Jaro´s Techno-Ecke - Luft hat keine Parkbuchten! Kurz vor der Urlaubs- und damit (Flug-) Reisezeit hab´ ich mal wieder ein ganz leckeres Thema ausgesucht: Wieso ein Flugzeug überhaupt fliegen kann, ist wohl hinreichend bekannt: Geschwindigkeit und ein bis zwei gewölbte Flügel; oben am Flügel fließt die Luft schneller als unten; deshalb oben Unterdruck (ca. 2/3 des Auftriebs), unten Überdruck; Flügel hebt sich; Flugzeugrumpf muß mit. Oder anders gesagt: Mit genug Speed kann auch ein Wal fliegen. Der entgegengesetzte Flugzustand, nämlich der des Nicht-Mehr-Fliegens, ist, vor allem bei den zahlenden Passagieren, denkbar unbeliebt. Also grübeln wir, woher es kommt, daß ein Flugzeug abstürzt. Richtig - die Statistik sagt, daß Flugzeuge so gut wie nie stürzen und wenn sie es doch tun, war es menschliches Versagen. Also was soll das Ganze in der Techno-Ecke? Die Analyse von Flugunfällen zeigt leider, daß die Masse der (eh' wenigen) Abstürze mit kleineren technischen Mängeln anfangen. Daraus entwickelt sich dann eine Kette von unangenehmen Pannen und Ausfällen, die u.U. mit einem Fehler der Crew endet. Und dieser eine war dann das menschliche Versagen. Nomalerweise ist die Crew ausgebildet und anwesend, um solche technischen Probleme zu lösen bzw. zu entschärfen. Im Prinzip gibt es drei Möglichkeiten, warum sich ein Flugzeug unplanmäßig dem Erdboden nähert. Zwei davon lassen sich aus der obigen Global-Theorie der Aerodynamik schon ableiten: 1) Verlust der auftriebgebenden Komponente (Volksmund: Flügel) 2) Verlust der Geschwindigkeit 3) Controlled-Flight-into-Terrain (CFT) ad 1) Das einem der Flügel in der Luft wegklappt ist, gelinde gesagt, unwahrscheinlich. Sämtliche normalen Flugzeuge werden bei der Erprobung Kräften ausgesetzt, die einem Vielfachen der Kräfte im normalen Flugbetrieb entsprechen. So werden die Flügel von Linienmaschinen bei Belastungstests um mehrere Meter (!) gebogen, ohne daß auch nur eine Niete bricht. Um ganz sicher zu gehen, wird für jeden Flugzeugtyp die Manövergeschwindigkeit (Va; V = Velocity) definiert. Dies ist die Maximalgeschwindigkeit, bei der selbst abrupte, volle Ruderbewegungen nicht zu Schäden der Struktur führen. Und für den normalen Flug gibt es die Vne (never exceed). Dies ist die Geschwindigkeit, die niemals überschritten werden soll. Erreichen kann man sie eh' nur im starken Sinkflug. Und da gibt es dann eine rote Markierung am Tacho. Trotzdem kann der Auftrieb am Flügel verloren gehen. Bei größeren Flugzeugen gibt es sogenannte "Vorflügel" oder "Slats". Diese fahren bei Start- und Landung an den vorderen Flügelkanten aus (kann man gut vom Fensterplatz aus beobachten). Ihre Aufgabe ist es, die Flügelfläche zu vergrößern und durch eine Vergrößerung der Krümmung den Auftrieb zu erhöhen. Nun sind aber Fälle bekannt, wo ein Slat beim Ein- oder Ausfahren klemmte. Bei ungünstigen äußeren Umständen (z.B. Langsamflug bei der Landung, Flug in großer Höhe und damit dünner Luft) kann es dann passieren, daß der Flügel mit dem ausgefahrenem Slat noch Auftrieb produziert, während der andere nicht mehr ausreichend mit Luft angeströmt wird. Das Resultat nennt man "Trudeln". Das Flugzeug hat nur auf einem Flügel etwas Auftrieb, der andere fällt nach unten (mit ihm das ganze Flugzeug) und dreht sich dabei um die eigene Achse. Das sieht etwa aus, wie ein fallendes Blatt. Auch im Film "Top Gun" ist eine sehr "gute" Trudel- Szene zu finden. Problem: Passagierflugzeuge sind nicht fürs Trudeln gebaut und dementsprechend sehr schwer bis gar nicht abzufangen... Beispiel: Ein Toter beim unkontrollierten Fahren eines Slat einer MD11 der China Eastern, 6. April 1993. Analog gibt es an der hinteren Flügelkante die beliebten Klappen oder "Flaps". Diese zu verlieren ist recht einfach: Man überschreitet einfach die (auf dem Tacho markierte) Geschwindigkeit Vfe (Maximum flap extended speed) für das Setzen dieser Klappen. Die strömende Luft wird sie dann schon irgendwann mal abreißen oder zumindest verbiegen. Effekt: siehe oben. ad 2) Da der vorhandene Auftrieb massiv von der Geschwindigkeit der Flügel gegen die umgebende Luft abhängt, führt ein Unterschreiten der Mindestgeschwindigkeit zum Verlust des Auftriebs. Diesen Effekt des Verlusts der Luftströmung am Flügel nennt man "Überziehen" oder "Stall". Für jeden Flugzustand (abhängig von Gewicht, Außentemperatur, Flap- und Slatstellung, Fahrwerk, etc.) ist die Stallspeed Vs definiert. Wird sie unterschritten, nimmt das Aeroplan die Flugeigenschaften eines Ambosses an. Kritisch ist das besonders beim Landeanflug, wo man ja versucht möglichst langsam zu fliegen. Fällt hierbei ein/der Antrieb aus, wird das Flugzeug natürlich langsamer. Der Trick ist, in diesem Fall den Winkel des Sinkens zu erhöhen (Nase nach unten). Dann wird Höhe in Geschwindigkeit umgesetzt und das Fliegerchen segelt. Vorausgesetzt man hat die Höhe... Fällt in einiger Höhe ein Antrieb aus, kann man (relativ) gemütlich zur nächsten Wiese segeln, solange man die Stallspeed im Auge behält. Oder anders: Kein Flugzeug fällt plötzlich vom Himmel, nur weil der Motor muckt oder keinen Sprit mehr hat. Es kann aber auch ganz plötzlich kommen: Scherwinde sind mehrere Windströme, die sehr nahe beieinander mit verschiedenen Richtung und Geschwindigkeit wehen. Fliegt man ganz gemütlich zur Landung an, tut man das immer gegen den Wind (= erhöhte Bewegung der Luft gegen der Flügel - gelle). Rechenbeispiel: Die Stallspeed sei 90 km/h. Der Motor produziert eine Vorwärtsgeschwindigkeit von 100 km/h. Der Gegenwind hat 20 km/h. Also bewegt sich die Luft mit 120 km/h gegen den Flügel - alles Sahne. Nun kommt man aber (von einer Sekunde auf die andere) in eine Windscherung (z.B. weil man in eine tiefere Luftschicht fliegt), in der der Wind genau umgekehrt weht. Dann hat man plötzlich nur noch effektive 80 km/h und die Stallspeed unterschritten - schlecht. Beispiel: 5. Juli 1990, DC9 in Atlanta, eine Minute in Windscherung, Beschleunigungen zwischen -5g und +2,7g. Kein Stall, Notlandung, das Flugzeug war schrottreif. Tückisch kann auch Flug nach Instrumenten sein. Folgende Situation: Flug in den Wolken mit Autopilot. Keine Sicht auf den Horizont, dadurch aber auch räumliche Desorientierung, d.h. der Gleichgewichtssinn funktioniert nicht zuverlässig. Probleme mit dem Triebwerk, die nur zu einer schwächeren Leistung führen, aber nicht akut sind. Der Autopilot merkt, daß das Flugzeug langsamer wird. Um den Auftrieb zu erhalten versucht er mehr Gas zu geben - hilft nicht viel. Gleichzeitig nimmt er die Flugzeugnase hoch, um durch einen höheren Winkel den Auftrieb zu erhalten. Und so weiter: Mehr Gas, mehr hochziehen. Irgendwann ist der Punkt erreicht, wo das Flugzeug aufgerichtet im Himmel steht, der Auftrieb aber trotzdem nicht mehr reicht - Stall. Der Pilot hat nichts gemerkt, weil er ja den echten Horizont nicht sieht und sich evtl. nicht so sehr auf die Instrumente konzentriert hat. Da gibt es den dokumentierten Fall einer Boeing 747. Der Pilot konnte den Sturz nach ca. 10 km (vertikal!) abfangen. Das Flugzeug verlor jeweils ca. ein Drittel des Seiten- und Höhenleitwerkes. Um obigen Effekt zu vermeiden, gibt es das "Autothrottle". D.h. der Autopilot gibt Gas, indem er den Gashebel bewegt. Und das muß ein Pilot normalerweise merken. Jedoch: Im Airbus gibt es nur ein "Autopower", d.h. der Autopilot gibt zwar Gas, der Hebel bewegt sich jedoch nicht. Der Pilot hat keine Chance was zu erkennen. ad 3) Bei CFT handelt es sich im Prinzip darum, daß Piloten irgendwohin fliegen, wo die Luft unvorhergesehenerweise zu Ende ist. Das Paradebeispiel ist der Berg, der plötzlich in den Weg springt. Ursache hierfür ist normalerweise ein Navigationsproblem. Auf Strecke fliegt man normalerweise nach Funknavigation. D.h. irgendwo in der Landschaft stehen Sender, die Radiosignale ausstrahlen, die man an Bord empfängt und auf denen man "reitet". Jetzt kann es aber schon mal vorkommen, das diese Sender kaputt sind, ihre Sendefrequenz geändert wurde oder sie gerade getestet werden. Oder man reitet auf dem Strahl, guckt in die Karte, stellt fest, das auf der Strecke keine Hindernisse sind und prallt in das Einzige, das nicht eingezeichnet wurde. So passiert einer Condor/Südflug Boeing 767/300 am 23.6.1992 in Margarita/Venezuela. Sie streifte einen 15 meter hohen Stahlmast, der auf einem Hügel aber nicht in der Karte stand. Keine Verletzten. Ein anderer Grund ist, daß man einfach die falsche Höhe hat. So ein Höhenmesser ist aber auch trickreich: Es gibt Radarhöhenmesser, die bis auf wenige Dezimeter genau sind, allerdings nur bis zu einer gewissen Höhe. Barometrische Höhenmesser errechnen die Höhe aus dem voreingestellten Druck für die Meereshöhe (MSL = NN = Normalnull), dem aktuellen Druck und dem normalen Druckabfall in der Standardatmosphäre (Erdnah ca. 1HPa pro 10 m). Also muß man den aktuellen Druck für NN einstellen - Fehlerquelle. Zudem ändert sich der Luftdruck im Flug mit Temperatur und Wetter (z.B. Tiefdruckgebiete). In bestimmten Fällen (z.B. Flug über 5000 Fuß) wird nun nicht der reale Druck der Meereshöhe verwendet, sondern es wird vom Standard 1013,2 HPa ausgegangen - und das kann schon mal 200 Meter Höhendifferenz bedeuten. Und so kann es passieren, daß man im Flug öfter hin- und herwechseln muß. Es kann genauso verwirrend sein, wie es klingt. Fliegt man zu einer Landung unter Instrumentenbedingungen an, so ist es ein mächtiger Unterschied, ob der Höhenmesser richtig oder 200 Meter zu hoch anzeigt. Einer der berühmtesten CFT-Unfäle war der Absturz der Alitalia DC9 in einen Hügel vor Zürich am 14.11.1990 mit 46 Toten. Die beiden Piloten sind beim mehrfachen Umstellen der Höhenmesser in Anflug durcheinandergekommen und dann etwas zu tief geraten... Ein absolut empfehlenswertes Buch, das sekundengenau einige Fälle recherchiert und beschreibt, in denen Crews trotz widrigster Umstände Flugzeuge und Menschen gerettet haben, ist: "Emergency - Krisensituationen im Cockpit", ISBN-3-924208-18-2. Man bekommt beim Lesen feuchte Hände. Das Wort zum Urlaub: Trotz der obigen Horrorstories solltet Ihr nicht vergessen: Das gefährlichste am Fliegen ist die Fahrt zum Flugplatz! Schöne Ferien JARO P.S.: Ich habe grade auf SWF3 gehört, daß in der Schweiz dieses Jahr schon drei schwere Unfälle mit mehreren Toten passiert sind - bei der Eisenbahn. Aber keine Unfälle oder gar Tote bei Linienflügen.