projiziert, um das feindliche Flugzeug darzustellen, das von einem anderen Piloten in einem zweiten gleichartigen Simulator gesteuert wurde.

Datei:Simulator-flight-compartment.jpg
Ein aktueller, vollbeweglicher Flugsimulator

Mit der Einführung leistungsfähiger Digitalcomputersysteme wurde schließlich auch die Bilderzeugung vom Computer übernommen siehe CGIVS. Während im Zivilbereich von Hydraulikstempeln bewegte, vollbewegliche Simulatoren (Hexapode) üblich geworden sind, benutzt das Militär typischerweise feststehende Cockpits, simuliert die auf den Piloten einwirkenden Fliehkräfte aber durch Aufblasen seines Druckanzuges und der Sitzkissen.

Für die Ausbildung eingesetzte professionelle Simulationen sind oft für einen bestimmten Ausbildungszweck gebaut und zeichnen sich durch hohe Detailgenauigkeit für diesen Zweck aus. Dafür vernachlässigen diese Procedure Trainer bewusst Aspekte des Fluges, die nicht dem erklärten Ausbildungszweck entsprechen.

Für Ausbildungszwecke adaptierte Unterhaltungsprogramme

Als preisgünstige Trainingsverfahren für Privatflieger werden heute auch behördlich zertifizierte Simulatoren verwendet, die auf ursprünglich für Unterhaltungswecke entwickelten Simulatoren basieren.

Die Verwendung solcher Simulatoren zu Übungszwecken in IFR-Lehrgängen und für Musterlizenzen erfolgt derzeit noch ohne offiziellen Segen des Luftfahrtbundesamtes.

Fahrsimulatoren

Analog zu den Flugsimulatoren existieren Fahrsimulatoren, welche mit Hilfe von virtuellen Bildschirmlandschaften und realitätsgetreu nachgebauten Führerständen von Verkehrsmitteln die Fahrt eines bestimmten Fahrzeugs simulieren können. Die Nutzung erfolgt vor allem für Schulungszwecke in der Blaulicht-/ Einsatzfahrt, für Bahn- und U-Bahnsysteme und in der Verkehrserziehung.

Auch für Privatpersonen ist die Nutzung von Zugsimulatoren(z.B. die der Bahn AG) zu bestimmten ausbildungsfreien Zeiten möglich.

Flugsimulationen für Unterhaltungszwecke

Freizeit-Nutzung von vollwertigen Flugsimulatoren

Einige Betreiber von Flugsimulatoren zu Ausbildungszwecken bieten in Leerlaufzeiten, teilweise über Vermittlungsagenturen, auch Privatpersonen die Nutzung der Simulatoren zu Erlebniszwecken (Fun-Flights) an. Meist bieten diese 1- bis 3-stündige Programme eine theoretische Einführung, eine Stunden-Sitzung im Simulator in einer Gruppe von 1 bis 3 Personen, sowie eine Nachbesprechung und ggf. Videoauswertung. Aufgrund der hohen Betriebskosten eines Full-Flight-Simulators rangieren hierfür die Preise, je nach Leistung, zwischen 200 und 800 EUR.

2005 kaufte sich ein technikbegeisterter Unternehmer, Ethan Arnold, einen ehemaligen Swiss-Air Full Flight Simulator (Flugzeugtyp MD-82) und betrieb diesen in Alleingang zu Unterhaltungszwecken für Jedermann unter dem Namen Sim-Zone in Hattersheim (bei Frankfurt/Main). Aufgrund mangelnden Auftragsvolumens musste er jedoch bereits 2006 wieder schließen. Er machte sich jedoch unter Simulatorbetreibern einen Namen als die einzige Privatperson in Europa (zumindest bis 2006), die jemals einen professionellen Trainingssimulator gekauft und aufgebaut hat.

Software

Mit der Einführung der Heimcomputer stand Privatleuten erstmals genug Rechenleistung zur Verfügung, um eine in Grenzen realistische Flugsimulation zu erlauben. Die ersten Flugsimulatoren konzentrierten sich mangels Grafikfähigkeiten ähnlich wie der Link-Trainer auf den Instrumentenflug und beschränkten die Grafik typischerweise auf eine Horizontlinie.

Der für den Apple II entwickelte Flight Simulator von Sublogic war einer der ersten Heimcomputer-Flugsimulatoren mit Grafikfähigkeiten, die eine Simulation des Sichtfluges ermöglichten. In den frühen 1980ern wurde er auf viele Heimcomputer sowie für die Personal-Computer (PC) portiert, später von Microsoft aufgekauft und unter dem Namen Microsoft Flight Simulator bis heute weiterentwickelt.

Der Microsoft Flight Simulator versucht, alle Bereiche der zivilen Luftfahrt abzudecken.

Eine der ersten militärischen Flugsimulationen auf dem PC, die viele-gegen-viele Luftkämpfe erlaubte, war Their Finest Hour von LucasFilm Games, das die Einschränkungen der Rechenleistung durch die Darstellung aller Flugzeuge als Bitmaps überwand.

Red Baron von Dynamix, eine Simulation von Jagdflugzeugen des Ersten Weltkrieges, war die erste Simulation, die auch alle anderen Flugzeuge in fließend dargestellter Vektorgrafik auf den Bildschirm brachte.

Gunship von Microprose, eine Simulation des Kampfhubschraubers AH-64 Apache, war eine der ersten Hubschraubersimulationen mit realistischem Flugmodell.

Air Warrior von Kesmai, eine Simulation von Flugzeugen des Zweiten Weltkrieges, war die erste Online-Flugsimulation und eines der ersten Online-Action-Spiele. Alle Flugzeuge in der Air Warrior Online-Arena wurden von menschlichen Spielern gesteuert, es gab mit wenigen Ausnahmen keine computergesteuerten Gegner. Air Warrior hat das Genre der Online-Flugsimulationen bis heute geprägt.

Flight Unlimited von Looking Glass, eine Simulation moderner Kunstflugzeuge, war die erste PC-Flugsimulation mit einem Flugmodell, das sechs Freiheitsgrade zulässt. Diese Technik wird auch bei professionellen Simulationen eingesetzt. Der Name bezieht sich auf die Kombination der freien Beweglichkeit des Flugzeuges entlang der drei Hauptachsen sowie der freien Drehbarkeit um die gleichen drei Achsen. Damit ist eine realistische Simulation in allen Situationen, also auch von Kunstflugmanövern mit asymmetrischen Strömungsabriss etc., möglich.

X-Plane von Austin Meyer, eine Simulation der zivilen Luftfahrt, zeichnet sich dadurch aus, dass die Flugeigenschaften der simulierten Flugzeuge in Echtzeit aus ihren physikalischen Eigenschaften wie Masse, Form, Profil und Schub errechnet werden. Damit ist es möglich, auch Flugzeugtypen zu simulieren, von denen keine präzisen Leistungsdaten bekannt sind oder die nie gebaut worden sind. X-Plane wird von Privatpersonen und kleineren Luftfahrtfirmen teils sogar zur Simulation von sich in der Entwicklung befindlichen Flugzeugprojekten verwendet. Ähnlich wie der Microsoft Flugsimulator deckt auch X-Plane weite Bereiche der zivilen Luftfahrt ab.

FlightGear ist der bekannteste freie Open Source-Flugsimulator und steht unter der GNU General Public Licence.

Zur Simulation des Luftraums und der gemeinsamen Nutzung (mittels virtueller Fluglotsen) haben sich drei Non-Profit-Organisationen gebildet, die entsprechende Software entwickelt haben und die nötige Serverinfrastruktur für eine Online-Flugsimulation betreiben.

Hardware

Typische Hardware für Flugsimulationen zu Unterhaltungszwecken, die meist am heimischen PC betrieben werden, ist an allererster Stelle der Joystick oder das Steuerhorn. Darüber hinaus gibt es neben Seitenruder-Pedalen auch Gashebel und Radio- und Navigation-Stacks.

Cockpit-Simulatoren für Simulationen zu Unterhaltungswecke (Homecockpits) verbessern das Simulationserlebnis und erhöhen ähnlich wie bei Simulationen zu Ausbildungszwecken den Realismus bei der Bedienung des simulierten Flugzeuges. Anders als die Standard-Bedienelemente sind Homecockpits bisher nicht kommerziell erhältlich, sondern werden von engagierten Bastlern mit handwerklichen Mitteln für die eigene Verwendung gebaut. Wie im professionellen Bereich können Homecockpits typneutral sein oder bestimmten Flugzeugtypen so genau wie möglich nachgebildet werden.

Vernetzung

Um den Grad der Realitätsnähe zu erhöhen, wurden weltweit zwei große Netzwerke gegründet (VATSIM und IVAO), bei denen Flugsimulation und die Simulation von Luftverkehrskontrolle gemeinsam simuliert wird. Es wird dabei nach realen Navigationsdaten mit realem Wetter, und realen Flugrouten folgend geflogen.

Militärische Luftfahrsimulationen gehörten zu den Pionieren der Echtzeit-Multispieler-Online-Spiele. Air Warrior begründete dieses Genre und definierte bis heute verwendete Spielstrukturen.

Flugsimulationen für Modellflugzeuge

Hallenflugtraining im Modellflug-Simulator

Eine besondere Stellung nehmen Flugsimulationen für Modellflugzeuge ein. Sie bieten oft zahlreiche Programmfunktionen, die den Unterhaltungscharakter betonen und zum Spaß des Benutzers implementiert sind. Andererseits sind die höherwertigen Produkte, an die unter anderem der Sender der Funkfernsteuerung als Eingabegerät angeschlossen werden kann, sehr gut geeignet, risikolos Flugmanöver mit Modellflugzeugen zu üben. Hinsichtlich des Modellflugs haben diese Produkte deutlichen Ausbildungscharakter.

Simulation und Wirklichkeit

Anders als bei professionellen Simulationen sind die Benutzer von Flugsimulationen für Unterhaltungszwecke meist nur vordergründig an der Wirklichkeitstreue der Simulationsprogramme interessiert. Während es für echte Flugzeugbesatzungen wichtig ist, sich die Unterschiede zwischen Simulation und Wirklichkeit bewusst zu machen, ist die Illusion größter Wirklichkeitstreue für Computerspieler oft ein wesentlicher Teil des Simulationserlebnisses.

Liste von Flugsimulationen zu Unterhaltungszwecken

Zivile Simulatoren

Militärische Simulatoren

Modellflug Simulatoren


Weltraumsimulatoren

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