21.3.06

Bremsen

Angeregt durch einen Artikel von Frau Klugscheisser über das Thema Abbremsen von Flugzeugen dachte ich mir, vielleicht interessiert den ein oder anderen der Hintergrund zu Bremsmanövern.

Um bei Adam und Eva anzufangen: Beim Bremsen geht es darum, ein Flugzeug nach dem Aufsetzen von der Aufsetzgeschwindigkeit bis zur Rollgeschwindigkeit innerhalb der durch den Aufsetzpunkt und den Abrollweg limitierten Strecke zu verzögern...

Das wäre jetzt wahrscheinlich die Definition der Maschinenbauvorlesung "Einführung in die allgemeine Dynamik der Flugkörper" oder so ähnlich...;-)

Eigentlich möchte ich hier nicht mit pseudowissenschaftlichen Formulierungen um mich werfen, aber über diese Definition lassen sich die von Frau Klugscheisser so schön beschriebenen heftigen Bremsmanöver (und natürlich auch deren Folgen, wie die angeführte Ansammlung von Brillengestellen in der vorderen Galley...) ganz gut erklären:

Setzt ein Flugzeug nun auf einer Landebahn auf, so ist das allgemeine Bestreben eines jeden Piloten, diese nach dem Aufsetzen zügig und möglichst an der günstigsten Stelle zu verlassen.

Die Gründe dafür sind:
1) Es ist gerade an großen Flugplätzen wichtig, die Bahn schnell für nachfolgenden landenden Verkehr freizumachen, da die Abstände im Endanflug recht knapp bemessen sind (z. B. kommt es in London-Heathrow vor, daß man beim Verlassen der Bahn bereits hinter sich den nächsten Kollegen aufsetzen sieht).

2) Gerade an den großen Plätzen herrscht auch am Boden ein starker Verkehr. Während ich die Landebahn vom Aufsetzen bis zum Verlassen derselben für mich alleine habe, muss ich auf den Rollwegen mit viel kreuzendem Verkehr rechnen, was zusätzliche Wartezeiten und eine geringe Rollgeschwindigkeit bedeutet.
Hier ist also jeder bestrebt die Landebahn möglichst nah an seiner vorgesehenen Parkposition zu verlassen (Tut man dies nicht, so kann das in ungünstigen Fällen bis zu 10-15 Minuten mehr Rollzeit bedeuten. Das ist für viele Passagiere mit Anschlussflügen der Unterschied zwischen pünktlich und verpasstem Anschlussflug mit entsprechendem Ärger. Und das gilt nicht nur für Passagiere: Es gibt auch Fracht mit Anschlussflügen und die kann richtig teuer sein...).

Abhängig vom Aufsetzpunkt und dem optimalen Abrollweg ergibt sich also nun die zum Abbremsen zur Verfügung stehende Strecke.

Um die notwendige Verzögerung zu bestimmen müssen wir jetzt also nur noch die Aufsetzgeschwindigkeit und die Rollgeschwindigkeit kennen. Die Verzögerung ist nichts anderes als die Heftigkeit des beschriebenen Kopfnickens beim Abbremsen...

Die Rollgeschwindigkeit ist relativ fest: In sogenannte Schnellabrollwege, die in flachem Winkel von der Bahn abzweigen sollte man nicht schneller als mit 60 Knoten hineingehen (das sind knapp 110 km/h), während rechtwinklige Abzweigungen nicht mit mehr als 20 Knoten (ca. 35 km/h) angegangen werden sollten.

Die Höhe der Aufsetzgeschwindigkeit variiert jedoch stark mit dem Gewicht (schweres Flugzeug = schnell, leichtes Flugzeug = langsam).

Der GAU ist nun folgende Kombination:

Ein schweres Flugzeug (= hohe Aufsetzgeschwindigkeit) setzt spät auf und soll möglichst einen frühen Abrollweg erreichen (= wenig Verzögerungsstrecke) oder es steht nur eine kurze Landebahn zur Verfügung. Das gibt dann eine hohe erforderliche Verzögerung, vulgo ein hartes Bremsmanöver.

Nun denken Sie sich sicher: "Aha, da freut sich der Golfox bestimmt darüber, daß er Fracht fliegt, denn dann kann er ja ohne Rücksicht auf Passagiere mit maximaler Verzögerung landen..."

Leider ist dem nicht ganz so:
Die MD11 ist als Frachter mit einem recht hohen Landegewicht von 222 Tonnen und einer recht "geschwindigkeitserforderlichen" Aerodynamik versehen. Das bedeutet, daß die Anfluggeschwindigkeiten meist sehr hoch sind (ca. 170 Knoten, ca. 300 km/h).

Bremsen wandeln nun schlicht Bewegungsenergie in Hitze um (das tun sie auch bei jedem Auto oder Fahrrad). Das bedeutet, daß bei einer scharfen Bremsung von 222 Tonnen Gewicht von 300 km/h auf 35 km/h viel Energie vernichtet werden muss und somit viel Hitze entsteht.
Im Extremfall werden die Bremsen über 600 °C warm.

Um ein Platzen oder ein Feuer der Bremsen in solchen Fällen zu vermeiden ist eine weitere Sicherung eingebaut: Eine Schmelzsicherung lässt einfach die Luft aus dem danebenliegenden Reifen auf die Bremsen zur Kühlung pusten. Dann hat man zwar einen platten Reifen, aber wenigsten kein Feuer an Bord.

Wer nun meint, er habe schon schlimme Bremsmanöver bei der Landung erlebt, der möge mal einen Startabbruch ausprobieren:
Hier wiegt das Flugzeug oft sein absolutes Maximalgewicht (bei der MD11 285 Tonnen, bei der 747 >360 Tonnen) und die zur Verfügung stehende Bremsstrecke ist minimal (nämlich der Rest der Landebahn).

Um zu Verhindern, daß ein Flugzeug in einem solchen Fall über das Ende der Landebahn hinausschießt, gibt ein automatisches System vom Beginn des Startabbruch an vollen Bremsdruck auf das System, was nicht nur die Brillenetuis nach vorne fliegen lässt...

Ich durfte auf einem Werkstattflug (das ist ein Flug, der nach Abschluss großer Wartungsereignisse zur Überprüfung gemacht wird) einmal einen Startabbruch zur Überprüfung des Bremssystemes mitmachen:
Obwohl wir "nur" von 90 Knoten (ca. 160 km/h) herunterbremsten, fand ich die Verzögerung doch recht beeindruckend (und beim Abheben kann die Geschwindigkeit auch fast doppelt so hoch werden).


Die Belastung für die Bremsen kann daran Ermessen werden, daß bei Startabbruch bei hohen Geschwindigkeiten und Gewichten standardmäßig die Feuerwehr zur Kühlung der Bremsen angefordert wird.
Wer vielleicht im Internet schon die ein oder anderen Photos von Maschinen gesehen hat, die gerade einen Startabbruch hinter sich hatten, wird dort oft auch die vielen "schlappen" Reifen bemerkt haben. Sie sind ein meist ein Indiz dafür, daß oben beschriebene Schmelzsicherung ausgelöst hat...

Fazit: Vielleicht ist es eventuell doch sinnvoll, den Sicherheitsgurt zu Start- und Landung etwas fester zu ziehen...???

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