Boeing 777X

Boeing 777X – Bruchtest Patzer oder Ingenieursleistung?

Marco Theiss
03.12.2019
5 Minuten

Der nicht bestandene Bruchtest an der Statik-Zelle der 777X wird in der Öffentlichkeit sehr negativ kommentiert. Aber ist diese Perspektive auch wirklich berechtigt?

Bei der Betrachtung der Komplexität einer Flugzeugstruktur und des insgesamt dahinterstehenden Entwicklungsprozesses, ist es nur fair zu hinterfragen, was die Nichterreichung des Ziels genau bedeutet.

Die bekannten Fakten des Tests der 777X:

Begriffserklärungen

Lastfaktor: Der Faktor, mit dem die sichere Last multipliziert wird.

Sichere Last: Die maximal mögliche, welche im Betrieb unter Berücksichtigung aller Faktoren auftreten kann.

Bruchlast: Ist die Last, ab der ein Strukturversagen auftreten darf. Sie ist gesetzlich als 1,5-faches der sicheren Last, also der maximal möglichen Last im Flugbetrieb, vorgeschrieben.

Die Flugzeugtestzelle

Selbstverständlich ist es immer das Ziel, einen Test auf Anhieb zu bestehen, nicht zuletzt wegen den hohen unmittelbaren Kosten für die Durchführung eines solchen Tests, sowie auch die Folgekosten aufgrund des Zeitverlustes im Entwicklungsprozess des Flugzeugs.

Für die Wiederholung des Tests muss eine neue Flugzeugtestzelle hergestellt und für den Versuch aufwendig vorbereitet werden. Eine neue Testzelle wird verhältnismäßig einfach aus der Produktionslinie, die für die Serienproduktion vorbereitet wird, verfügbar sein. Diese muss jedoch mit einer großen Menge an Sensorik instrumentiert werden, damit man überhaupt in der Lage ist, den Test aufzuzeichnen und auszuwerten.

Um die Zelle zu verwenden, muss sie außerdem vorher mit den Erkenntnissen des Tests entsprechend umkonstruiert und verstärkt werden. Die Verstärkungen müssen produziert und in die neue Testzelle eingerüstet werden. Das muss so erfolgen, dass es später auch der Lösung entspricht, die in Serie produziert werden soll. Davon lässt sich verständlicherweise ableiten, dass die Verstärkung nicht nur für die Lasten, sondern auch für den Produktionsablauf optimiert werden muss. Allein die hier beschriebenen Aufwände verursachen, bei einem Projekt dieser Dimension, Kosten in mehrfacher Millionenhöhe und bringen entsprechende zeitliche Verzögerungen mit sich.

Modell Boeing 777x
Modell der Boeing 777X / © WingMag

Was ist mit der technischen Betrachtung?

Trotz aller in der heutigen Zeit verfügbaren Technologien sowie modernen Berechnungsverfahren, stehen für den Auslegungsprozess des Flugzeugs zu Beginn nur theoretische Lastannahmen zur Verfügung, die alle auf einer Vielzahl bestmöglicher Modelle beruhen, inklusive Aerodynamikversuche aus dem Windkanal.

Jedes Modell und jede Annahme enthalten von Natur aus Ungenauigkeiten, was völlig normal ist. Diese Ungenauigkeiten werden in der Luftfahrt auch immer konservativ, d.h. auf der „Sicheren Seite“, berücksichtigt. Außerdem müssen die ermittelten Belastungen wiederum in einen Testaufbau „übersetzt“ werden, der die praktische Belastung beim späteren Einsatz im Flug simuliert.

Die aerodynamischen Fluglasten werden, so praktikabel wie es nur geht, über Ersatzelemente (ein sehr komplexes hydraulisches Lastgeschirr) in die Testzelle eingeleitet. Auch hier gilt wieder der Ansatz der Konservativität, d.h. es wird im Zweifelsfall eher eine höhere als eine zu niedrige Last verwendet.

Zu unrecht kritisiert?

Alles in allem können sich die Abweichungen soweit addieren, dass sich eine deutlich höhere Beanspruchung ergibt, als es in der Praxis vorkommt. Aber das ist in der Konservativitätsphilosophie der Luftfahrt auch so gewollt und verankert.

Letztendlich stehen ein Hersteller bzw. die Entwicklungsmannschaft eines solchen Flugzeuges stark unter Druck, um das Gewicht des Flugzeugs so gering wie möglich zu halten. Wenn der Test den geforderten Lastfaktor von 1,5 deutlich übersteigt, ist gleich von Übergewicht in der Struktur die Rede, was den Entwicklern wiederum negativ angelastet wird.

Wenn man jetzt jede Polemik außen vor lässt und die Komplexität dieses Tests, wie oben beschrieben, betrachtet, dann kann man bei einer Abweichung von 1 bzw. 2 Prozent mehr oder weniger von einer Punktlandung und damit von einer sehr guten Ingenieursleistung sprechen.

Es gibt viele Berechnungen in verschiedenen Branchen, die sich eine so geringe Abweichung wünschen würden. Aber nach dem Prinzip „knapp vorbei ist auch daneben“, ist das Ergebnis nicht das, was es hätte sein sollen. Dennoch gibt es keine qualifizierte Grundlage, die Ingenieure von Boeing oder auch Boeing als Flugzeughersteller hierfür zu kritisieren. Im Gegenteil, es wurde hervorragende Arbeit geleistet. Die Ingenieure von Boeing werden die Erfahrung dieses Tests dafür nutzen, die leichteste und somit effizienteste Struktur für die 777X zu entwerfen.

Was bedeutet das in Form von Gewicht?

Auf Basis der Erfahrungen im nicht bestandenen Test, haben die Ingenieure von Boeing die Möglichkeit, das Strukturgewicht auf den theoretischen Idealwert für den Lastfaktor von 1,5 zu bringen. Das bedeutet in der Theorie, dass kein nutzloses Strukturgewicht mitgeflogen wird. Hätte der Test im Gegenzug z.B. einen Lastfaktor von 1,52 erreicht, womit er bestanden hätte, würde das Flugzeug 4 bis 5 Tonnen Kerosin pro Langstreckenflug nutzlos verbrennen. Aus Umweltsicht hat Boeing vielleicht die leichteste Struktur entwickelt, die sie hätten entwickeln können, und damit nutzlose Verbrennung von Treibstoff gespart.

Referenzen:

[1] Seattle Times (Artikel nicht mehr verfügbar)

[2] CS 25 Amendment 23

[3] Boeing 777X Specifications

[4] Berechnung Spritverbrauch pro kg Zuladung einer normalen 777 (aktuelle Baureihe)

Titelbild © Boeing

von Marco Theiss

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