Grosse Flugzeuge: die Spruce Goose

Im Zusammenhang mit der A380, die das grösste Verkehrsflugzeug bezüglich des Fassungsvermögens ist, kommt immer auch die Frage auf, was es dann noch für andere grosse Flugzeuge gibt.

Die Wikipedia Grafik gefällt mir dabei besonders gut:

Die grösste Spannweite hat die Spruce Goose, zu Deutsch "Fichten Gans". Beinahe hundert Meter misst das Flugzeug von Flügelspitze zu Flügelspitze. Erfolg hatte es nicht, denn es flog nur gerade einmal und ist seither eine Touristenattraktion - zuerst in Long Beach, Kalifornien bei der Queen Marry, dann im Evergreen Aviation and Space Museum in der Nähe von Portland, Oregon.

Das grosse Transportflugzeug sollte im Zweiten Weltkrieg ungehindert von Deutschen U-Booten den Nachschub von Kriegsmaterial nach Europa sichern. Gleichzeitig wurde aber gefordert, dass keine kriegswichtigen Materialien für die Konstruktion verwendet wurde. Es kam deshalb nur Holz als Baumaterial in Frage.

Die Idee für das Flugboot kam von Henry J Kaiser, dem Eigner der Werft, welche die immer wieder von den deutschen U-Booten versenkten Liberty-Frachter baute. Er holte sich für das Projekt den Flugzeugingenieur
Howard Hughes.  Das Flugzeug sollte nach den Initialen der Familiennamen HK-1 Hercules heissen, nachdem Kaiser aus dem Projekt ausgestiegen war wurde es als viertes Projekt von Hughes mit H-4 bezeichnet.
Das für die damalige Zeit riesige Flugboot war aber erst nach dem Zweiten Weltkrieg fertig gebaut und hatte damit keine Auswirkungen mehr auf das Kriegsgeschehen. Dem Projekt wurde vom Senat der Geldhahn zugedreht, was auch nicht verhindert werden konnte durch den versuchten Beweis der Flugtauglichkeit, denn die Spruce Goose hob während Taxi-Versuchen auf dem Wasser am 2. November 1947 für eine Meile ca. 20 Meter vom Wasser ab. Experten zweifeln die Flugleistungen der Spruce Goose an, da bei der geringen Höhe der Bodeneffekt noch wirksam ist.

Spruce Goose auf ihrem ersten und einzigen Flug im Hafen von Long Beach, CA.

Das Flugzeug wurde in einem eigens dafür gebauten klimatisierten Hangar eingemottet und über Jahre gepflegt, bis Hughes 1976 verstarb und das Flugboot vom California Areo Club übernommen wurde, der es  in einem eigens dafür errichteten Kuppelbau ausstellte. Das Museum wurde nach dem Tod der Betreiber 1988 von Disney übernommen, der neue Besitzer gab aber nach nur zwei Jahren wegen fehlender Rendite auf.

Spruce Goose auf dem Weg vom Hangar, wo sie jahrelang eingemottet
war zum eigens für sie errichteten Kuppelbau neben der Queen Marry. (Okotber, 1980)

Nach langer Suche konnte ein neuer Ausstellungsort gefunden werden: das Evergreen Air and Space Museum in Oregon. In einer spektakulären Aktion wurde das Rundgebäude in Long Beach CA aufgeschnitten, das Flugboot an das Tageslicht geholt, in seine grossen Einzelteile zerlegt und auf dem Wasserweg nach Portland gebracht.

Die Spruce Goose an ihrem neuen Ausstellungsort in Oregon.

Qantas A380 Triebwerke (6)

Die Triebwerkgeschichte scheint langsam an Medieninteresse zu verlieren. Qantas fliegt heute Samstag wieder mit zwei Maschinen auf der Route Sydney - Singapur - London wieder fliegen. Die Destination Los Angeles wird vorläufig noch nicht angeboten. Auf dieser Strecke benötigen nämlich die A380 von Qantas den Extraschub der Trent 972 Triebwerke, weil das Flugzeug beim Start wegen dem vielen Treibstoff sehr schwer ist.

Der Imageschaden für Airbus scheint sich halbwegs in Grenzen zu halten, zumal Boeing mit dem Brand auf einem Dreamliner auch nicht besser dasteht. Airbus rechnet weiterhin damit dass im gesamten 700 bis 800 A380-Flieger gebaut werden - zum Vergleich: bis heute wurden über 1'400 Jumbos gebaut.

Unterdessen hat auch die erste A380 für Korean Air ihren Jungfernflug absolviert. Ihre Auslieferung ist für 2011 geplant. Korean Air hat 10 Stück bestellt. Nächstes Jahr wird auch China Southern Airlines ihren ersten A380 erhalten.

Korean Air A380 - Jungfernflug in Toulouse am 16. Nov 2010

Air France A380
Air France will ab 6 Juni 2011 auch Washington mit einer A380 anfliegen. Bis jetzt werden von Paris aus New York, Johannesburg, Tokio und Montreal mit einer A380 bedient. Magazine du Tourisme


übrigens:
Schon mal aufgefallen, wie viele Journalisten nicht wissen, wie man Qantas schreibt?
Qantas steht für Queensland and Northern Territory Aerial Services und hat demzufolge kein u nach dem Q. Bei Google News sind beinahe ein Fünftel der Beiträge falsch geschrieben.

Qantas A380 Triebwerke (5)

Erstaunlicherweise hat in der deutschen Presse ein Focus Artikel gute Resonanz gefunden. Sein Titel heisst "Am Rande der Katstrophe". Aus meiner Sicht ist dieser Artikel nicht seriös geschrieben und gehörte eigentlich auf Grund von schlechter Qualität und Panikmache vom Netz genommen, zumal die Focus Redaktion meine Kritik in den Kommentaren weg zensuriert hat.

Der Artikel versucht die Airbus Kundenmitteilung QF 32 AIT 3 vom 17. November zu übersetzen, die besser bei FlightBlogger im Originaltext nachgelesen wird. Der Journalist hat den Text aber teilweise nicht verstanden und versucht an diesen Stellen mit einer Wort-für-Wort-Übersetzung, die bei einem Techniker lustig sein mag, aber von einem normalen Leser sicher nicht verstanden wird.

Auslöser des „Ereignisses“ seien „drei verschiedene Hoch-Energie-Fragmente“, die die defekte Rolls-Royce-Turbine freigesetzt habe, schrieb Malinge FOCUS zufolge. „Sie verursachten einige Schäden an Strukturen und Systemen. Daher musste die Crew eine dynamische Situation managen.“ (Focus)

Zum Vergleich der Originaltext von Airbus:

One single high energy fragment is considered from a certification requirement viewpoint. The damage assessment has established that the IPT disk released 3 different high energy fragments, resulting in some structural and systems damage, with associated ECAM warnings. Therefore the crew had to manage a dynamic situation. (Airbus)

Die Focus-Übersetzung schweigt sich darüber aus, dass in den Zulassungsanforderungen bloss von einem wegfliegendes Trümmerteil ausgegangen wird. Weiter scheiterte sie vollständig am Begriff IPT Disk, was die Mitteldruckturbinenscheibe darstellt, die sich beim Zwischenfall in drei Teile zerlegt hat.

Weiter schweigt sich Focus auch darüber aus, was denn der Rand der Katastrophe gewesen wäre.

Hier nochmals das Bild eines der Hoch-Energie-Fragmente.
Mehr darüber habe ich hier geschrieben.

Qantas A380 Triebwerke (4)

Hier nochmals etwas mehr technisch den Zustand der A380 vom Flug QF32 bei der Landung in Singapur. Dieser Post soll nicht dem letzten widersprechen aber die Ursachen der Vorfälle etwas bündeln.

Auf dem Bild unten sind die Schäden nochmals aufgeführt:

Der Ausfall der Steuerung von Triebwerk #1 führt dazu, dass dieses mit erhöhter Leerlaufdrehzahl weiter läuft. Diesen Zustand nimmt das Triebwerk an, wenn keine Steuersignale aus dem Cockpit mehr ankommen. Von der geborstenen Mitteldruck-Turbinenscheibe von Triebwerk #2 hatten die über verschiedene Wege verlaufenden redundanten Steuerleitungen zum Triebwerk #1 zertrennt. Weil das Triebwerk nach der Landung auch nicht mehr abgeschaltet werden konnte, musste es von der Feuerwehr mit Wasser erstickt werden.

Nach der Landung muss die Feuerwehr
mit Wasser das Triebwerk #1 ersticken
weil die Steuerung vom Cockpit unterbrochen ist und
das Triebwerk nicht mehr abgeschaltet werden kann.

Zwar sind zwei Treibstofftanks in der linken Tragfläche leck geschlagen, aber der Rest des Triebstoffes in der linken Tragfläche lässt sich auch nicht mehr ablassen oder umpumpen. Das Flugzeug fliegt ca. eine Stunde in Kreisen um weiteres Kerosin los zu werden. Vor dem Landeanflug sind immer noch 80 t im Flieger, was etwas ein Drittel der gesamten möglichen Treibstoffmenge ist. Der Flieger ist somit für eine normale Landung zu schwer ist.

Der Trimmtank kann vor der Landung nicht geleert werden weil die hintere Kraftstoffleitung versagt hat. An der linken Tragfläche funktioniert nur noch die Hälfte des Vorflügel und der Landeklappen. Die A380 kann somit für die Landung nicht den üblichen Anstellwinkel annehmen und muss mit einer erhöhten Geschwindigkeit gelandet werden.

Kraftstoffsystem der A380. Die ausgefallenen Teile sind rot bezeichnet.

Weil an der linken Tragfläche ein Triebwerk ausgefallen ist und das andere keine Steuerbefehle mehr annimmt, kann bei der Landung nur die Schubumkehr von einem Triebwerk an der rechten Tragfläche genutzt werden. Das Fahrwerk unter der linken Tragfläche ist teilweise defekt. Es muss von Hand ausgefahren. Die Fahrwerke unter den Flügeln habe keine ABS Funktion mehr, nur bei den Fahrwerken unter dem Rumpf ist sie noch verfügbar. Weiter funktionieren die Bremsklappen an der linken Tragfläche nur noch zur Hälfte. Dies alles führt zu einer verminderten Bremsleistung auf der Landebahn.


Eines der beiden Hydrauliksysteme ist ebenfalls vollständig ausgefallen. Die A380 würde aber auch beim Ausfall aller Hydrauliksysteme weiter fliegen, weil die Steuerflächen auch über elektrische Antriebe verfügen.

Das grüne Hydrauliksystem war ausgefallen. Das redundante gelbe
System und die elektrische Steuerung blieben funktionsfähig.

Steuerflächen der A380. Neben den beiden hyraulischen Systemen können
die Steuerflächen auch elektrisch angesteuert werden, so dass das Flugzeug
auch beim Aufall beider hydraulischen Systemen steuerbar bleibt.

Die Schäden an den Steuerflächen führten dazu, dass die Steuerung des Flugzeuges um die Längsachse (Roll-Control) in der Alternate Mode wechselte. Diese Betriebsart nimmt das Flugzeug automatisch an, wenn die im Normalbetrieb eingesetzten Systeme nicht mehr verfügbar sind. Die Steuerung um die Querachse und die Vertikalachse waren zu jeder Zeit voll funktionsfähig. Ebenso funktionierte der Autopilot normal, der erst kurz vor der Landung von der Crew bewusst ausgeschaltet wurde.

Steuerachsen eines Flugzeugs. Bei der schadhaften A380 funktionierte die Steuerung
um die Quer- und Vertikalachse normal, nur die Längsachse war im Alternate Mode.  

Der Ausfall von Triebwerk #2 führte auch dazu dass dessen Generator nicht mehr verfügbar war - kein echtes Problemen. Die Cockpitbesatzung war aber sehr besorgt über die fälschlicherweise abgesetzte Meldung, dass demnächst die RAT ausgefahren würde, denn dies hätte den totalen Zusammenbruch der elektrischen Energieversorgung an Bord bedeutet.

Der Ausfall eines Generators bedeutete kein grosses Problem. Die Besatzung war
 aber besorgt über die Meldung, das demnächst die RAT ausgefahren würde. 

RAT steht für Ram Air Turbine, was auf deutsch Staudruckturbine heisst. Dieses System wird nur im äussersten Notfall eingesetzt, wenn weder die Generatoren in den Triebwerken noch die beiden Hilfsturbinen (APUs) zur Verfügung stehen. Die RAT besteht aus einem kleinen Generator, der von einem Propeller angetrieben wird, der bei Bedarf aus der linken Tragfläche nach unten ausgeklappt wird. 

Ausgefahrene RAT an einem Verkehrsflugzeug

Alles zusammen führt dazu dass eine Landung mit einem sehr schweren Flugzeug, bei einer sehr hohen Geschwindigkeit ausgeführt werden musste. Der Airbus kommt 150 m vor dem Pistenende zum stehen. Diese Position wurde aber von der Cockpitbesatzung bewusst angefahren weil sich dort bereits die Feuerwehr aufgebaut hatte. 

Als Glück im Unglück ist zu Werten, dass ausgerechnet bei diesem Flug 5 Piloten an Bord waren - die drei üblichen Piloten und zwei zusätzliche Piloten. Einer führte die jährliche Überprüfung eines Piloten durch, während der zweite die Arbeit des Prüfers überwachte. Nach dem Vorfall übernahm das zusätzliche Personal die Auswertung der vielen im Cockpit eintreffenden Warnungen und die Information der Passagier.

Alles in allem hat die Cockpitbesatzung unter den widerlichen Umständen eine sehr gute Leistung erbracht, was aber nur möglich war unter der Berücksichtigung, dass auch die technischen Systeme die Situation beherrschten.

Qantas A380 Triebwerke (3)

In diesem Beitrag will ich darstellen, was den an der Qantas A380 durch das versagende Triebwerk Nr. 2 alles zerstört wurde - eigentlich doch eine technische Leistung, dass dieses Flugzeug noch heil landen konnte. Die Information stammen von Herald Sun.

1. Ein Loch im linken mittleren Treibstofftank
2. Ein Loch im linken inneren Treibstofftank
3. Ein Loch in der Verkleidung der Landeklappenführung
4. Die hintere Kraftstoffleitung versagte, das Kerosin konnte nur noch beschränkt umgepumpt werden
5. Kerosin konnte nicht wie gewünscht abgelassen werden
6. Loch in der Flügeloberseite
7. Teilweiser Ausfall des Vorflügels
8. Teilweiser Ausfall von Luftbremsen / Störklappen
9. Splitter des Triebwerks zerstören die Klappen
10. Vollständiger Ausfall eines der beiden Hydrauliksysteme des Flugzeuges
11. Das Fahrwerk musste manuell ausgefahren werden
12. Ausfall eines Generators und der dazugehörigen Systeme
13. Ausfall des ABS Systems für die Fahrwerke unter den Flügeln
14. Triebwerk Nr. 1 liess sich nicht mehr ausschalten
15. Feuerlöscher des Treibwerk Nr. 1 liess sich nicht mehr aktivieren
16. Das Überwachungssystem des Flugzeuges meldet eine ungleichmäßige Treibstoffverteilung. Sie lässt sich nicht durch die Versorgung der linken Triebwerke aus dem rechten Flügel ausgleichen.
17. Der im Trimmtank eingeschlossene Treibstoff sorgt für eine ungünstige Schwerpunktlage für die Landung
18. Trümmer durchschlagen den linken vorderen Flügelholm  

Qantas A380 Triebwerke (2)

Nachdem ich im letzten Post über das defekte Triebwerk des Qantas Fliegers vom Thema abgekommen bin, möchte ich hier noch einige Details zum Vorfall auf dem QF 32 Flug von Singapur nach Sydney schreiben. Seltsamerweise scheinen sich die Journalisten nicht für das zu Interessieren, was mich interessiert:


Weshalb fliegen die einen A380 und die anderen nicht?

Das defekte Triebwerk des Qantas Fliegers ist ein Trent 972, Lufthansa und Singapur Airlines verwenden Trent 970 Triebwerke. Der Unterschied zwischen den beiden Bauarten ist nur die Software der Triebwerkssteuerung, welche beim Trent 972 eine höhere Leistung zulässt. Qantas braucht die höhere Leistung um die Direktverbindungen von Australien nach LA anzubieten, wo der viele Treibstoff mehr Schub beim Start verlangt.

Die Konstruktion der Trent 970/972 Triebwerke wurde ca. im Frühjahr 2010 geringfügig geändert. Lufthansa und Singapur Airlines haben bereits die neuere Ausführung, wo das bei Qantas gefundene Ölleck nicht mehr auftreten kann.

Die A380 von Air France und Emirates sind nicht betroffen weil ihre Triebwerke von einem anderen Hersteller stammen. Die Motoren sind von Engine Alliance - eine gemeinsame Entwicklung von General Electric und Pratt & Whitney. Sie heissten GP7200.



Welches Teil des Triebwerks versagte?
Das geborstene Teil des Triebwerks ist unten abgebildet. Es handelt sich um die sogenannte Turbinenscheibe der Mitteldruckturbine, welche sich in drei Stücke zerlegte wovon zwei den Flügel der A380 beschädigten.

Die Trent-Treibwerke bestehen aus drei Turbinen, deren Wellen ineinander liegen. Das geborstene Teil trug die Schaufeln der mittleren Druckstufe. Der Defekt wurde wahrscheinlich durch ein undichtes Lager ausgelöst, das zu einem Feuer im Spalt zwischen der Hoch- und Mitteldruckstufe geführt hat.

Es gibt auch Vermutungen, dass die Entlüftung des Lagergehäuses von Kohlenstoffrückständen aus dem Schmierstoff zugesetzt wurde und der Brand durch eine Überhitzung des Lagers ausgelöst wurde.

Geborstene IP Turbinenscheibe des Trent 972 (Quelle: Australien Transport Safety Bureau)

Qantas A380 Triebwerke

Dieses technische Thema ist für Journalisten wieder einmal sehr schwierig, denn es gilt ein wahres Netz von Fallstricken im Zusammenhang mit dem Zwischenfall auf dem Qantas Flug QF32 Singapur - Sydney zu meistern:

Ein Ölverlust im Rolls-Royce Triebwerk einer Qantas A380 führte zu einem Feuer, das die Turbinenscheibe so stark erhitzen, dass sie den mechanischen Belastungen nicht mehr standhielt und barst. Ein solchen Zwischenfall ist für den Journalisten eine "Explosion" - tönt spannend, wie in einem Hollywoodfilm, ist aber zum Glück falsch! Eine Explosion ist ein Vorgang, bei dem Temperatur oder Druck in kurzer Zeit sehr schnell ansteigt un zu einer plötzlichen Volumenausdehnung von Gasen führt. Dies ist aber beim A380 Triebwerk nicht der Fall gewesen, obwohl Google News in der Presse beinahe dreitausend Treffer findet.

So sieht das Trent 900 Triebwerk aus, das beim A380 versagt hat. Wie bei allen modernen Mantelstromtriebwerken fliesst nur ein kleiner Teil der verarbeiteten Luft durch die Gasturbine selbst. Der grösste Teil des Volumenstroms wird vom beinahe drei Meter messenden Turbofan (dt. Gebläserad) an der Turbine vorbei geschleust - beim Trent 900 sind dies beinahe 90%. Der sehr schnelle Abgasstrahl der Turbine wird dadurch  weniger schnell mit der Umgebungsluft verwirbelt, weil er von dem langsamer fliessenden Luftstrom des Turbofans umhüllt ist. Neben dem, dass solche Triebwerke effizienter sind, machen sie auch wesentlich weniger Lärm.    

Welcher Fortschritt in der Bekämpfung von Fluglärm und Spritverbrauch mit modernen Flugzeugtriebwerken möglich ist, zeigt am besten diese Grafik. Gelb umrandet ist der Bereich um die Startbahn, bei welcher Lärm > 85 dB auftritt. Links ist der Lärmteppich einer Boeing 747-200 zu sehen, rechts einer Airbus A340-600. Der Jumbo aus den 70er Jahren ist deutlich lauter als die A340 der 90er Jahre, welche überdies auch noch ein Fünftel weniger Sprit verbrennt. Die A380 hat ungefähr den gleichen Lärmteppich wie die A340 obwohl ihr Abfluggewicht anderthalb Mal so gross ist.

Unterspühlung bei Manaus, Brasilien

Im Amazonasgebiet kommt es beim Porto Chibatão zu einer Unterspühlung durch den Rio Negro. In Sekunden fällt ein ungefähr 300 m breites Stück des Hafens in die Fluten und damit auch hunderte von Containern. Ursache ist wahrscheinlich die mangelhafte Befestigung des Ufers.