Warnsystem soll gefährliche Luftwirbel hinter Flugzeugen berechnen

17.06.2014

Jedes Flugzeug hinterlässt turbulente Luftverwirbelungen, sogenannte Wirbelschleppen; im Bild eine durch die DLR durchgeführte Visualisierung. Bild: DLR (CC-BY 3.0)

Alle Jets ziehen Wirbelschleppen hinter sich her - und gefährden so andere Flugzeuge. Jetzt wollen Forscher die Luftverwirbelungen berechnen und damit Sicherheitsabstände verringern.

Braunschweig - Viele Flugpassagiere haben bei Starts und Landungen Angst, dass irgendetwas schiefgehen könnte. Doch was passiert eigentlich hinter einem startenden oder landenden Flugzeug? Es ist eine Menge - und bei Piloten und Fachleuten gefürchtet: Jedes Flugzeug hinterlässt turbulente Luftverwirbelungen, sogenannte Wirbelschleppen. Die einzige Lösung, um nachfolgende Flugzeuge zu schützen, sind große Sicherheitsabstände. Experten wollen das nun ändern - mit einem neuen Warnsystem.

Denn die Wirbelschleppen sind zwar unerwünscht, physikalisch aber unvermeidlich. Und sie sind gefährlich, wenn ein nachfolgendes Flugzeug in eine solche Luftverwirbelung gerät. «Solche Vorfälle sind häufig, aber es gibt relativ wenig Unglücke», betont Professor Stefan Levedag, der das Institut für Flugsystemtechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braunschweig leitet und mit seinem Team an dem Warnsystem tüftelt.

Der Grund dafür, dass so wenig passiert, sind die Sicherheitsabstände zwischen startenden und landenden Flugzeugen. Diese Abstände sind nach Flugzeuggröße gestaffelt. Landet beispielsweise ein kleineres Flugzeug hinter einem Jumbojet, muss es einen Abstand von bis zu 15 Kilometern einhalten. Dennoch gibt es Unfälle. Der schwerste: Im November 2001 stürzt kurz nach dem Start in New York ein Airbus ab, der in eine Wirbelschleppe geraten ist und - auch als Folge einer Vorschädigung - sein Seitenleitwerk verliert. 260 Menschen sterben.

Wirbelschleppen entstehen durch die Luft, die an den Tragflächen entlangströmt. Ihre Größe und Intensität hängen von Spannweite der Tragflächen, von der Geschwindigkeit und vom Gewicht des Flugzeugs ab. «Wenn ein Flugzeug beispielsweise langsamer fliegt, wird die Wirbelschleppe stärker», erklärt Levedag. Also sind die Gefahren beim Landeanflug oder beim Start am größten. Eine Wirbelschleppe hält sich bis zu einigen Minuten, kann je nach Windrichtung auch seitlich abdriften, sinkt dann ab und zerfällt schließlich.

Die Lösung der Forscher: Sie entwickeln ein System, bei dem mit Hilfe von Flug-, Positions- und aktuellen Wetterdaten fortlaufend die sich ständig verändernde Wirbelschleppe eines Flugzeugs und die Gefahrenzone für das nachfolgende Flugzeug berechnet werden. Dies wird dem Piloten des nachfolgenden Flugzeugs auf einem Display angezeigt, damit er reagieren kann. Berücksichtigt werden auch die technischen Daten des jeweiligen Flugzeugtyps, das Abfluggewicht der Maschine, seine aktuelle Geschwindigkeit und Höhe sowie die Wetter- und Windverhältnisse.

«Wir haben das System schon mehrfach getestet», erzählt Levedag. Und zwar beispielsweise im April mit zwei Forschungsflugzeugen in großer Höhe im gesperrten Luftraum über Mecklenburg. Dabei wird ein Flugzeug immer wieder in den Rand der Wirbelschleppe der ersten Maschine geflogen, um die Berechnungen zu überprüfen. Das Ergebnis: «Die Berechnungen sind ausreichend genau, hängen aber vom Wetter ab. Bei größeren Turbulenzen wird es schwieriger», sagt Levedag. Die DLR-Forscher arbeiten außerdem an einem zweiten System, das die Wirbelschleppen mit Lasersensoren genau vermessen soll.

Die Piloten horchen auf, wenn von diesen Systemen die Rede ist: «Das Warnsystem der DLR ist vielversprechend und ein guter Schritt in die richtige Richtung», urteilt Markus Wahl von der Pilotenvereinigung Cockpit. Aber: Noch müsse einige Forschungsarbeit geleistet werden, bevor ein Einsatz im Flugbetrieb möglich sei. Ein solches System müsse nicht nur zuverlässig vor Wirbelschleppen warnen, sondern auch sinnvoll in die Cockpit-Instrumente integriert werden.

Laut Levedag könnten derartige Warnsysteme nicht nur die Sicherheit beim Fliegen verbessern, sondern auch die Kapazitäten von Flughäfen erhöhen. Das heißt: Fallen die notwendigen Sicherheitsabstände geringer aus, können mehr Flugzeuge starten und landen - ohne zusätzliche Start- und Landebahnen oder neue Flughäfen. Nach Angaben des Experten wird der weltweite Luftverkehr jährlich zwischen fünf und acht Prozent wachsen. «Der Bau neuer Flughäfen ist wegen der Bürgerproteste kaum noch möglich. Das wäre eine Alternative», meint Levedag. (Klaus Sievers, dpa)

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