Die Blackbox: Teil 2
Wieso spricht eigentlich alle Welt von der Blackbox … … wenn die Blackbox in Wirklichkeit gar nicht schwarz, sondern hellrot weiterlesen…
Als Passagier kann man im Flugzeug das Licht einschalten, Kaffee trinken, sein Handy laden und sogar Fernsehen. Auch im Cockpit würde ohne Elektrik nichts funktionieren. Doch wie setzt man einen so großen Vogel unter Strom und was ist so interessant daran?
Grundsätzlich wird ein modernes Verkehrsflugzeug mit einem 115 Volt Wechselstromnetz (AC) an 400 Hz betrieben. Dieses muss auf verschiedenste Arten bereitgestellt und verteilt werden. Lediglich einige wenige Systeme benötigen noch Gleichstrom (DC). Gleichstrom? Dafür wäre doch eine normale Batterie sehr gut geeignet. Hier liegt jedoch dasselbe Problem wie beim Automobil vor: Eine Batterie, die über den gesamten Flug Strom bereitstellen sollte, müsste unendlich groß sein. Das bedeutet nicht, dass keine Batterie an Bord verbaut ist. Sie wird aber lediglich zum initialen Hochfahren der Systeme oder im Notfall benötigt. Um eine dauerhafte, stabile Stromversorgung sicherzustellen, benötigt man also wie im Auto eine Art Lichtmaschine.
Man ist es gewohnt, dass Strom aus den Steckdosen der eigenen vier Wände kommt. Zuhause wird dieser Strom vielfältig über die verschiedensten Energieträger generiert. Ein Flugzeug verfügt jedoch nur am Boden über einen direkten Anschluss an das örtliche Stromnetz. Diese „Ground Power“ kann aber auch bei mangelnder Infrastruktur des Flughafens über einen mobilen Generator erzeugt werden, welchen man dann als „GPU-Ground Power Unit“ bezeichnet. Er wird einfach mit einem Stecker von außen mit dem Bordnetz verbunden.
Bild von w:es:Usuario:Barcex – https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:KLM_Pushback_tractor_and_ground_power_unit.jpg
Falls diese nicht zur Verfügung stehen sollte, muss das Flugzeug nicht stromlos bleiben. Schließlich benötigt man weiterhin Energie für die Beleuchtung, sämtliche Systeme im Cockpit sowie für zahlreiche weitere Gerätschaften und Pumpen, die das Flugzeug zum Leben erwecken sollen. Steht der Bodenstrom also nicht zur Verfügung, wird die Versorgung von der Auxiliary Power Unit (APU) übernommen.
Die APU funktioniert wie ein kleines, autarkes, Triebwerk im Heck des Jets und bezieht Kraftstoff aus den normalen Kerosintanks. Neben der Funktion des Stromgenerators kann sie ebenso Hydraulik und Zapfluft bereitstellen, ein echtes Multitalent.
Bild von David Monniaux – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:A380_APU_P1230093.jpg
Die wichtigsten Energielieferanten während des Fluges sitzen natürlich an den Triebwerken. Hier wird der Generator über eine Welle des Triebwerks angetrieben. Da dieses mit immer unterschiedlichen Drehzahlen läuft, verwendet man ein „Gleichdrehzahlgetriebe“ (Constant Speed Drive, CSD). Diese Drehzahl erzeugt nun in einem bürstenlosen Generator die immer gleiche Spannung von 115 Volt bei 400Hz Wechselstrom. Da manche Systeme aber weiterhin Gleichstrom benötigen, gibt es außerdem noch Gleichrichter an Bord.
Der nun erzeugte Strom wird über ein Verteiler (Bus-) System an alle Abnehmer bereitgestellt. Hier kann über verschiedenste Schutzschalter und Relais eine unterbrechungsfreie Versorgung gewährleistet werden.
Im Notfall können sämtliche Stromerzeuger den Job der anderen mit übernehmen. Sollte der Strom im Flugzeug nicht ausreichen, werden gewisse Verbraucher der Priorität nach abgeschaltet. So wird beispielsweise die Küche als erstes vom Strom abgehängt, wenn es einmal „eng“ wird.
Sollte es zu einem ernsthaften Ausfall kommen, bei dem weder APU noch Triebwerke eine Versorgung herstellen können, wird zunächst auf die bordinterne Batterie zurückgegriffen. Über einen Wechselrichter kann diese auch Wechselstrom bereitstellen, um die wichtigsten Systeme zu versorgen.
Da die Batterie nur begrenzt zur Verfügung steht, fährt bei einem Stromausfall sofort im hinteren Teil des Flugzeuges eine kleine Art Windmühle aus. Diese nennt man Ram-Air-Turbine, „R.A.T“, oder auch liebevoll unter Piloten „Ratte“ genannt. Die Ratte dreht sich im Wind und kann im Ernstfall Strom und Hydraulikdruck für die wichtigsten Systeme erzeugen.
Es kommt öfter vor als man denkt: Während man ein Schlechtwettergebiet durchfliegt wird das Flugzeug von einem Blitz getroffen. Auch wenn man normalerweise ein Unwetter mit 50 bis 100 Kilometern Abstand umfliegt. Tritt ein Blitzschlag unvorbereitet auf, vernimmt man meistens einen dumpfen Knall und helles Licht. Da ein Flugzeug (ähnlich dem Auto) wie ein Faradayscher Käfig ausgelegt ist, kann den Insassen nichts passieren. Dennoch können Spannungsspitzen für den Ausfall von Systemen sorgen. Da alle Instrumente mehrfach redundant sind, ist ein Komplettausfall dennoch äußerst unwahrscheinlich.
Äußerlich erkennt man später an einem kleinen Loch der Hülle wo der Blitz ein- und auch wieder ausgetreten ist. Ein Blitzschlag wird von der Crew dokumentiert und an die Techniker übergeben. Diese checken den Jet dann penibel auf Beschädigungen, damit dem nächsten sicheren Flug nichts weiter im Wege steht.
Wenn ihr mehr über wichtige Systeme erfahren wollt, legen wir euch unsere Artikel über Hydraulik und Triebwerke ans Herz!
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