Weniger Wirbel über der Piste

Flugzeug Airbus A320 im Flug
Vor allem größere Jets ziehen beim Start eine gewaltige Wirbelschleppe hinter sich her. Sie kann bei nachfolgenden, landenden Maschinen für große Turbulenzen sorgen.
Am Flughafen Wien testen die österreichische Flugsicherung Austro Control und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) derzeit erfolgreich, wie sich diese Wirbelschleppen im Anflugbereich mit Hilfe großer Platten am Boden verringern lassen. Positiver Nebeneffekt: Die Start- und Landezyklen können verdichtet werden.

Kurzer Schulterblick auf den Straßenverkehr – hier ist der Sicherheitsabstand genau geregelt. Er muss, so die gesetzliche Vorgabe, so groß sein, dass angehalten werden kann, auch wenn das vorausfahrende Fahrzeug plötzlich gebremst wird. Außerhalb geschlossener Ortschaften gilt dafür eine einfache Faustformel: Der nötige Abstand in Metern gleicht dem halben Tacho – bei 100 Stundenkilometern sind das 50 Meter.

Airbus Flugzeug Bau
In der Luftfahrt dagegen müssen Flugzeuge in der Regel einen Abstand von rund zehn Kilometern zu vorausfliegenden, vor allem schwereren Maschinen einhalten. Der Grund sind nicht etwa – physikalisch ohnehin unmögliche – plötzliche Bremsmanöver in der Luft, sondern die von großen Jets erzeugten Wirbelschleppen. Sie entfalten insbesondere kurz vor dem Aufsetzen eines nachfolgenden Flugzeugs über der Start- und Landepiste eine kraftvolle und oft gefährliche, kaum zu kalkulierende Wirkung.
Marc Fontaine, Digital Transformation Officer (DTO) bei Airbus

„ALLERERSTE AUSWERTUNGEN DER NEUEN MESSUNGEN IN WIEN ZEIGEN, DASS AUCH DORT DIE WIRBELSCHLEPPEN IN DER NÄHE DER PLATTEN TATSÄCHLICH DEUTLICH SCHNELLER ZERFALLEN.“

DR. FRANK HOLZÄPFEL, DLR-INSTITUT FÜR PHYSIK DER ATMOSPHÄRE

SCHÄDEN AUCH AN GEBÄUDEN MÖGLICH

Dabei handelt es sich um langlebige Luftwirbel, die jedes Flugzeug hinter sich erzeugt. Sie rollen sich an den Flügelspitzen auf, wo der Unterdruck der Tragflächenoberseite und der Überdruck der Tragflächenunterseite zusammentreffen. Die mächtigen Wirbel können dicht nachfolgende Maschinen empfindlich auf ihrer Flugbahn stören und auch am Boden an Gebäuden zu Schäden führen. Besonders kleinere Maschinen sind gegenüber den Wirbelschleppen großer Passagier- und Frachtmaschinen sehr sensibel. Sie müssen daher einen erweiterten Sicherheitsabstand einhalten.

Austro Control und das (DLR) arbeiten am Flughafen Wien, gemeinsam mit weiteren Partnern aus den Bereichen Mess- und Sensortechnik daran, Wirbelschleppen im Anflugbereich zu entschärfen und damit die Sicherheit weiter zu erhöhen. Dafür verwenden die Forscher eine DLR-patentierte Konfiguration parallel angeordneter, senkrecht aufgestellter Bodenplatten, so genannte Plate Lines. Sie lösen Wirbelschleppen deutlich schneller auf. Mit einem Lasermessgerät wird dazu das Verhalten der Wirbelschleppen detailliert für nachfolgende Auswertungen aufgezeichnet.

Ziel dieses im Rahmen des EU-Forschungsprogramms SESAR (steht für „Single European Sky ATM Research“) geförderten Projekts mit dem Namen „Wake Turbulence Separation Optimisation“ ist es, die Wirksamkeit der Platten an einem großen Verkehrsflughafens auch in der Praxis zu belegen. Im Wasserschleppkanal, Strömungssimulationen und vorausgegangenen Flugversuchen am DLR-Standort Oberpfaffenhofen konnte dieser Nachweis nämlich schon erbracht werden.

Flugzeug Air New Zealand
Und so funktionieren die Plate Lines: Während die Wirbel hinter einem steigenden Flugzeug in höheren Luftschichten meist schnell absinken, vertreiben und sich schließlich auflösen, verharren sie gelegentlich einige Zeit kurz über dem Boden der Landebahn – und zwar ausgerechnet genau dort, wo nachfolgende Flugzeuge zur Landung ansetzen. Um die zirkulierenden Wirbel vor einer Landebahn schneller abzuschwächen, haben die DLR-Forscher die Plate Lines nach einem ganz bestimmten „Muster“, parallel und hintereinander, aufgestellt. An den in Wien etwa neun Meter langen und viereinhalb Meter hohen Platten bilden sich so Sekundärwirbel, die die eigentlichen Wirbelschleppen deutlich schneller zerfallen lassen.

VORBILD FÜR ALLE GROSSEN AIRPORTS

„Allererste Auswertungen der neuen Messungen in Wien zeigen, dass auch dort die Wirbelschleppen in der Nähe der Platten tatsächlich deutlich schneller zerfallen“, erläutert Dr. Frank Holzäpfel vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre. „Das Projektteam hat Großes geleistet, um die Erprobung dieses bislang einzigartigen Systems bei Vollbetrieb auf einem stark frequentierten Flughafen zu ermöglichen“, so der Wissenschaftler weiter. „Die ersten Ergebnisse sind sehr erfreulich und sollte sich die Wirksamkeit der Plate Lines wie angenommen umfassend bestätigen, können diese in Zukunft an allen Flughäfen für gesteigerte Sicherheit und mehr Kapazität sorgen“, ergänzt Christian Kern, Leiter Air Traffic Management bei Austro Control.

Hintergrund: Der Bau neuer Start- und Landebahnen auf etablierten Flughäfen ist mit einem immensen Aufwand verbunden, wobei oft Siedlungsgebiete von den Erweiterungen betroffen sind. Gelingt es zukünftig, unter voller Gewährleistung der Sicherheit, Flugzeuge dichter hintereinander starten und landen zu lassen, könnten bestehende Systeme effektiver genutzt werden und Pistenerweiterungen ließen sich vermeiden.

Text von Behrend Oldenburg
Fotos: Austro Control und Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Send this to a friend