Warum Flugzeuge manchmal starten, ohne ihr Fahrwerk einzuziehen

Ein typischer Start eines Verkehrsflugzeugs sieht in etwa so aus: Der Pilot-Flying (PF) stellt seinen Jet auf einer Landebahn auf und der Pilot-Monitoring (PM) erhält vom Tower-Controller die Freigabe zum Abflug. Der PF bewegt die Gashebel langsam vor und überprüft die Motoranzeigen, um sicherzustellen, dass beide Motoren stabil sind. Sobald dies bestätigt ist, drückt der PF den TOGA-Schalter (Take-Off/Go Around) und treibt das Flugzeug über die Landebahn, während der PM die Instrumente beobachtet.

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Der PM ruft je nach Träger 80 kt oder 100 kt auf, gefolgt von V1 (Entscheidungsgeschwindigkeit) und dann „Rotieren“. Die PF hebt das Flugzeug vom Boden, woraufhin der Premierminister „positive Rate“ ausruft. Der PF antwortet mit „Vorbereiten“. Der PM legt dann den Fahrwerksschalter hoch und das Fahrwerk fährt hoch. Allerdings passiert dieser letzte Teil nicht immer.

Was passiert hier?

So sieht unsere Situation von außen aus. Das

ist in der Luft, befindet sich in einem stabilen Steigflug und spricht wahrscheinlich bereits mit dem Abflugkontrolleur, das Fahrwerk ist jedoch noch ausgefahren. Das Fahrwerk erzeugt einen enormen Luftwiderstand, der den Treibstoffverbrauch erhöht. Warum sollte ein Pilot das also tun?

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Wie fast alles andere, was Flugbesatzungen tun, ist dies eine bewusste Entscheidung. Piloten absolvieren während ihrer gesamten Karriere eine strenge Ausbildung, lernen, wie sie mit jedem möglichen Szenario umgehen können, und durchlaufen normale Routinen wie Maschinen, um keinen Raum für Fehler zu lassen. Und das Fahrwerk unten halten? Das hat damit zu tunHitze.

Reduzierung des Brandrisikos

Aufgrund der starken Kräfte, denen sie ausgesetzt sind, überhitzen Bremsen recht schnell. Brände an Bord können katastrophal sein, und Verkehrsflugzeuge verfügen in der Regel nicht über Löschsysteme in den Fahrwerksschächten. Die Lösung besteht darin, das Getriebe einfach herunterzufahren oder unten zu lassen, wenn das Flugzeug ungewöhnlich hohe Bremstemperaturen feststellt, da die über die Räder strömende Luft die Temperaturen viel schneller senkt, als wenn sie in den Getriebeschächten gelagert würden.

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Es ist ein Standardverfahren, das Fahrwerk für eine zusätzliche Zeit nach dem Start aufzubewahren, wenn die Bremstemperaturen gefährlich hoch sind, aber manchmal schalten Piloten das Fahrwerk sogar herunternachsie wurden zurückgezogen. Ein 2012ABC-NachrichtenDie Geschichte beschreibt genau das, wo ein US-Airways-Airbus nach dem Abflug sein Fahrwerk herunterfuhr und die Cockpitbesatzung die Passagiere darüber informierte, dass dies auf überhitzte Bremsen zurückzuführen sei.

Während die Flugbesatzung einen Brand im Getriebeschacht nicht löschen kann, verfügen einige Flugzeuge über Branderkennungssysteme und Piloten können die Bremstemperaturen anzeigen. Das Flugzeug warnt die Piloten außerdem vor einer Überhitzung der Bremsen, woraufhin sie entsprechend reagieren können.

Wie passiert das?

Bremsen sind die wichtigste Möglichkeit, Flugzeuge anzuhalten. Während des Rollens ist dies die einzige Methode zum Abbremsen, während Flugzeuge bei der Landung auch Schubumkehrer und Spoiler verwenden. Weil Flugzeuge schwer sind und die Landegeschwindigkeit oft über 100 km liegt140 Meilen pro Stunde (241 km/h)Dies bedeutet, dass die Bremsen stark beansprucht werden.

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Bremsen für Verkehrsflugzeuge erzeugen Reibung zwischen sich bewegenden Rotoren und stationären Statoren. Durch Reibung entsteht Wärme, und bei der Landung können die Temperaturen höher sein500°C. Solch hohe Temperaturen erfordern Zeit, um abzusinken, Flugzeugabfertigungen sind jedoch nicht in Abkühlungsperioden geplant. Das bedeutet, dass die Bremsen beim nächsten Abflug oft noch heiß sind und durch Bremseinwirkung während des Rollens die Temperaturen wieder ansteigen.

Sobald sich das Flugzeug gedreht hat und die Piloten das Fahrwerk ausfahren, werden außerdem automatisch Bremsen betätigt, um ein Durchdrehen der Räder zu verhindern. Auch hier entsteht Reibung, die Wärme erzeugt. Daher müssen Piloten wissen, dass die Temperaturen sicher sind, und wenn nicht, dann warten, bis dies der Fall ist.

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Bedingungen, die dazu führen

Bei der Landung erwärmen sich die Bremsen erheblich, und das Rollen erwärmt sich zusätzlich. Am Boden können die Bremsen erst richtig abkühlen, wenn das Flugzeug geparkt ist. Für ein Großraumflugzeug, das zwischen den Flügen stundenlang am Boden bleibt, ist dies weniger problematisch.

Viele Single-Aisle-Flugzeuge bedienen jedoch in der Regel mehrere Segmente pro Tag, und einige Fluggesellschaften, insbesondere Billigflieger, planen kurze Abfertigungszeiten.

So bleiben Flugzeuge beispielsweise nur etwa 25 Minuten am Boden.

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Auch das Tanken von Treibstoff ist ein Faktor, da Fluggesellschaften, die ein Flugzeug für mehrere Sektoren pro Tag einplanen, oft mehr Treibstoff als nötig für jeden Flug laden, um zu vermeiden, dass an jedem Flughafen aufgetankt werden muss. Dies bedeutet, dass diese Flugzeuge oft mit höheren Gewichten landen, was den Bremsaufwand erhöht. Weitere Faktoren, die zu den Bremstemperaturen beitragen, sind:

• Alter und Zustand der Bremsen, da sich ältere Einheiten, die stark beansprucht wurden, schneller erhitzen.
• Landebahnlänge, da eine kürzere Landebahn eine stärkere Bremswirkung erfordert.
• Wetterbedingungen, da hohe Temperaturen dazu führen, dass die Bremsen langsamer abkühlen.

Bremsenkühlung und ihre Auswirkungen auf den Betrieb

Heiße Bremsen spielen eine wichtige Rolle bei der Durchführung von Flügen durch Piloten. Überhitzte Bremsen können beispielsweise dazu führen, dass eine Flugbesatzung ihren Abflug verschieben muss, da ein abgebrochener Start in einem solchen Fall einen Brand verursachen kann. Wie bereits erwähnt, können heiße Bremsen auch dazu führen, dass das Einfahren des Fahrwerks verzögert wird, was den Treibstoffverbrauch erhöht. Den gleichen Effekt hat auch das erneute Absenken des Getriebes.

Um dieses Problem zu mildern, bieten Hersteller Kühlventilatoren an. Diese können je nach Flugzeugtyp standardmäßig oder optional sein, mit dem Vorteil schneller Abkühlzeiten auf Kosten eines höheren Gewichts. Dies hat Vorteile für Betreiber, die kurze, häufige Flüge durchführen, während Langstreckenflugzeuge weniger Vorteile verzeichnen.

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Verwendung von Carbonbremsen

Früher bestanden die Bremsen von Flugzeugen aus Stahl, heute sind die neuen Jets jedoch typischerweise mit Carbon-Bremsen ausgestattet. Diese sind leichter und effektiver als die Designs der Vergangenheit. Sie verfügen jedoch über einzigartige Eigenschaften.

Eine Veröffentlichung vonAirbusbeschreibt verschiedene Betriebsabläufe, die die Lebensdauer von Carbonbremsen verlängern, und zeigt, wie Carbonbremsen anders funktionieren als Stahlmodelle. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass nicht die Energie der primäre Faktor für den Verschleiß ist, sondern die Anzahl der Anwendungen.

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Bei zu niedrigen Temperaturen erhöht sich tatsächlich der Bremsenverschleiß, und Carbonmodelle sind am effektivsten, wenn sie heiß sind. Daher wird den Piloten empfohlen, weniger häufig, dafür aber stärker zu bremsen, was die Temperatur erhöht. Dies muss jedoch ausgewogen sein, damit die hohe Temperatur kein Risiko darstellt.

Foto: Vincenzo Pace | Einfaches Fliegen

In vielen Situationen sind die hohen Temperaturen, denen Carbonbremsen oft ausgesetzt sind, von Vorteil, da sie nicht nur die Kosten für Fluggesellschaften senken, sondern auch die Sicherheit erhöhen. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass der Sicherheitsvorteil zu einem Risiko werden kann, wenn die Bremsen zu heiß werden, was bei häufigem Flugbetrieb und wenig Zeit zum Ausruhen leicht passieren kann.

Automatische Bremsen sind bei vielen Verkehrsflugzeugen zur Standardoption geworden, da sie bei der Landung einen einzigen, sanften Bremsvorgang ermöglichen, was für Carbonbremsen von Vorteil ist. Airbus bietet auch „Brake To Vacate“ an, ein System, das berechnet, wie viel Bremswirkung erforderlich ist, um eine bestimmte Landebahn zu verlassen, und so die Anzahl der erforderlichen Bremseingaben reduziert.

Im Inneren einer Bremse

Dies sind oft einige der am meisten übersehenen Teile eines Verkehrsflugzeugs, da sie größtenteils außer Sichtweite und daher außerhalb des Bewusstseins liegen. Sie sind jedoch die wichtigste Methode, um ein Verkehrsflugzeug anzuhalten.

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Während die Bremsen eines Autos typischerweise aus einer Scheibe mit Reibbelag bestehen, sind die Bremsen bei Verkehrsflugzeugen aufgrund der höheren Belastungskräfte wesentlich komplexer. Größere Flugzeuge verwenden typischerweise einen Mehrscheibenaufbau, bei dem sich Rotorstapel mit dem Rad bewegen, während Statoren stationär zwischen den einzelnen Scheiben sitzen.

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Die Hydraulik aktiviert eine Druckplatte, die mithilfe einer Reihe von Kolben bewegt wird, um die Reibung zu erzeugen, die das Flugzeug stoppt. Wenn die Bremsen nicht verwendet werden, löst eine federbelastete Vorrichtung die Statoren von den Rotoren, wodurch die Bremswirkung unterbrochen wird.

Der Überblick

Flugzeugbremsen können so heiß werden, dass es gefährlich ist, sie zu berühren. In diesem Fall muss sichergestellt werden, dass diese Temperaturen kein Sicherheitsrisiko für das Flugzeug und seine Passagiere darstellen. Carbonbremsen sind in diesem Sinne komplizierter, da bis zum Erreichen des Gefahrenpunkts höhere Temperaturen besser sind.

Die meisten Überhitzungsfälle sind auf starke Beanspruchung und zu wenig Zeit zum Abkühlen zurückzuführen. Dies gilt sowohl für Carbonbremsen als auch für die Stahlmodelle, die in Flugzeugen wie der alten Boeing 767 zu finden sind. Auch wenn es seltsam sein mag, ein Flugzeug nach dem Start noch Minuten lang den Gang herunterzuschalten, ist das besser, als einen Brand zu riskieren, und andere Lösungen gibt es derzeit nicht.