Sind moderne Flugzeuge gefährlich überarbeitet?

Getty ImagesDie Augen der globalen Luftfahrtindustrie konzentrierten sich auf Tieftauchroboter, als sie Anfang 2011 mit einem Side-Scan-Sonar 2,5 Meilen unter der Oberfläche des Atlantiks fegten. Die französische Regierung, Airbus und Air France hatten die ferngesteuerten Tauchboote gemietet, um die Trümmer von Air France zu finden Flug 447, der 2009 vom Himmel gefallen war. Die Beamten suchten immer noch nach Antworten, um zu erklären, warum ein Airbus A330, eines der modernsten Flugzeuge der Welt, in den Ozean gestürzt war und alle 228 Passagiere und Besatzungsmitglieder getötet hatte.

Am 2. Mai hob der Roboterarm eines Tauchmotors einen orangefarbenen Zylinder auf, den die Ermittler seit fast zwei Jahren gesucht hatten - AF 447s Cockpit-Diktiergerät. Die französischen Luftfahrtbehörden glaubten, dass eine mechanische Fehlfunktion dazu geführt hatte, dass Sensoren widersprüchliche Informationen an den Flugcomputer des Flugzeugs weitergaben, wodurch der Autopilot abgeschaltet wurde. Bis die Ermittler die Aufzeichnungen hörten, hatten sie nicht bemerkt, dass schlechte Daten die Besatzung plagten, als sie sich bemühten, die Kontrolle über das Flugzeug wiederzugewinnen. Die Entdeckung wirft eine wichtige Frage auf: Werden Cockpits so komplex, dass Piloten Flugzeuge im Notfall nicht mehr manuell fliegen können?

Die Automatisierung hat das Fliegen sicherer und einfacher gemacht. Einige Experten fragen sich jedoch, ob die Eile, immer ausgefeiltere Technologien in Flugzeugen einzusetzen, verborgene Risiken mit sich bringt. Bedenken gehen über das Cockpit hinaus. Umweltauflagen und steigende Treibstoffkosten treiben Innovationen bei der Verwendung von Leichtbaustrukturen aus Verbundwerkstoffen voran, die über die Lebensdauer eines Verkehrsflugzeugs noch nicht getestet wurden, und bei der Entwicklung von Motoren, die heißer und schneller als je zuvor laufen. Laut John Goglia, Berater für Luftfahrt und ehemaliges Mitglied des National Transportation Safety Board (NTSB), "treiben wir die Technologie schneller voran als jemals zuvor."

COCKPITS: ZU SMART, UM ZU VERSAGEN

Am 1. Juni 2009 flog der AF 447 35.000 Fuß über dem Atlantik, als einige seiner Geschwindigkeitssensoren zu vereisen begannen und zu versagen begannen. Der wiederhergestellte Flugschreiber zeigt, dass ein Sensor einen sofortigen Rückgang der Fluggeschwindigkeit von 275 Knoten auf 60 Knoten meldete, während andere Sensoren andere Geschwindigkeiten meldeten. Wenn ein Flugsteuerungscomputer widersprüchliche Daten empfängt, deaktiviert er den Autopiloten und den automatischen Schub, bis die Daten abgeglichen sind.

Während sich der Pilot in einer Ruhepause befand, übernahmen die Copiloten die manuelle Steuerung des Flugzeugs und stiegen auf 38.000 Fuß, möglicherweise um Turbulenzen zu entgehen. Einen Moment später stoppte das Flugzeug und begann zu fallen. Anstatt dem aerodynamischen Strömungsabriss mit der Nase nach unten entgegenzuwirken, hielten die Copiloten die Nase hoch. "Es macht immer noch keinen Sinn", sagt John Cox, ein Berater für Flugsicherheit mit 40 Jahren Erfahrung als Pilot einer kommerziellen Fluggesellschaft.

In der Zwischenzeit lieferten die Sensoren weiterhin ungenaue Informationen und zeigten Fluggeschwindigkeiten an, die so niedrig waren, dass die Flugsteuerungssysteme die Daten ablehnten. (Auf der Aufnahme sagen die Copiloten, dass sie "keine gültigen Angaben" haben.) Als die Copiloten um die Kontrolle über das Flugzeug kämpften, begann es, fast 11.000 Fuß pro Minute zu sinken. Viereinhalb Minuten, nachdem der Autopilot die Verbindung unterbrochen hatte, traf der Jet auf das Wasser.

Airbus hat sich geweigert, zu diesen jüngsten Enthüllungen Stellung zu nehmen. Im Mai teilte der Hersteller seinen Kunden mit, dass die Daten des Rekorders keine dringenden Sicherheitsprobleme aufzeigten. Seit 2007 hatten die europäischen Regulierungsbehörden und die Air France-Pilotgewerkschaften die Fluggesellschaften unter Druck gesetzt, die Fluggeschwindigkeitssensoren des A330 zu verbessern. Airbus reagierte mit einem Austauschprogramm, aber der AF 447 verfügte noch über die alten Sensoren. Nach dem Absturz haben die Aufsichtsbehörden in Europa und den USA die Auslagerung vorgeschrieben.

Airbus und die Aufsichtsbehörden haben sich auf Hardware konzentriert, aber der geborgene Flugsicherungsrecorder hat die Aufmerksamkeit auf einen besorgniserregenderen Aspekt des Absturzes gelenkt: die Reaktion der Piloten auf den Verlust zuverlässiger Daten. Laut William Voss, Präsident der Flight Safety Foundation, sind Piloten möglicherweise nicht in der Lage, in einer Krise schnell von der Überwachung eines automatisierten Flugs zur Steuerung eines komplexen Flugzeugs überzugehen. "Wir müssen zur Automatisierung zurückkehren, um das Flugzeug zu managen", sagt er. "Es sollte uns dienen, nicht umgekehrt."

In einem integrierten, automatisierten Flugzeug kann ein Sensorausfall schnell zu anderen führen. Chesley Sullenberger, der im Januar 2009 einen Airbus A320 auf dem Hudson River landete, nachdem Vogelschläge beide Triebwerke deaktiviert hatten, teilte PM mit, bevor der Flugschreiber AF 447 wiederhergestellt wurde, dass Ausfälle in traditionellen Cockpits mit eigenständigen Instrumenten leichter zu handhaben seien. "Wenn sie versagten, als Versager erkannt und leicht isoliert", sagte er. "In diesen Flugzeugen mit hohem Integrationsgrad gibt es viele Daten, die an so viele Systeme und Computer gesendet werden. Zum ersten Mal ist es möglich, dass ein einzelner Fehler mehrdeutig, verwirrend und möglicherweise überwältigend ist Effekte durch mehrere Systeme. "

Elektrische Störungen können auch automatisierte Cockpits deaktivieren. Im Jahr 2008 leitete die NTSB eine Untersuchung zu ähnlichen Vorfällen ein, nachdem ein elektrischer Defekt einen United Airlines-Flug gezwungen hatte, zum Newark Liberty International Airport in New Jersey zurückzukehren. Das Board stellte fest, dass seit Mitte der 90er Jahre elektrische Störungen auf 49 Flügen die Bildschirme verdunkelten und den Piloten wichtige Informationen rauben. Wenn dieses Problem in einem kritischen Moment auftritt, können die Ergebnisse tödlich sein.

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MOTOREN: BIS ZUM GRENZE GEDRÜCKT

Letzten November, 4 Minuten nachdem ein Qantas A380 in Singapur gestartet war, hörten die Piloten einen lauten Knall. Einer der Trent 900-Triebwerke des Flugzeugs war explodiert. Granatsplitter bohrten Löcher in den Flügel, beschädigten die Holme und trennten eine Hauptkraftstoffleitung. Als Kraftstoff auslief, schaltete sich die automatische Löschanlage nicht ein und das Flugzeug drohte in Brand zu geraten. Der Motorschaden hätte zu einer Tragödie werden können, aber die Piloten schafften es, das Flugzeug herumzudrehen und sicher zu landen. In einem vorläufigen Bericht des Australian Transport Safety Bureau (ATSB) wurde die Katastrophe auf einen fehlerhaften Teil zurückgeführt: Ein Stutzen, der Schmieröl zu einem Lager beförderte, war mit ungleicher Dicke bearbeitet worden, was ihn zerbrechlich machte. Als das Rohr zerbrach, entzündete sich auslaufendes Öl. Dies erweichte und verlängerte das Metall der sich drehenden Turbinenschaufeln, wodurch sie zerfielen und den Motor auseinander rissen. Die ATSB empfahl Änderungen in der Herstellung. Laut Airbus wurden diese Korrekturen vorgenommen.

Je schneller sich die Turbinenschaufeln eines Strahltriebwerks drehen, desto sparsamer wird das Triebwerk. Im Falle einer Panne sind die Motoren so konstruiert, dass die Abgassplitter sicher vom Rumpf und den Tragflächen weggeschleudert werden. Moderne Triebwerke mit Teilen, die sich mit nahezu Überschallgeschwindigkeit drehen, riskieren jedoch energiereiche Pannen, die das gesamte Flugzeug gefährden können, wenn eine einzelne Komponente ausfällt.

Solche unerwarteten Ausfälle von Flugzeugtriebwerken sind selten, was den Vorfall in Singapur beunruhigt - und möglicherweise kein Einzelfall. Der T900 von Rolls-Royce ähnelt im Design dem Trent 1000, der den 787 Dreamliner von Boeing antreibt. Der T1000 liefert mehr als die vierfache Leistung der Motoren eines 747. Im vergangenen Sommer hatte ein T1000 auf einem Prüfstand einen unvorhergesehenen Ausfall. Laut Rolls-Royce besteht kein Zusammenhang zwischen den Vorfällen.

Um den Kraftstoffverbrauch zu senken, laufen neue Motoren auch heißer. "Der Kraftstoff wird mit maximaler Kontrolle über das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt, um die Innentemperatur des Motors zu erhöhen", sagt Goglia. "Das könnte eine Rolle in dem gespielt haben, was mit Qantas passiert ist." Er und andere Experten sagen, dass globale Sicherheitsagenturen den Druck, den der Markt auf Motorenhersteller ausübt, genauer untersuchen müssen. "Sie werden wirklich an ihre Grenzen gebracht", sagt er.

LUFTFAHRZEUG: UNERWARTETE VORAUSSAGEN

Flugzeughersteller haben jahrzehntelange Erfahrung mit Metall: Sie wissen, wie es sich nach Zyklen von Druckbeaufschlagung und Druckentlastung verhält, was es beschädigt und wie es inspiziert wird. In einem weiteren Spritspar-Schritt wird Metall zugunsten von Carbon-Verbundwerkstoffen, die mit Carbonfasern verstärkt sind und so stark wie Stahl und viel leichter als Aluminium und Titan sind, aus dem Verkehr gezogen. Wie sich Verbundwerkstoffe über die Lebensdauer eines Verkehrsflugzeugs verhalten, ist jedoch unklar.

Das Militär verwendet seit Jahrzehnten Verbundwerkstoffe, und selbst das Material in seinen gut gewarteten Flugzeugen ist auf unerwartete Weise ausgefallen. In den späten Neunzigern stellten Luftwaffenbeamte fest, dass die Haut hinter den Triebwerken der B-2 - eines All-Composite-Bombers, der 1993 in Dienst gestellt wurde - Risse bekam. Letztes Jahr hat die Luftwaffe einen Ersatzverbundwerkstoff getestet. Flugbewertung steht noch aus.

Zivilflugzeugkonstrukteure erweitern die Anwendungen des Materials auf ein beispielloses Maß. Der Airbus A380 besteht zu 25 Prozent aus Verbundwerkstoffen. Die Hälfte von Boeings Dreamliner wird aus diesem Material gefertigt. Boeing schätzt, dass das Flugzeug mit seiner Verbundbauweise und effizienten Triebwerken rund 20 Prozent weniger Treibstoff verbrauchen wird als aktuelle Flugzeuge der gleichen Größe. "Die Verbundwerkstoffe der 787 werden seit mehr als 15 Jahren in deutlich geringerem Umfang in Boeing-Flugzeugen eingesetzt", sagt Sprecherin Lori Gunter.

Angesichts der Tatsache, dass diese Materialien jetzt in kritischen Bauteilen verwendet werden, halten Goglia und andere Experten die bestehenden Wartungs- und Inspektionsrichtlinien für zu vage. Gegenwärtige Wartungspraktiken, die hauptsächlich auf visuellen Kontrollen beruhen, können Probleme wie innere Risse übersehen, die sich ungesehen durch Verbundwerkstoffe ausbreiten können, bis das Teil fehlerhaft wird. Zur Erkennung von Schäden entwickeln die Hersteller neue Diagnosetools, darunter Ultraschallgeräte und Infrarot-Wärmekarten.

In der Vergangenheit ist die Zahl der Flugtoten mit jeder neuen Flugzeuggeneration stark gesunken. Eine beunruhigende Tatsache ist jedoch der technische Fortschritt: Der Kontrollverlust, der häufig mit menschlichem Versagen einhergeht, ist heute die weltweit häufigste Ursache für Luftunfälle. Angesichts des erwarteten starken Anstiegs des Luftverkehrs in den nächsten Jahrzehnten muss die Branche hinsichtlich der Pilotenausbildung ebenso aggressiv sein wie hinsichtlich der Verfolgung neuer Technologien.