Die Ära Airbus

Für Boeing gab es bis in die 80er Jahre des 20. Jahrhunderts keine große Konkurrenz.  Nur McDonnell Douglas schafft es, sich neben dem Riesen aus Seattle zu behaupten. In den 1970er Jahren entsteht in Europa der Konzern Airbus, dessen erklärtes Ziel es war, die Vorherrschaft des US-Monopolisten Boeing zu brechen (vgl. Die Süddeutsche, Erfolgsgeschichte mit Problemen-Die Geschichte von Airbus, 10.5.2010). Dies ist mit der Airbus A320-Familie auch gut gelungen.

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Schon der erste Jet des Branchen-Neulings Airbus war erfolgreich. Denn Flugzeugtechnik aus Europa hat durchaus einen Platz auf dem Markt. Dass die U.S Fluggesellschaft „Eastern Airlines“ vier Modelle bestellte, war für Boeing ein deutliches Zeichen, dass der Markt in Zukunft einen ernst zu nehmenden Mitstreiter mehr hatte. Doch erst der Airbus A320 (Erstflug: Februar 1987) revolutioniert die Flugzeugindustrie wirklich. In diesem Flugzeug sind Systeme verbaut, die zu dieser Zeit einmalig waren. Dem Piloten stand kein Steuerhorn mehr zur Verfügung, sondern er steuerte den Jet mittels eines Sidesticks. Die Steuerflächen waren nicht mehr mit Seilzügen verbunden, die ein mechanisches Auslenken ermöglichten. Stattdessen sind alle Steuerimpulse über Flugcomputer und hydraulischen Aktoren umgesetzt. Dieses „Fly-by-wire“ genannte System war in Grundzügen zwar auch schon in der Concorde eingesetzt, allerdings durch analog-elektrische Signalübertragung und nicht vollständig mechanisch entkoppelt.

Einsatz von Flight envelope Protections

Erstmals wurden Flight Envelope Protections verbaut, Systeme die den äußeren Rahmen abstecken in dem sich das Flugzeug bewegen darf. Vereinfacht gesagt kann so der Pilot, wenn alle Systeme eingeschaltet sind, zum Beispiel, die vorgegebene Schräglage (bank angle), um nur eines von vielen Beispielen zu nennen, nicht überschreiten. Die Flugcomputer verhindern dies. Diese sehr häufig diskutierte Einschränkung der Piloten ist umstritten, beruht aber auf einer Statistik, die besagt, dass ca. 70% aller Flugunfälle auf menschliches Versagen zurückzuführen sind. (Quelle: Studienarbeit Moritz Imbach, Freiburg)

Airbus

(Quelle: Klaus Serek  / pixelio.de)

Airbus A320

Besondere Verbreitung hat die Airbus A320-Familie gefunden. Zur A320-Familie zählen neben dem Airbus A320 auch die Modelle A321, A319 und A318 für die Mittelstrecke. Der A320 hat eine Recihweite von 4.800 bis 6.150 km und eine Kapazität vonbis zu 180 Passagieren. Als großer Vorteil der A320-Familie gilt die Familienkommunalität, d.h. dass viele Systeme und Bereiche bei den Flugzeugtypen identisch sind und so Kosten bei der Wartung und der Ausbildung der Piloten eingespart werden können. So können alle Flugzeuge der A320-Familie mit dem gleichen Type Rating geflogen werden. Außerdem weist die A320-Familie eine Abflugzuverlässigkeit von 99,7% auf. Die Abflugzuverlässigkeit misst die technische Verfügbarkeit eines Flugzeugs vor dem Start. Mit 99,7% wird eine herausragende Quote erreicht, weshalb dieser Flugzeugtyp auch so erfolgreich ist. (Quelle: Studienarbeit Christian Bauer, Landshut)

FBW Flugsteuerung am Beispiel der Airbus Flugzeuge

Bei der FBW Technologie gibt es „keine direkte mechanische Verbindung zwischen Steuerhorn und Rudern, bzw. Ruderstellantrieben“.[1] Stattdessen tritt ein Regler zwischen Piloten und Flugzeug, welcher nun das Flugzeug steuert. Die Signale werden digital an die elektrischen oder hydraulischen Stellmotoren übermittelt.

Hier werden nun Sicherheitssysteme in Flugkontrollcomputern untergebracht, welche den Piloten überwachen und daran hindern, gewisse Grenzen zu überschreiten. Bei den zivilen Verkehrsflugzeugen von Airbus werden den Computern weitreichendere Autoritäten gegeben, welche mehr Möglichkeiten zur Überstimmung des Piloten haben und diesen nur in gewissen Grenzen die Überschreitung von Grenzflugzuständen zulässt.[2] Dabei steuert der Pilot die Steuerflächen nicht mehr direkt an, sondern gibt dem Regelcomputer ein Flugbahn vor. Diese Flugbahn, im Normalflug eine 1g Flugbahn, wird dann ohne weitere Steuereingaben am Sidestick eingehalten.[3]

Nachteile der Flugsteuerung im Airbus

Ein FBW System muss gut durchdacht und programmiert sein, um den Piloten in kritischen Situationen nicht zu überfordern, sondern genau zu unterstützen. Dabei ist die komplexe Programmierung der Software der wohl kritischste Punkt. Fehler, die hier entstehen, können Jahre später zu folgeschweren Unfällen führen. Dabei ist es oft eine Verkettung von Umständen, die dazu führt, dass hier die Schwächen der Programmierung einer FBW Software zum Tragen kommt. Zum Zeitpunkt der Entwicklung können nicht alle Situationen programmiert und die Tragweite dieser vorhergesehen werden. Kommt es jetzt im Flugverlauf zu unvorhergesehen Situationen, kann der Computer Eingaben des Piloten verweigern und so direkt zu einem Zwischenfall beitragen.

Unfall eines Lufhansa Airbus A320

Als Beispiel für diesen Nachteil ist der Unfall eines Lufthansa Airbus A320 in Warschau am 14.09.1993 zu nennen.[4] Beim Aufsetzen verhinderte ein Sicherheitssystem das Ausfahren der Störklappen, den Einsatz der Bremsen sowie der Schubumkehr. In der darauffolgenden Unfalluntersuchung wurde erkannt, dass beide Hauptfahrwerksbeine mit ca. 6 Tonnen belastet sein mussten, um die Aktivierung der Bremssysteme zu erlauben. Dieses Systemverhalten der sogenannten Air-Ground-Logic wurde auf Grund dieses Unfalls dauerhaft von Airbus geändert.

Vorteile der Flugsteuerung mit dem FBW System

Anstatt Kabel und Steuerseile verfügt ein FBW System nur über digitale Leitungen, welche Gewicht und Platz einsparen. Jedes Kilogramm Gewicht trägt zu einem effizienteren und somit kostengünstigeren Flugzeug bei.

Die Signale können von Computern überwacht werden, was zur Folge hat, dass eine Flight Envelope Protection eingeführt werden kann.

Letztendlich können auch die Signale (wie im Airbus A380) direkt an EHA gesendet werden, welche unabhängig vom restlichen hydraulischen System die Ruderflächen ansteuern können.[5] Somit lässt sich mit der FBW Technik ein System installieren, welches einfacher und sicherer ist. [6]

Quellenhinweise zur Flugsteuerung im Airbus

Der Text basiert auf einer Untersuchung von Stefan Baumgartl, Studierender im Studiengang Aviation Business and Piloting an der htw saar.

[1] Brockhaus, R., Alles, W., & Luckner, R. (2011). Flugregelung (Bd. 3). Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, S. 44

[2] Die maximale Geschwindigkeit kann mit dem Sidestick übersteuert werden um einen höheren als den Maximalen Geschwindigkeitswert zu erreichen, welcher jedoch auch eine weitere Grenze hat und dann nicht mehr vom Piloten übersteuert werden kann.

[3] Klant, P. (März 2019). Das A380 Flight Control System. Pilot und Flugzeug, S. 75-76

[4] Klant, P. (05 2019). Mode Confusion und Designbegünstigte Unfälle. Pilot und Flugzeug, S. 100

[5] Klant, P. (März 2019). Das A380 Flight Control System. Pilot und Flugzeug, S. 72

[6] Brockhaus, R., Alles, W., & Luckner, R. (2011). Flugregelung (Bd. 3). Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, S. 433

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