Das große Buch der Luftfahrt E-Book

Frank Littek

• Herausgeber: GeraMond Verlag
• Kategorie: Lebensstil
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 226

Veröffentlichungsjahr: 2025

Beschreibung

Flüge mit modernen Verkehrsflugzeugen sind heute für die meisten Menschen selbstverständlich geworden. Aber kaum jemand weiß, warum ein Flugzeug fliegt, was die Piloten im Cockpit machen, wie ein Flugzeug betankt wird, wie klimaschädlich Fliegen wirklich ist und was alles zu einem Flughafen gehört. Diese und viele weitere Fragen werden in diesem Buch mit spannendem Fachwissen beantwortet. Ein Muss für jeden Luftfahrt-Fan!

Leseprobe

Das große Buch der Luftfahrt

Frank Littek

Das große Buch der Luftfahrt

Alles, was man über das Fliegen wissen muss

Der Spirit des Fliegens begeistert die Menschen, seit sie denken können. Ein wenig von der Faszination des Luftverkehrs möchte Ihnen dieses Buch vermitteln.

Inhalt

Die Technik Der Verkehrsflugzeuge

Kein Wunder: Warum ein Flugzeug fliegt

Kolben und Brennkammern: Flugzeugmotoren

Tragflächen, Steuerelemente und mehr

Zum Teil lenkbar: Reifen und Fahrwerk

Kabel und Stellmotoren: Kraftübertragung im Flugzeug

Alles hat seinen Platz: der Aufbau des Cockpits

Es kann auch mal lauter werden: der Funkverkehr

Gewusst wohin: die Navigation

Wie ein typischer Flug durchgeführt wird

Immer unter Druck: Wasser im Flugzeug

Luft wie im OP-Saal: die Klimaanlage

Großer Unterschied: Kabine und Klassen

Serienproduktion: der Bau eines Flugzeugs

Leicht und besonders belastbar: CFK

Ausgereiftes System: die Wartung von Verkehrsflugzeugen

Flughäfen

Der grundsätzliche Aufbau eines Verkehrsflughafens

Rollbänder im Verborgenen: das Gepäcksystem

Für jeden etwas: das Catering

5800 Kilogramm aus dem Boden: Betankung

Organisation Und Zukunft Des Luftverkehrs

Überblick mit System: die Flugsicherung

RTC: Wenn der Tower-Lotse an einem anderen Airport sitzt

Ohne geht es nicht: Hub and Spoke

Komplexe Technik im Hintergrund: Buchungssysteme

Ganz eigene Welt: der Luftfrachtverkehr

Differenzierter Blick: Fliegen und Nachhaltigkeit

Die Geschichte Der Verkehrsfliegerei

Die Entwicklung der Verkehrsfliegerei

Das Cockpit im Wandel der Zeit

Sicherheit

Da muss jeder durch: Sicherheitskontrollen

Im Notfall in drei Minuten am Ziel: die Feuerwehr

Unterschätztes Risiko: Turbulenzen

Für welche Belastungen Flugzeuge ausgelegt sind

Damit die Form stimmt: Flugzeugenteisung

Wie Verkehrsflugzeuge im Winter eisfrei gehalten werden

Nicht ganz ohne Risiko: Blitzschlag

Mit MUSIC gegen den Terror: Raketenabwehr bei El Al

Wie ein Flugzeugunglück aufgeklärt wird

Kurzportraits Bekannter Flugzeugtypen

Wichtige Begriffe Aus Der Luftfahrt

Impressum

,

Autor

und

Bildnachweis

Ein Airbus A350-1000 von Qatar Airways beim Start

Die Technik Der Verkehrsflugzeuge

Fliegen gehört heute für die meisten Menschen zum Alltag. Verspätet sich ein Flugzeug beim Flug von Frankfurt nach New York um eine Viertelstunde, ist das für viele Passagiere ein Aufreger. Kaum jemandem ist heute noch bewusst, was für eine technische Meisterleistung es ist, überhaupt über den Atlantik zu fliegen und dabei auch noch so zeitlich und räumlich präzise eine Landebahn zu erreichen. Vor 100 Jahren wäre das für Passagiere ein Wunder gewesen. Was technisch alles dazu gehört, es heute als Realität zu leben, schildert das folgende Kapitel.

Triebwerk des Airbus A350

Cockpit des Airbus A330

Der Bug eines Airbus A350 von Qatar Airways in Toulouse

Kein Wunder: Warum ein Flugzeug fliegt

Es gibt Augenblicke, die faszinieren. Zu den Momenten, die wohl jeden Menschen staunen lassen, gehört der Start eines Verkehrsflugzeugs. Das gilt insbesondere dann, wenn der Start in unmittelbarer Nähe erfolgt und das Flugzeug groß ist – am besten so groß wie ein Airbus A380. Es sieht so leicht und mühelos aus, wenn sich dessen 560 Tonnen beim Start majestätisch in die Luft erheben! Viele Beobachter fragen sich, wie das eigentlich möglich ist. Aber nur wenige können es erklären. Es wirkt wie ein Wunder – ist natürlich aber keines, sondern fußt auf dem verlässlichen Wirken der Kräfte der Natur.

Verantwortlich für den Flug der Maschine ist eine Kraft, die als Auftrieb bezeichnet wird. Wie dieser wirkt, lässt sich am einfachsten anhand des sogenannten Venturi-Rohres erklären. Es ist nach dem italienischen Physiker und Erfinder Giovanni Battista Venturi benannt und hat eine Besonderheit: Es verengt sich im Inneren und hat daher dort einen kleineren Querschnitt als am Ein- und Ausgang. Venturi bemerkte eine faszinierende Besonderheit, wenn Flüssigkeit durch ein so geformtes Rohr fließt. An der Engstelle im Rohr fließt das Wasser schneller. Gleichzeitig sinkt der Druck im Rohr und an seiner Innenwand.

Das lässt sich mit einem Wasserschlauch leicht nachvollziehen. Ist der Wasserhahn geöffnet, fließt Wasser durch den Schlauch und tritt mit der Geschwindigkeit aus, die es zuvor auch auf seinem Weg durch den Schlauch hatte. Verengt man nun an einer Stelle den Querschnitt des Schlauchs, zum Beispiel, indem man ihn mit den Fingern bis auf einen schmalen Spalt zusammendrückt, tritt das Wasser mit höherer Geschwindigkeit aus. Der Wasserstrahl reicht dadurch auch weiter. Das gilt für das Wasser, aber auch für die Luft. Unter den Bedingungen des Venturi-Rohres strömt auch Luft schneller.

Immer wieder faszinierend: der Start eines Verkehrsflugzeugs

Was hat das aber nun mit dem Fliegen zu tun? Zunächst einmal ist die Voraussetzung für das Entstehen des Auftriebs, dass sich das Flugzeug nach vorn bewegt. Dafür sorgen die Triebwerke. Und dann wirkt die besondere Form, die Flugzeugflügel haben. Diese sind in ihrem Querschnitt nicht wie ein Brett gerade geformt. Die Oberseite der Tragfläche ist nach oben gewölbt, während die Unterseite relativ eben bleibt. Genau diese Formgebung ist dafür verantwortlich, dass ein Flugzeug fliegt.

Bewegt sich die Tragfläche mit großer Geschwindigkeit, folgt die darüberströmende Luft der Form der Wölbung auf der Tragflächenoberseite. Die Flügelwölbung hat eine ähnliche Wirkung wie die untere Hälfte eines Venturi-Rohres. Dessen obere Hälfte fehlt. Sie hat aber ihre Entsprechung im ebenen, ungestörten Luftstrom weiter oberhalb der Tragfläche. Fließt der Luftstrom über den Flügel, muss er also durch eine Verengung strömen, die von der Wölbung der Tragfläche geschaffen wird. Dadurch wird die Luft über der Tragfläche beschleunigt. Gleichzeitig nimmt der Druck über der Tragfläche ab. Dadurch entsteht eine Sogwirkung, die die Tragfläche – und damit das gesamte Flugzeug – in die Luft hebt. Zudem wird der Flügel während der Bewegung von unten angeblasen, da die Tragfläche leicht schräg gegen die Luft angestellt ist. Das hat eine Druckwirkung zur Folge, die die Sogwirkung auf der Oberseite unterstützt. Einer gängigen Faustregel zufolge resultiert der Auftrieb des Flugzeugs zu zwei Dritteln aus dem Sog von oben und zu einem Drittel aus dem Druck von unten.

Bei dieser Antonow An-2 wurden die Tragflächen abmontiert. Das Profil der Flügel ist gut sichtbar.

Gerade bei einem Flugzeug wie dem Beluga-Frachter mag man es kaum glauben, dass er fliegen kann.

Ein Kolbenmotor. Die kreisförmig angeordneten Zylinder sind deutlich zu sehen.

Das PW1500G von Pratt & Whitney treibt den Airbus A220 an. Das Triebwerk gehört zur PW1000G-Motorenfamilien des US-Herstellers und ist eines der modernsten Turbofan-Triebwerke.

Kolben und Brennkammern: Flugzeugmotoren

Wer an die Motoren von Verkehrsflugzeugen denkt, hat dabei sehr wahrscheinlich als erstes Düsentriebwerke vor Augen – wie sie ja auch an den meisten Maschinen montiert sind. Daneben gibt es aber auch noch Turboprop-Triebwerke, die vor allem kleinere Flugzeuge im regionalen Verkehr auf Kurzstrecken antreiben, und zu guter Letzt auch noch Kolbenmotoren. Die beiden letztgenannten Antriebsarten sind mit einem Propeller ausgestattet, der sie optisch von den Düsentriebwerken abgrenzt und ähnlich macht, obwohl sie technisch gesehen völlig unterschiedlich sind.

Zunächst zu den Kolbenmotoren. Davon werden heute nur noch wenige Verkehrsflugzeuge angetrieben. So gibt es immer noch Maschinen vom Typ Douglas DC-3, die meist in entlegenen Regionen der Welt Passagiere oder Fracht befördern. Vor dem Zweiten Weltkrieg war der Kolbenmotor der Standardantrieb in der Luftfahrt, wurde aber nach dem Krieg von Turboprop- und Düsentriebwerken verdrängt. Heute ist er in Sportflugzeugen noch weit verbreitet.

DIE SUPER CONNY

Von Kolbenmotoren wurde zum Beispiel die Lockheed L-1049 G Super Constellation angetrieben. Die „Super Conny“ war in den fünfziger Jahren eines der Standardflugzeuge, mit dem zwischen den USA und Europa geflogen wurden. Die Super Conny war mit vier Motoren mit jeweils 18 Zylindern ausgestattet. Vielreisende bezeichneten sie aber gern als „schnellste Dreimotorige über dem Nordatlantik“ – was daran lag, dass relativ häufig einer der vier Motoren ausfiel.

Der Kolbenmotor ist grundsätzlich ein Verbrennungsmotor, wie er auch im Auto zu finden ist. Statt auf die Räder überträgt der Motor im Flugzeug die Kraft auf einen Propeller. Dieser zieht in Bewegung das Flugzeug nach vorn.

Ganz anders funktioniert ein Düsentriebwerk. Es ist – vereinfacht dargestellt – vorn am Einlass mit einem Schaufelrad, dem Fan, ausgestattet. Dieses saugt Luft an. Die angesaugte Luft strömt in das Kerntriebwerk, wo ein Kompressor sie immer stärker verdichtet. Die so komprimierte Luft wird mit Kraftstoff vermischt. In der Brennkammer folgt die Entzündung des Gasgemisches.

Die Boeing 737-200 ist ein älteres Flugzeugmuster. Entsprechend schmal sind die Motoren.

Dessen Temperatur steigt drastisch. Es dehnt sich schlagartig aus, strömt durch die folgenden Teile der Turbine und schießt schließlich hinten aus dem Triebwerk heraus. Dabei entsteht Schub, der für den Antrieb des Flugzeugs sorgt. Gleichzeitig treiben die nach hinten strömenden Gase eine Welle an, die den Fan am Eingang des Motors und den Kompressor im Inneren in Drehung versetzt.

Wird die gesamte angesogene Luft durch die Brennkammer geleitet, wird der Motor als Turbojet-Triebwerk bezeichnet. Die Nutzung solcher Triebwerke ist im Überschallbereich effizient. Ein Beispiel für den Einsatz ist die Concorde.

In den Triebwerken moderner Verkehrsflugzeuge ist der Fan sehr viel größer als in Turbojet-Motoren. Nur ein Teil der vorne angesaugten Luft wird durch die Brennkammer geführt. Der Großteil der Luft – rund 80 Prozent, das genaue Verhältnis hängt vom Triebwerksmodell ab – fließt innerhalb einer Verkleidung außen um die Brennkammer herum und wird als kalter Luftstrom oder Nebenstrom bezeichnet. Dieser hat zwei Funktionen. Zum einen trägt er zum Vortrieb des Flugzeugs bei. Der große Fan, oder Bläser, wirkt dabei wie ein Propeller. Bei modernen Flugzeugen macht der kalte Luftstrom 75 Prozent des Schubes aus. Zum anderen dämpft der Luftstrom die Lautstärke der eigentlichen Turbine. Motoren, die nach diesem Prinzip arbeiten, werden auch als Turbofan-Triebwerke bezeichnet. Neben der Lärmreduzierung haben sie einen weiteren wichtigen Vorteil: einen günstigen Kerosinverbrauch. Im Laufe der Jahrzehnte ist der Nebenstromanteil der Triebwerbe kontinuierlich gestiegen. Das lässt sich optisch leicht daran erkennen, dass moderne Triebwerke einen sehr viel größeren Durchmesser als Motoren älterer Baujahre haben.

Das Rolls-Royce XWB-97 treibt den Airbus A350-1000 an und ist eines der modernsten Großtriebwerke. Die Abbildung gibt einen Einblick in die Technik dieses Motors vom Fan am Eingang bis in das Kerntriebwerk in der Mitte.

© 2019 Rolls-Royce plc

Blick von hinten auf den ausgezackten Motor einer Boeing 747-8. Die Auszackungen werden als Chevrons bezeichnet und vermindern den Lärm.

Ebenfalls mit einem Propeller ausgestattet ist der Turboprop-Motor. Bei ihm wird der Propeller aber nicht von einem Kolbenmotor angetrieben, sondern von einer Turbine, wie sie grundsätzlich auch in einem Düsentriebwerk zu finden ist.

Flugzeugmotoren werden ständig weiterentwickelt. Verbesserungen hinsichtlich Lärm- und Umweltschutzes sowie der Reduzierung des Kerosinverbrauchs sind dabei wichtige Kriterien. Bei Düsentriebwerken ist ein Weg dazu heute der Einbau von Getrieben, um die Drehzahl des inneren Kerntriebwerks und des großen Bläsers zu entkoppeln, was die Motoren noch effizienter im Umgang mit Treibstoff macht. Bei der PW1000-Flugzeugfamilie von Pratt & Whitney sorgt ein Untersetzungsgetriebe dafür, dass der große Fan wesentlich langsamer dreht als die Niederdruckturbine, die sich ganz am Ende des Kerntriebwerks befindet. Auf diese Weise können Bläser und Niederdruckturbine optimaler arbeiten, was in der Folge Verbrauchs- und Geräuschwerte deutlich verbessert. Das zu dieser Triebwerksfamilie gehörende PW1100 treibt zum Beispiel den Airbus A320neo an. Dieser verbraucht gegenüber dem Vorgängermodell 15 Prozent weniger Kraftstoff. Diese Ersparnis ist ganz wesentlich auf das Triebwerk zurückzuführen. Auch Rolls Royce arbeitet beim Ultrafan-Triebwerk am Einsatz eines Getriebes in den Motoren.

CFM International wählte bei den LEAP-Motoren, die an der Boeing 737 MAX verbaut werden, aber auch bei der Bestellung eines Airbus A320neo geordert werden können, einen anderen Weg. Das Unternehmen hat die Verbrauchswerte der Motoren unter anderem durch den Einsatz neuer Materialien wie Keramik-Verbundwerkstoffen und einer ausgefeilten Konstruktion gegenüber älteren Triebwerksgenerationen wesentlich verbessert. Dadurch wurden die Lärmemissionen deutlich gesenkt. Die Kraftstoffersparnis ist mit der der PW-Motoren vergleichbar.

Ausgerüstet sind Düsentriebwerke in der Regel mit einer sogenannten Schubumkehr. Die kann je nach Hersteller unterschiedlich konstruiert sein. Meist öffnen sich bei Aktivierung der Schubumkehr Klappen an der Außenseite eines Triebwerks. Dadurch wird ein Teil des Luftstromes nach vorne abgelenkt. Benötigt wird diese Funktion nach der Landung eines Flugzeugs. Durch die Schubumkehr werden die Radbremsen bei ihrer Arbeit nach dem Aufsetzen unterstützt.

Bei den zwei oder vier Motoren, die außen an einem Verkehrsflugzeug zu sehen sind, handelt es sich nicht um die einzigen Turbinen an Bord. Es gibt auch noch die Auxiliary Power Unit (APU). Das Hilfstriebwerk ist im Heck eingebaut und von außen nicht sichtbar. Passagiere können es am Boden aber hören. Es verursacht das Düsengeräusch, das oft zu vernehmen ist, wenn eine Maschine zum Beispiel auf dem Vorfeld steht, nicht über einen Finger mit dem Gate verbunden ist und die Fluggäste mit einem Bus zum Flugzeug gebracht werden. In dieser Phase sind die Triebwerke noch aus. Die APU versorgt dann das Flugzeug mit Strom zum Beispiel für die Klimaanlage, Licht und Bordinstrumente. Das ist nicht nötig, wenn ein Flugzeug mit Strom über entsprechende Leitungen vom Flughafen versorgt wird, wie es in der Regel der Fall ist, wenn die Maschine direkt am Finger des Gates steht.

Aus diesem Blickwinkel lässt sich gut sehen, wie bei dieser A350-900 der Bläser über das Kerntriebwerk hinausragt.

Die Landeklappen beim Ausfahren an einer Boeing 737 MAX.

Die 737 MAX ist gelandet. Die Klappen sind noch voll ausfahren. Zusätzlich sind die Spoiler auf der Oberseite der Tragfläche aufgestellt.

Tragflächen, Steuerelemente und mehr

Die Tragflächen eines Flugzeugs sind komplex. Das gilt nicht nur für die Form, die den Flug überhaupt erst möglich macht. Die Flügel enthalten außerdem mit den Querrudern wesentliche Steuerelemente für den Flug, Auftriebshilfen für den Flug mit langsamer Geschwindigkeit und Störklappen oder Spoiler, die der Besatzung im Cockpit dabei helfen, die Maschine nach der Landung abzubremsen. Aber der Reihe nach.

Zunächst einmal ist die Konstruktion des Flügelprofils immer ein Kompromiss. Eine Maschine kann langsam oder schnell fliegen. Für den langsamen Flug ist die optimale Form der Flügel aber anders als für den schnellen Reiseflug. Die Konstrukteure haben die Tragflächen eines Verkehrsflugzeugs so ausgelegt, dass sie für den schnellen Reiseflug optimal geformt sind. Das liegt einfach daran, dass sich eine Maschine weit länger im Reiseflug befindet als in den langsameren Flugphasen um Start oder Landung herum. So konstruiert, wäre der Auftrieb, den die Flügel beim Startlauf erzeugen, aber nicht ausreichend, um das Flugzeug sicher in die Luft zu heben. Und beim Landeanflug könnte er eine Maschine bei langsamer Geschwindigkeit nicht in der Luft halten.

Um auch in diesen Phasen einen sicheren Flug zu ermöglichen, werden Verkehrsflugzeuge mit sogenannten Auftriebshilfen ausgestattet, die die Piloten in verschiedenen Stufen beim Landeanflug oder für den Start ausfahren. Sie werden als Flaps oder Slats bezeichnet, je nachdem, ob sie sich an der Vorder- oder Hinterkante der Tragflächen befinden. Beides sind ausfahrbare Verlängerungen der Tragflächen. An der Hinterkante der Flügel werden die Flaps oder Hinterkantenklappen ausgefahren. Vorn an den Flügeln sind die Slats oder Vorderkantenklappen verbaut. Werden sie ausgefahren, ist das in der Passagierkabine als Summen zu hören. Beim Ausfahren erhöhen sie die Fläche des Flügels und seine Krümmung und damit den Auftrieb.

Genau das Gegenteil bewirken die Störklappen oder Spoiler, weitere Bauelemente, mit denen die Tragflächen eines Verkehrsflugzeugs ausgestattet sind. Sie befinden sich auf der Oberseite der Flügel und sind im Reiseflug oder beim Rollen auf dem Boden normalerweise nicht von der Kabine aus zu erkennen. Bei den Spoilern handelt es sich um Klappen, die im Cockpit mit einem Schalter aktiviert und damit aufgestellt werden können. Ist das der Fall, unterbrechen sie den Strom der Luft über die Tragflächenoberseite und damit den Auftrieb. Sie sind ein wichtiges Hilfsmittel bei der Landung. Die Piloten setzen sie zusammen mit den Bremsen ein, um eine Maschine möglichst schnell und sicher zum Stehen zu bringen. Passagiere können den Einsatz der Spoiler auf der Landebahn gut durch das Kabinenfenster beobachten. Von dort lässt sich auch beobachten, dass die Piloten sie manchmal auch während des Fluges betätigen. Das kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn sie beim Landeanflug Geschwindigkeit oder Höhe reduzieren wollen.

Während des Fluges können Passagiere auch die Querruder an der Rückseite der Tragflächen bei der Arbeit beobachten. Sie sind das wesentliche Steuerelement, mit dem das Flugzeug Kurven fliegt. Die Piloten steuern sie über den Sidestick bei einem Airbus oder das Steuerhorn bei einer Boeing, wenn nicht ohnehin der Autopilot das Flugzeug auf Kurs führt. Wenn also einer der Piloten das Steuerhorn oder den Sidestick nach rechts drückt, weil er eine leichte Kurve nach rechts fliegen will, dann hebt sich an der rechten Tragfläche das Querruder. Dadurch verringert sich hier der Auftrieb. Damit gekoppelt ist das Querruder am linken Flügel – aber in entgegengesetzter Weise: Es senkt sich. Das führt dazu, dass sich die linke Tragfläche hebt. Das Flugzeug „rollt“. Es gerät in eine Seitenlage und legt sich dabei gleichzeitig in eine Kurve.

Es gibt zwei weitere Steuerelemente, die der Passagier von seinem Platz in der Kabine durch das Fenster aber nicht sehen kann. Das sind das Seiten- und das Höhenruder. Sie befinden sich am Heck des Flugzeugs. Das Seitenruder befindet sich an der Hinterkante der senkrecht aufragenden Heckflosse der Maschine. Die Piloten können es mittels Pedals zu ihren Füßen nach links und rechts bewegen. Es dient nicht vorrangig dem Kurvenflug, sondern hat vor allem eine flugstabilisierende Funktion und dient der Richtungsführung kurz nach dem Aufsetzen oder kurz vor dem Abheben. Befindet sich eine Maschine im Startlauf auf der Piste und ist zum Beispiel starkem Seitenwind ausgesetzt, halten die Piloten die Maschine über Betätigen der Pedale und damit des Seitenruders gerade auf der Startbahn. In der Praxis ist es meist der Autopilot, der auf das Seitenruder zugreift. Während des Fluges korrigiert er automatisch mittels minimaler Ausschläge zum Beispiel die Wirkung von Windböen und vermeidet damit unerwünschte Flugbewegungen.

Blick in das Cockpit einer Boeing 747-8: Deutlich ist das Steuerhorn vor dem Sitz des Copiloten zu sehen.

Der Sidestick in einem Airbus. Mit dem Rad rechts davon lässt sich die Maschine am Boden steuern.

Nicht senkrecht, sondern waagerecht ist mit dem Höhenruder ein weiteres Steuerelement des Flugzeugs am Heck der Maschine angebracht. Es lässt sich nach unten oder nach oben bewegen und wird wie die Querruder über das Steuerhorn oder den Sidestick bedient. Wollen die Piloten die Nase des Flugzeugs senken und einen Sinkflug einleiten, drücken sie das Steuerhorn nach vorn. In der Folge senkt sich das Höhenruder und führt das Flugzeug in die gewünschte Richtung. Das Höhenruder ist am hinteren Ende der Höhenflosse angebracht und bewegt sich dort nach oben oder unten. Darüber hinaus ist aber auch die komplette Höhenflosse beweglich. Der Anstellwinkel lässt sich verändern. Dieser Mechanismus ermöglicht es, das Flugzeug in einem ausbalancierten Zustand zu halten; es wird getrimmt, wie der Fachbegriff dafür lautet. Die Trimmung übernimmt während des Fluges in der Regel vollautomatisch der Autopilot. Alte Flugzeugmuster wie die Boeing 737-300, -400 oder -500 hatten neben der Mittelkonsole noch zwei Trimmräder, die sich mit einem leichten Summen drehten, wenn der Autopilot die Trimmung während des Fluges veränderte. Insbesondere beim Landeanflug gehörte das Rotieren und Summen der Trimmräder zum typischen Ambiente im Cockpit dieser Maschinen.

Die Höhenflosse eines Airbus von Air Transat: Die gesamte Flosse ist entlang der roten Skala beweglich. Darüber wird die Maschine getrimmt.

Das Heck eines Airbus A320 mit Heck- und Höhenflosse im Wartungsbereich des Flughafens Hanoi.

Jedes der Hauptfahrwerke des Airbus A330neo hat vier Räder.

Blick auf das Hauptfahrwerk des Airbus A350-900

Zum Teil lenkbar: Reifen und Fahrwerk

Wie wird eigentlich ein Flugzeug gelenkt? Gibt es dafür ein Lenkrad oder eine Steuerung, wie der Passagier es auch aus dem Auto kennt, oder lässt sich ein großes und schweres Passagierflugzeug am Boden nur durch Schlepperhilfe in die gewünschte Richtung bugsieren? Einfache Antwort: Auch wenn eine Verkehrsmaschine kein so großes und sichtbares Lenkrad wie ein Auto hat, gibt es bei den meisten Maschinen dennoch eine Lenkung, die über ein kleines Rad betätigt wird. Beim Airbus A320 befindet es sich links des Kapitäns und rechts des Copiloten, jeweils neben dem Sidestick, und bewegt das Bugfahrwerk, über das die Maschine am Boden beim Rollen gesteuert wird. Bei der Boeing 747 lenkt ein Teil des Hauptfahrwerks mit.

Das Bugfahrwerk ist der kleinere Teil des gesamten Fahrwerks einer Maschine. Je nach Flugzeugtyp ist es unterschiedlich groß. Beeindruckend sind natürlich Fahrwerke großer Maschinen wie des Airbus A380 oder der Boeing 747. Bei der 747 besteht das Hauptfahrwerk aus 16 Reifen, die auf vier Fahrgestelle verteilt sind. Der Durchmesser der Reifen beträgt 1,25 Meter. Jeder davon hat eine Breite von rund 50 Zentimetern und trägt ein Gewicht von über 20 Tonnen. Dazu kommen noch zwei Reifen des Bugfahrwerks.

Gefüllt sind die Reifen nicht mit Luft, wie beim Auto, sondern mit Stickstoff. Das dient der Sicherheit. Werden bei einem Unfall Reifen zerstört, reduziert austretender Stickstoff die Brandgefahr an benachbarten Bauteilen wie den Bremsen. Der in normaler Luft enthaltene Sauerstoff würde einen möglichen Brand entfachen oder unterstützen. Der Reifendruck beträgt acht bis 14 bar. Auch ansonsten lassen sich die Reifen von Verkehrsflugzeugen nicht mit den Reifen von Autos vergleichen. Statt eines Profils verfügen sie nur über Längsrillen. Diese zeigen den Verschleiß der Reifen an. Nach üblicherweise 200 Starts und Landungen muss ein Reifen gewechselt werden, dann ist er verschlissen – aber noch kein Fall für die Entsorgung. Flugzeugreifen können bis zu sechs Mal runderneuert werden, vorausgesetzt, der Unterbau ist noch in Ordnung. Ob das der Fall ist, wird vor jeder Erneuerung genau überprüft.

Bleiben noch die Bremsen, die sich am Hauptfahrwerk befinden. Verkehrsflugzeuge nutzen dafür Scheibenbremsen. Zu jedem Reifen gehört gleich ein ganzes Paket davon. Die Bremswirkung wird über ein Antiblockiersystem dosiert, es heißt im Luftverkehr Anti-Skid-System. Anders als beim Auto soll es nicht dafür sorgen, die Maschine bei einer Bremsung lenkbar zu halten. Bei Flugzeugen verhindert es ein Blockieren der Reifen, weil jedes Rutschen auf der Piste oder auch auf dem Vorfeld zu einem sehr großen Abrieb führen würde. Und wobei entsteht nun der größte Verschleiß an den Reifen des Flugzeugs? Das ist weder beim Start noch bei der Landung der Fall. Zum größten Verschleiß mit 65 Prozent kommt es beim Rollen des Flugzeugs auf dem Vorfeld. Besonders die vielen engen Kurven setzen den Flugzeugreifen zu.

Das Bugfahrwerk eines Airbus A350-900 auf dem Flughafen von Toulouse

Blick auf das Hauptfahrwerk einer Boeing 747-8

Mit der Einführung der Fly-by-Wire-Flugsteuerung baute Airbus den Sidestick als Steuerorgan in seine Maschinen ein.

Kabel und Stellmotoren: Kraftübertragung im Flugzeug

Bis zum Erstflug der Boeing 777 im Jahr 1994 war Fly-by-Wire eine Zeitlang „der“ große Unterschied zwischen Flugzeugen von Airbus und Boeing. Airbus brachte Flugzeuge mit dieser Systemauslegung auf den Markt, Boeing setzte weiterhin auf die traditionelle Übertragung der Pilotenbefehle und Autopilotanweisungen an die Steuerflächen eines Flugzeugs. Mit der Einführung der 777 endete diese Zeit und auch die darauffolgend neu entwickelte Boeing 787 war mit Fly-by-Wire ausgestattet, das heute Standard bei Verkehrsflugzeugen ist. Bombardier stattete damit auch die CSeries aus, die später zur A220 von Airbus wurde, genauso wie die Embraer E-Jets mit Fly-by-Wire fliegen. Vor der Einführung von Fly-by-Wire wurden in Verkehrsflugzeugen die Steuerbefehle der Piloten durch Seilzüge über Umlenkrollen und Steuerstangen an die Steuerelemente wie Querruder und Höhenruder übertragen. Maschinen, die so fliegen, sind zum Beispiel die Boeing 747, die 737, aber auch die Airbus-Modelle A300 und A310, die vor der A320 auf den Markt kamen. Werden im Zuge der Wartung in diesen Flugzeugen die Innenverkleidungen demontiert, kann man die Seilzüge sehen.

Das Ziehen des Piloten am Steuerhorn führt zu einer Bewegung der Seilzüge, die die Kraft auf das Höhenruder übertragen. Infolgedessen bewegt sich dieses. Bei Großraumflugzeugen müssen dabei immense Kräfte übertragen werden. Deshalb gingen die Konstrukteure dazu über, hydraulische Stellmotoren zu installieren. Die Seilzüge steuern diese Stellmotoren an, die dann die Steuerflächen in Bewegung setzen.

Fly-by-Wire arbeitet grundsätzlich anders. Hierbei erfolgt die Übermittlung der Steuerbefehle ganz ohne Mechanik. Stattdessen werden diese über elektrische Leitungen an die Hydraulikmotoren übermittelt. Will der Pilot das Flugzeug in den Steigflug bringen, zieht er weiterhin am Steuerhorn der Maschine. Dieser Input wird in elektrische Impulse umgewandelt und über Kabel an einen Stellmotor übertragen, der dann das Höhenruder entsprechend bewegt. Ein großer Vorteil ist die dadurch erzielte Gewichtsersparnis. Je nach Flugzeugtyp werden durch Fly-by-Wire zwischen 200 und 400 kg Gewicht eingespart, denn die Seilzüge und die damit verbundene Mechanik sind ja nicht mehr nötig.

Der Einbau von Fly-by-Wire bringt aber noch weitere wichtige Vorteile mit sich. Da die Steuerbefehle des Piloten beziehungsweise des Autopiloten, der während des Hauptteils der Zeit die Steuerung der Maschine übernimmt, ohnehin in elektrische Impulse umgewandelt werden, lag es natürlich nahe, diese auch gleich vom Bordcomputer überprüfen und bearbeiten zu lassen. Denn damit lassen sich weitere Vorteile für Komfort, Sicherung und Kraftstoffverbrauch einer Maschine erzielen. So hat Airbus die Software der Maschinen so programmiert, dass diese nicht über die genau definierten Grenzen der Belastbarkeit hinaus gesteuert werden können. Zieht der Pilot den Sidestick – so bezeichnet Airbus das Steuerorgan – ganz zu sich heran, bringt der Bordcomputer das Flugzeug in den maximal möglichen Steigflug, lässt aber keinen Winkel zu, bei dem ein überzogener Flugzeugzustand entsteht. Das System bietet aber noch weit mehr Möglichkeiten. Trifft eine Windböe auf einen Flügel, wird das von Beschleunigungssensoren erfasst, woraufhin der Bordcomputer die Querruder anweist, einen Ausschlag auszuführen, der die Kraft der Böe wieder ausgleicht. Da dadurch die Flügel weniger Belastung ausgesetzt sind, können die Ingenieure das schon bei der Konstruktion berücksichtigen und die Flügel leichter bauen. Weniger Gewicht hat Kraftstoffersparnis zur Folge.

Im Cockpit der Airbus-Maschinen führte der Einsatz von Fly-by-Wire zu massiven Veränderungen, die auch optisch sichtbar sind. Hatten A300 und A310 noch ein Steuerhorn vor den Piloten, verzichteten die Airbus-Entwickler bei der ersten Fly-by-Wire-Maschine, der A320, auf den Einbau eines solchen. Stattdessen wurde als Steuerorgan der schon erwähnte Sidestick eingebaut. Er befindet sich links des Kapitäns und rechts des Copiloten. Der Einbau war aus Airbus-Sicht nur logisch, weil für die Eingabe der Steuerbefehle in den neuen Maschinen ja kein Kraftaufwand mehr nötig war, wie zuvor bei der rein mechanischen Kraftübertragung. Eine zweite Änderung betraf die Bewegung des Steuerorgans. Während in traditionellen Flugzeugen die Steuerhörner die Steuerbewegungen nachvollziehen, tut der Sidestick dieses nicht. Als Boeing mit der Entwicklung der 777 ebenfalls auf Fly-by-Wire-Technik setzte, folgte der US-Hersteller Airbus bei der Wahl des Steuerorgans nicht, sondern behielt die traditionellen Steuersäulen bei, die auch weiterhin die Steuerbewegungen im Cockpit nachvollziehen. Boeing hat beide Steuersäulen miteinander und mit dem Autopiloten verbunden. Drückt der Copilot seine Steuersäule nach hinten, bewegt sich gleichzeitig auch die Steuersäule vor dem Kapitän in diese Richtung. Einmal angenommen, der Kapitän beschäftigt sich gerade mit dem Flugplan oder schaut im Flugzeughandbuch nach der Lösung für eine gerade angezeigte Fehlermeldung, bekommt er trotzdem durch die Bewegungen der Steuersäule mit, was für Steuereingaben der Kollege neben ihm gerade macht. Wie schon erwähnt, war der Airbus A320 das erste Verkehrsflugzeug mit Fly-by-Wire. Airbus lieferte 1988 die ersten Maschinen aus.

Ist die Verkleidung abgebaut, sind die Seilzüge der Steuerung sehr gut zu sehen. Das Foto entstand bei der Wartung der Boeing 747-SP SOFIA in Hamburg.

In Cockpits von Boeing befindet sich vor beiden Piloten ein Steuerhorn.

Noch einmal ein Blick auf die Steuerseile in der Boeing 747 SP, die hier sogar über Eck verlaufen.

Kurz nach der Landung: Die Spoiler und Slats vorn an der Tragfläche sind ausgefahren und die Maschine bremst ab.

Die Mittelkonsole in einer A350-900 mit dem Hebel für die Landeklappen rechts

Alles hat seinen Platz: der Aufbau des Cockpits