Takoff - Flugzeugstart - Die Technik

Takeoff! Der Flugzeugstart aus technischer Sicht

Tim Takeoff
12.03.2019
4 Fotos
7 Minuten

Die Triebwerke sind angelassen. Tausende von Kilogramm verschiedenster Werkstoffe setzen sich scheinbar spielend leicht in Bewegung. An der Startbahn angekommen, heißt es im Cockpit: „Takeoff!“. Jetzt geht alles ganz schnell, bis sich das letzte Rad vom Boden löst. Doch was genau passiert da? Versuchen wir den Startvorgang etwas zu verlangsamen.

Bereits lange bevor die Besatzung das Flugzeug erreicht, beschäftigt sich jemand mit dem Flugzeugstart. Die Flugplaner im Büro bereiten den gesamten Flug vor. Dazu zählt natürlich auch der Start. Hierzu stellen alle Hersteller der Flugzeuge sehr genaue Tabellen bereit, um sämtliche Umstände in eine Berechnung einfließen zu lassen. In der heutigen Zeit wurden diese Tabellen bereits in verschiedenste Softwarelösungen umgesetzt. Diese Performance-Programme ermöglichen dem Planer sowie der Crew eine komplexe Startberechnung in wenigen Minuten. Besonderen Einfluss nehmen Fakten, wie die Länge und Beschaffenheit der Bahn, Wind, Temperatur, Luftdruck, technische Einschränkungen und spezielle lokale Besonderheiten.

Performance-Berechnung für den Flugzeugstart

Passt die Berechnung in etwa für den Flugplaner, den sogenannten Dispatcher, gibt er alle Informationen an die Crew weiter. Diese holt, an Bord angekommen, die finalen Daten über das Gewicht, eine eventuelle Änderung der Startbahn und das aktuelle Wetter ein. Mit diesen Fakten wird die Berechnung finalisiert und von allen Besatzungsmitgliedern geprüft und abgesegnet. Auf dem Weg zur Startbahn setzt die Crew die Klappen in eine vorher berechnete Position. Sie erhöhen bei niedrigen Geschwindigkeiten den Auftrieb enorm, aber gleichzeitig auch den Widerstand. Der Vorteil des Auftriebes (mehr dazu hier) überwiegt, deshalb nimmt man den zusätzlichen Widerstand in Kauf. Es kann mit deutlich geringerer Geschwindigkeit abgehoben werden als mit einem „sauberen“ Flügel. An der Piste angekommen, erfolgt nach der Freigabe zum Aufrollen („Line-Up-Clearance“) die Freigabe zum Start.

Callsign XY, Wind 210, 10 knots, runway 18 cleared for takeoff!

Cleared for Takeoff

Im Cockpit wird nun ein letztes Mal der Wind gegengecheckt, die Stoppuhr gesetzt, alle Lichter sowie das Wetterradar (siehe unseren Artikel zum Wetterradar) eingeschaltet und die Parameter gecheckt. Sind alle bereit, gibt es unterschiedliche Philosophien innerhalb der Airlines. Am verbreitetsten ist folgende Prozedur: Der „Pilot Flying“ (kann auch der Co-Pilot sein) übernimmt die Kontrolle über die Steuerung des Flugzeugs. Der „Pilot Monitoring“ überwacht sämtliche Parameter, achtet auf die Einhaltung des korrekten Schubes und auf etwaige Fehlerquellen. Unabhängig von der Rolle „Pilot Flying“ und „Pilot Monitoring“, hat der Kapitän vom ersten Moment an die Kontrolle über die Schubhebel.

In dem Moment, wo der Kapitän den Startschub setzt, heulen die Triebwerke direkt auf. Die Bremse ist gelöst. Bei starkem Seitenwind hält zunächst das Seitenruder in Verbindung mit dem steuerbaren Bugrad das Flugzeug auf der Mittellinie, der sogenannten „Centerline“. Ist der Seitenwind stärker, versucht auch der Pilot bereits mit dem Querruder „in den Wind“ zu halten. Da die Flügel – meist mit einer leichten V-Form – über dem Boden frei vom Wind angeströmt werden, kann es passieren, dass der dem Wind zugewandte Flügel vom Wind angehoben wird. Mit dem Querruder kann man dies weitestgehend aussteuern und unterbinden. Das Bugrad deaktiviert sich selbst ab einer bestimmten Geschwindigkeit. Die Richtung kontrolliert der Pilot nur noch mit dem Seitenruder.

Es wurden vorher verschiedene Geschwindigkeiten exakt berechnet. Die wichtigsten hören auf folgende Namen: V1, Vr und V2.

V1

Die erste erreichte und sehr wichtige Geschwindigkeit nennt man „V1“. Sie bezeichnet den Punkt, an dem ein Start noch sicher abgebrochen werden kann. Der Kapitän behält seine Hand bis zum Erreichen der V1 an den Schubhebeln. Ein moderner Jet ist mit einer automatischen Startabbruch-Funktion ausgestattet. Sollte etwas schiefgehen, und der Pilot die Schubhebel aus ihrer Start-Stellung nach hinten ziehen, wird automatisch ein Startabbruch registriert. Das Flugzeug setzt im Bruchteil einer Sekunde den maximalen Bremsdruck ein und fährt die Luftbremsen aus. Je nachdem welcher Art der Fehler ist, kann der Pilot mit dem Umkehrschub die Bremsen entlasten und so noch etwas „nachhelfen“. Der Startlauf ist also so berechnet, dass das Flugzeug bis V1 noch bis zum Ende der Piste sicher zum Stehen gebracht werden kann. Je nach Wind oder Oberflächenbeschaffenheit passt man den Wert stark an. V1 liegt bei einer nassen oder kontaminierten Startbahn deutlich niedriger.

Nach V1… die Rotation

Sobald die Geschwindigkeit von V1 überschritten wurde, muss der Start zwingend fortgesetzt werden. Der Kapitän nimmt sofort die Hand von den Schubhebeln. Selbst bei einem einseitigen Triebwerksausfall würde das Flugzeug nun einen sicheren Steigflug schaffen. Die nächste Geschwindigkeit „Vr“ wird durch den lauten Ausruf „Rotate!“ des Pilot Monitoring deklariert. Hiermit wird dem Pilot Flying mitgeteilt, dass die Geschwindigkeit ausreicht, um die Nase vom Boden zu heben. Die Strömung an der Tragfläche ist stark genug, um genug Auftrieb für ein Abheben zu gewährleisten.

Der Pilot Flying beginnt am Steuer zu ziehen. Es folgt also ein Befehl an das Höhenruder, nach oben auszuschlagen. Der Druck am Ruder zwingt das Flugzeug nun also, um die Querachse zu „rotieren“, woher die Geschwindigkeit ihren Namen erhalten hat. Durch diese Rotation ändert sich der Anstellwinkel des Flugzeuges gegenüber der anströmenden Luft. Jetzt erhöht sich schlagartig der Auftrieb an den Flügeln. Der Jet überwindet seine Gewichtskraft, sie unterliegt der gesamten Auftriebskraft.

In diesem Video (englisch) erklärt „Captain Joe“ die Geschwindigkeiten bei einem Flugzeugstart noch eimal im Detail:

„Positive Climb!“

Beim Abheben wird sofort der Rollwiderstand des Fahrwerks auf Null gesetzt, eine weitere Beschleunigung findet statt. Als nächstes überschreitet man „V2“. Diese Geschwindigkeit benötigt das Flugzeug nun für einen sicheren Steigflug (im Falle eines Triebwerksausfalls), und darf keinesfalls unterschritten werden. Der Pilot ist dafür verantwortlich, den Anstellwinkel so zu halten, dass der Jet nicht zu langsam, aber auch nicht zu schnell wird. Noch sind die Klappen und das Fahrwerk ausgefahren. Attestiert der Pilot Monitoring dem Pilot Flying eine sichere Steigrate mit dem Ausruf „Positive Rate!“ oder Positive Climb!“, erwidert der Pilot Flying mit dem Befehl zum Einfahren des Fahrwerks: „Gear up!“

After-Takeoff-Checkliste

Ist das Fahrwerk eingefahren, hat man bereits den Großteil des Widerstandes eliminiert. Durch die nun einsetzende weitere Beschleunigung kann man nun langsam, nach und nach, die Klappen zurücksetzen. Sie haben lediglich die Geschwindigkeit im Startlauf verringert und in den ersten Minuten einen sicheren Steigflug gewährleistet. Sind die Klappen vollständig eingefahren, liest die Crew in den meisten Jets die „After-Takeoff-Checkliste“. Sie beinhaltet verschiedene Punkte, wie die eingefahrenen Klappen, das Fahrwerk, die Klimatisierung oder weitere, flugzeug-spezifische Besonderheiten. Abhängig von den Umständen schaltet der Pilot Flying nun den Autopiloten hinzu, oder lässt ihn vom Pilot Monitoring aktivieren. Der Autopilot übernimmt nun die Kontrolle über sämtliche Achsen des Jets und steuert auch den automatischen Schub an.

Unterhalb von 10.000 Fuß gibt es innerhalb fast aller Lufträume eine maximale Geschwindigkeit von 250 Knoten. Bei Passieren der Höhe, beschleunigt der Jet nun auf seine optimale Steiggeschwindigkeit. Diese hängt natürlich von der Kraft der Triebwerke, dem Gewicht und den äußeren Bedingungen ab. Einem anschließenden Steigflug auf Reiseflughöhe steht nun nichts mehr im Wege. Wer mehr über Triebwerke oder den Autopiloten erfahren möchte, dem können wir unsere Artikel nur ans Herz legen. Wer erfahren möchte, welche weiteren Vorbereitungen für einen Flugzeugstart getroffen werden, der erfährt mehr in diesem Artikel.

von Tim Takeoff

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