Dieser tödliche Wirbel lässt Flugzeuge abstürzen
Besonders gefährlich ist es bei Start und Landung – Forscher erklären die Wirbelschleppen und machen das Fliegen sicherer
Es sei nicht gefährlich. Von Gefahr würde nur die Presse sprechen und immer als erstes danach fragen. Es sei zur Sicherheit alles zuvor am Rechner simuliert worden. Nein, es sei wirklich nicht gefährlich, zu Forschungszwecken in so eine Wirbelschleppe hineinzufliegen.
So lautet die Auskunft bei den Spezialisten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Forschungsflughafen in Braunschweig. Immer und immer wieder nähern sie sich einem physikalischen Phänomen, das in der Luftfahrt zu Katastrophen führen kann und geführt hat: den Wirbelschleppen.
Im November 2001, kurz nach dem 11. September, stürzt ein Flugzeug über New York ab. 265 Menschen sterben. Es war kein Terror-Anschlag. Ein Airbus gerät in die Wirbelschleppen eines vorausfliegenden Passagier-Jets und stürzt über dem Stadtteil Queens ab.
Diplom-Ingenieur Rudolf Hankers weiß, worauf er sich einlässt. Der Testpilot der TU Braunschweig fliegt mit dem Forschungsflugzeug der Uni, einer Do 128, in solch eine Wirbelschleppe hinein. Es ist eine tückische, normalerweise unsichtbare Luftverwirbelung. Rauch macht sie an diesem Tag sichtbar.
Der Rauch stammt vom Flügel des zweistrahligen DLR-Forschungsflugzeuges ATTAS. Es hat die Wirbelschleppen bei diesem Experiment selbst erzeugt. Verniedlichend werden sie auch Wirbelzöpfe genannt, weil sie im Rauch ein wenig so ausschauen. Diese Zöpfe können allerdings ein Flugzeug vom Himmel holen.
Dies gilt jedoch besonders für geringe Flughöhen – also bei Starts oder Landungen. Deshalb wird das spektakuläre Flugexperiment in mindestens 3000 Metern Höhe geflogen. Bis auf 500 Meter nähern sich die beiden Braunschweiger Forschungsflugzeuge einander an. Die größere Maschine zieht wie eine Schleppe die tückischen Wirbel hinter sich her.
Sie können kilometerlang sein – und vielleicht minutenlang existieren. Wie lange aber genau – auch das ist noch unbekannt und wird erforscht. "Klar ist, dass der aktuelle Zustand der Atmosphäre hierfür entscheidend ist", sagt Dr. Klaus-Uwe Hahn vom DLR.
Testpilot Hankers in der kleineren Maschine weiß, was er jetzt tun muss. Er ist auf die Krise, in die seine Do 128 in den nächsten Sekunden unweigerlich geraten wird, durch die Simulation vorbereitet.
Plötzlich geht seine Maschine in eine schnelle Rollbewegung um die Längsachse über, sie kippt ab. Der erfahrene Pilot fängt die Maschine ab. Und in den Bordcomputern sind wieder massenhaft neue Daten gespeichert. Darum geht es. Alles ganz ungefährlich.
Es geht darum, zunächst einmal überhaupt die Physik dieser Wirbelschleppen wirklich zu verstehen. Immerhin gibt es Wetterlagen, die sie entschärfen können. Wind ist so ein Faktor. Der löst sie schneller auf. Eigentlich könnten Flugzeuge dann in kürzeren Abständen starten und landen. Anders als bei ruhiger Wetterlage, denn in ihr können Wirbelschleppen haltbarer sein.
Das Experiment zeigt eine der großen Stärken am Braunschweiger Forschungsflughafen – es ist ein "Cluster", eine Forschungszusammenballung, bei der aus der Zusammenarbeit neue Effekte entstehen. Das wird künftig sogar noch entscheidend ausgebaut.
Nur an wenigen Orten auf der Welt kommen die Forscher den tödlichen Luftverwirbelungen so nah wie am Himmel über Braunschweig. Das DLR-Forschungsflugzeug ATTAS beispielsweise produziert Wirbelschleppen, fliegt einen Kreis – und erforscht anschließend die eigenen Turbulenzen. Auch das geht.
Aber das spektakulärste Experiment in der Luft steht erst noch bevor. Dann rückt ATTAS, bislang der Große, in die Rolle des Kleinen. Mächtige Wirbelschleppen sollen in großer Höhe vom neuen DLR-Forschungsflugzeug, einem Airbus 320, gezogen werden. ATTAS fliegt dann hinein. Spätestens im Frühjahr 2009 soll es so weit sein. Alles wird vorher in der Computer-Simulation durchgecheckt. "Auf gefährliche Experimente lassen wir uns nicht ein", erklärt Klaus-Uwe Hahn.
Dennoch ist es nicht nur außergewöhnlich, mit so großen Maschinen Wirbelschleppen-Experimente realistisch zu fliegen. Vor allem aber die intensive Auswertung der Daten macht das DLR weltweit zu einer der ersten Adressen der Wirbelschleppen-Forschung.
Wie könnte die Zukunft aussehen, wenn die Resultate in die Praxis einfließen? Man kann zum Beispiel neue Klappen am Flugzeug anbringen, die die Wirbelschleppen schneller zerfallen lassen.
Auch die Staffelung des Luftverkehrs, der Rhythmus von Starts und Landungen, kann der Physik von Wetter und Wirbelschleppen angepasst werden. Dann geht mehr auf engerem Raum und trotzdem bleibt es sicher. Aber das ist nicht alles. Natürlich sieht man die Wirbelschleppen normalerweise nicht, weil ja auch nicht ständig Rauchmaschinen auf den Tragflächen der vorausfliegenden Maschinen angebracht sind.
Kann man die Wirbelschleppen also "sehen", sie sichtbar machen? Tatsächlich werden bereits vorausschauende Sensoren für Flugzeuge entwickelt. Solche Lidar-Systeme funktionieren wie Radar – bloß senden sie Laserlicht statt Funkwellen aus. Einstweilen sind sie jedoch noch zu groß, und sie müssen kleiner und vor allem präziser werden.
Aber auch das ist nicht alles. Auch die fliegerischen Gegenmaßnahmen hat man ins Visier genommen, wenn sich ein Flugzeug im Wirkungsbereich einer real existierenden Wirbelschleppe befindet.
Dann kommt es auf das unverzügliche Gegensteuern an. Dies ist ein klassisches Assistenz-System, an dem bereits gearbeitet wird.
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