8 Spitzentechnologien in Flugzeugcockpits für sichere Flüge

Die kommerzielle Luftfahrt war noch nie so sicher wie heute – auch dank einer Reihe wenig bekannter Innovationen. Wir stellen 8 Spitzentechnologien vor, die in Flugzeugcockpits integriert sind und den sicheren Ablauf der Flüge gewährleisten.

Statistisch gesehen ist das Flugzeug weiterhin das sicherste Verkehrsmittel der Welt. Dass Flugzeugkatastrophen inzwischen äußerst selten vorkommen, liegt unter anderem an hochmodernen Instrumenten, die den Flug ununterbrochen überwachen. Sie können Gefahren erkennen, noch bevor Menschen sie wahrnehmen.

Ob Kollision, Gelände, Strömungsabriss, extreme Wetterbedingungen oder Orientierungsverlust am Boden: Jedes dieser Systeme ist auf ein bestimmtes Risiko spezialisiert, um potenziell tödliche Zwischenfälle zu verhindern und täglich die Sicherheit von Millionen Passagieren zu gewährleisten.

TCAS: Kollisionen in der Luft verhindern

Auch wenn der Himmel riesig wirkt, sind Luftstraßen stark frequentiert, sodass Begegnungen mit anderen Flugzeugen möglich sind. Gegen dieses Risiko wurde das Traffic Alert and Collision Avoidance System (TCAS), auch ACAS genannt, entwickelt. Über ihre Transponder können Flugzeuge einander direkt erkennen, ohne dass dafür Fluglotsen am Boden eingeschaltet werden müssen.

Wenn zwei Flugbahnen gefährlich aufeinander zulaufen, berechnet das TCAS sofort ein Ausweichmanöver und erteilt den Besatzungen eine eindeutige, vorrangige Sprachanweisung: Das eine Flugzeug muss steigen, das andere sinken.

Wie lebenswichtig das System sein kann, zeigte sich erst vor wenigen Tagen: Zwei spanische Verkehrsflugzeuge von Iberia und Air Europa befanden sich über dem Atlantik auf derselben Route. Durch die rechtzeitige TCAS-Warnung ging das erste Flugzeug abrupt in den Sinkflug, während das zweite an Höhe gewann – ein katastrophaler Unfall wurde verhindert.

EGPWS: Das Warnsystem für Gelände

Während eines Fluges ist das Risiko vor allem im Sinkflug oder beim Anflug hoch: Nicht rechtzeitig erkanntes Gelände kann viel schneller näher kommen, als die Besatzung erwartet. Dafür sind Flugzeuge mit dem Enhanced Ground Proximity Warning System (EGPWS), dem Bodenannäherungswarnsystem, ausgestattet.

Dieses System gleicht die GPS-Position, Geschwindigkeit und Flughöhe des Flugzeugs in Echtzeit mit einer weltweiten 3D-Geländedatenbank ab und kann dadurch das vorausliegende Gelände vorhersehen. Erkennt es einen Hügel, einen Berg oder ein Hindernis auf der Flugbahn, löst es im Cockpit einen synthetischen Warnton aus, der nicht zu überhören ist. Die Besatzung weiß dann, dass sie das Flugzeug sofort hochziehen muss, um wieder Höhe zu gewinnen.

Stick Shaker und Stick Pusher: Das System gegen Strömungsabriss

Zum Fliegen benötigt ein Flugzeug einen konstanten Luftstrom über den Tragflächen. Fällt seine Geschwindigkeit zu stark ab oder ist sein Steigwinkel zu steil, verliert es Auftrieb und gerät in einen Strömungsabriss. Verkehrsflugzeuge verlassen sich zur Vermeidung dieser Lage auf ein mechanisch-physisches Duo: den Stick Shaker und den Stick Pusher.

Sobald die Sensoren feststellen, dass sich das Flugzeug seiner kritischen Geschwindigkeit nähert, versetzt der Stick Shaker das Steuerhorn des Piloten in sehr heftige Vibrationen und erzeugt zugleich ein deutliches Klappergeräusch. Reagiert die Besatzung nicht unverzüglich, übernimmt der Stick Pusher: Ein Stellzylinder drückt das Steuerhorn mechanisch und mit Nachdruck nach vorn, damit das Flugzeug die Nase senkt, Geschwindigkeit aufnimmt und den Luftstrom sofort wieder anliegt.

Dieses System ist bei den meisten Boeing-Flugzeugen, Regionalflugzeugen wie den ATR sowie älteren Modellen weiterhin unverzichtbar. Airbus hat sich bei modernen Flugzeugen dagegen für den Verzicht darauf entschieden und setzt stattdessen auf rein computergestützte Schutzmechanismen.

Fly-by-Wire: Der Computer gegen menschliche Fehler

Die überwiegende Mehrheit moderner Flugzeuge verwendet Fly-by-Wire, also elektrische Flugsteuerungen. Bewegungen am Steuerhorn betätigen die Flugzeugteile nicht mehr unmittelbar, sondern senden elektrische Signale an Bordcomputer, die den Befehl auswerten und umsetzen.

Diese Computer kennen die physikalischen Grenzen des Flugzeugs: Selbst wenn ein Pilot in Panik das Steuerhorn vollständig nach hinten zieht oder das Flugzeug extrem neigt, verweigert die Software gefährliche Befehle und hält das Flugzeug auf sicheren Flugbahnen.

HUD: Head-Up Display für den Blick auf die Landebahn

Die ursprünglich aus der militärischen Luftfahrt stammende HUD-Technologie (Head-Up Display) hat sich auch in Cockpits von Verkehrsflugzeugen etabliert. Dabei handelt es sich um eine transparente Scheibe direkt vor den Augen des Piloten, auf die die wichtigsten Flugdaten in leuchtendem Grün projiziert werden: Geschwindigkeit, Höhe, künstlicher Horizont und die Achse der Landebahn.

Damit stehen ihm alle entscheidenden Informationen zur Verfügung, ohne dass er den Blick zu den Bordbildschirmen senken muss. Bei Landungen unter sehr schlechten Wetterbedingungen legt das System die ideale Flugbahn direkt über die Außenansicht, was gerade in der kritischsten Flugphase eine unverzichtbare Führungspräzision bietet.

ROPS und RAAS: Schutz vor Verlassen der Landebahn

Bei schlechtem Wetter bergen Landung und Rollen zwei wesentliche Gefahren: Das Flugzeug kann am Ende der Landebahn über diese hinausschießen oder am Boden den falschen Weg nehmen. Zwei ergänzende Systeme überwachen diese Risiken. Das Runway Awareness and Advisory System (RAAS) fungiert als hochpräzises sprachgesteuertes GPS: Es teilt dem Piloten mit, auf welcher Landebahn er sich befindet, und warnt ihn, wenn er auf einen falschen Rollweg oder eine zu kurze Landebahn fährt.

Nach dem Aufsetzen übernimmt das Runway Overrun Prevention System (ROPS): Es ermittelt in Echtzeit die verbleibende Bremsstrecke anhand von Wetter und Geschwindigkeit. Stellt es fest, dass das Flugzeug das Ende der Landebahn erreichen könnte, gibt es einen Warnton aus und erhöht die Bremswirkung auf das Maximum.

FADEC: Der Rechner für die Triebwerke

In modernen Flugzeugen steuert der Pilot die Kerosinzufuhr zum Triebwerk nicht mehr direkt. Diese Aufgabe übernimmt das Full Authority Digital Engine Control (FADEC), ein eigener Computer für jedes Triebwerk.

Der Pilot gibt über die Schubhebel lediglich den gewünschten Schub vor. Anschließend regelt das System die Verbrennung im Millisekundenbereich unter Berücksichtigung von Temperatur, Höhe und Druck. Seine Hauptaufgabe besteht darin, Schäden zu vermeiden: Es verhindert, dass das Triebwerk überhitzt, erstickt oder explodiert, und optimiert zugleich in jeder Flugphase den Kraftstoffverbrauch.

Predictive Windshear: Das hochentwickelte Wetterradar

Abwärts gerichtete Mikrobursts – heftige, räumlich stark begrenzte Kaltluftströmungen – gehören insbesondere bei niedriger Flughöhe und während der Landung zu den größten Sorgen von Piloten. Das Predictive-Windshear-System wurde gezielt entwickelt, um sie zu erkennen. Dafür nutzt es das Bordwetterradar, um Wasser- und Staubpartikel vor dem Flugzeug zu erfassen.

Indem es anschließend ihre Bewegung misst, identifiziert es gefährliche Windscherungen mehrere nautische Meilen, bevor das Flugzeug auf sie trifft. So bleibt der Besatzung oder dem Autopiloten ausreichend Zeit, vollen Schub zu geben und die Landung rechtzeitig abzubrechen.

Autoland und ILS CAT III: Automatische Landung bei Nebel

Ist die Sicht nahezu gleich null, kommen ILS CAT III – bodengestützte Funksender, die das Flugzeug auf einer virtuellen Schiene zur Mitte der Landebahn führen – und die Autoland-Funktion des Autopiloten zum Einsatz.

Das Flugzeug übernimmt sämtliche Abläufe vollkommen selbstständig: vom Sinkflug über das Abfangen über dem Asphalt und die Ausrichtung bis hin zur automatischen Bremsung nach dem Aufsetzen. Die Aufgabe der Besatzung besteht darin, die Instrumente zu überwachen, ohne die Steuerung zu betätigen.