pitot tubes Globemaster
Pitot tubes Globemaster

Pitot-Rohre - hier an einer Globemaster - sind Röhrchen mit zwei Barometern, die den Luftdruck der Umgebung über seitliche Öffnungen und den Staudruck des Fahrtwindes über eine Öffnung an der Spitze messen. Die Differenz wird als Indicated Air Speed (IAS) analog über ein Cockpit-Instrument angezeigt oder per Computer berechnet. Das funktioniert auch in anderen strömenden Gasen oder Flüssigkeiten.

     © Schack

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Der Absturz von AF 447 - was hilft gegen Pitotrohr-Vereisung?

Am Anfang der Fehlerkette

Von HANS-HARALD SCHACK

Als eines der schwersten Unglücke der Luftfahrt gilt der Absturz des Air-France-Flugs AF 447 am 31. Mai 2009. Alle 228 Menschen an Bord starben, als der Airbus A 330-203 aus 11.000 Meter Höhe in den nächtlichen Atlantik stürzte. Sein Anstellwinkel war zu steil, er war zu langsam, die Luft an den Tragflächen lag nicht als Strömung an. Im Zustand des Strömungsabrisses – englisch „stall“ – ist ein Flugzeug nur ein Körper ohne Auftrieb, der so schnell zu Boden stürzt, wie sein Gewicht und sein Luftwiderstand dies bestimmen.

Nach dem Absturz von AF 447 finden die SAR-Teams zunächst nur das Leitwerk des Airbus A330-203

Der 223 Seite starke Abschlussbericht der Untersuchungsbehörde BEA nennt sechs „Ereignisse“, die zum Absturz führten. Als erstes Ereignis ist aufgeführt, dass die gemessenen Luftgeschwindigkeiten – die man oft (aber nicht ganz zutreffend) mit der Geschwindigkeit des Flugzeuges gleichsetzt – zeitweise voneinander abwichen.

 

Die Ursache für dieses erste "Ereignis", und damit der Auslöser des Unglücks, wird in der Zusammenfassung nur in einem Nebensatz erwähnt, und dann auch nur als Vermutung: Die Verstopfung der Pitotrohre durch Eis („likely following the obstruction of the pitot tubes by ice crystals"). Tropischer Regen, der in den mächtigen Luftwirbeln der Konvergenzzone in die Höhe gerissen wird, wird dort zu Eis. Nichts anderes kann in dieser Höhe die Pitotrohre blockiert haben.

 

Auch wenn die folgenden „Ereignisse“ dann das eigentliche Unglück herbeiführten – sie wären nicht eingetreten, hätte es nicht die Verstopfung der Pitotrohre gegeben. Die Instrumente hätten nicht verrückt gespielt, die Computer hätten nicht aufgrund ihrer Programmierung falsch „gedacht“ und eine falsche Problemlösung befohlen. Die Piloten (2. und 3., der Kapitän war zu Beginn des katastrophalen Geschehens nicht im Cockpit) hätten sich nicht mit einer Situation konfrontiert gesehen, die sie nicht einordnen konnten und die sie falsch bewerteten. Als der Kapitän wieder im Cockpit erschien, gelang es ihnen nicht mehr, das Flugzeug abzufangen.

 

In einem Punkt haben sie sich richtig verhalten, und trotzdem war dieses Verhalten tödlich. Sie gehorchten der Anweisung des Computers, die Maschine hochzuziehen. Flieger lernen während ihrer Ausbildung, ihren sinnlichen Wahrnehmungen zu misstrauen und sich auf Instrumente zu verlassen.

 

Albert Einstein hat in einer allgemeinverständlichen Abhandlung zur Relativitätstheorie geschrieben, dass ein Mensch in einem fensterlosen Kasten nicht unterscheiden kann, ob er auf der Erdoberfläche steht und von der Erdanziehung gegen den Boden gedrückt wird, oder ob er in einer Rakete durchs All fliegt, die genauso stark beschleunigt, dass der Mensch mit dem gefühlten „Gewicht“ gegen den Kabinenboden gepresst wird. Da Messinsrumente diesen Unterschied auch nicht machen können, seien Beschleunigung und Gravitation physikalisch gleichzusetzen.

 

Wer in einen Flugsimulator oder in einem Freizeitpark in eine der Simulatorkabinen steigt, die Achterbahn- oder Rennautofahrten vorgaukeln, weiß, dass unser Nervensystem sehr leicht zu täuschen ist. Eine Neigung der Kabine nach links interpretieren wir sofort als die Fliehkräfte in einer Rechtskurve, wenn der Bildschirm in der Kabine uns suggeriert, dass wir in einem Rennwagen sitzen. Drückt es uns im Flugzeug oder im Simulator nach hinten in den Sitz, glauben wir, dass wir eine Beschleunigung erfahren oder steil nach oben fliegen. Erst wenn wir hinaus schauen und den Horizont oder Wolken sehen (die wahren, nicht einen Bildschirm), können wir die Beschleunigungs- oder Anziehungskräfte richtig interpretieren.

 

Nachts und in dichten Wolken können wir das nicht. Unsere Sinne kommen zu keinem Ergebnis oder sogar zum falschen. Deswegen lernen Piloten: Glaub den Instrumenten mehr als deinem „Gefühl“. Und geh im Zweifel davon aus, dass der Computer recht hat.

 

AF 447 war in einem Unwetter unterwegs, die Piloten hatten, nachdem die Pitotrohre und die auf sie angewiesenen Systeme ausgefallen waren, keine Möglichkeit, ihre reale Situation durch Sinneseindrücke festzustellen. Hätten sie nach dem Ausfall der Pitotrohre alles richtig gemacht, wäre niemand zu Schaden gekommen. Das richtige Verhalten in dieser Situation – keine verlässliche IAS, der Autopilot streikt, die Piloten haben keine optische Kontrolle ihrer Lage – ist Gegenstand von Ausbildungsrichtlinien und Training und soll hier nicht diskutiert werden.

 

Es stellt sich die Frage, ob man den Unfallauslöser „blockierte Pitotrohre“ als schicksalsgegeben hinnehmen soll. Wir riskieren ständig unser Leben und finden das in Ordnung. Wir wollen Sicherheit, wissen aber: Ohne Restrisiko geht es nicht. Es wäre zynisch zu sagen, dass Unfälle durch blockierte Pitotrohre sehr selten und damit akzeptabel sind. Die Frage lautet: Sind sie zu verhindern? Mit einem vertretbaren Aufwand?

 

Gegen die Vereisung der Pitotrohre durch Feuchtigkeit im Luftstrom werden die Messinstrumente mit elektrischen Heizungen ausgerüstet, die erst nach dem Anlassen der Triebwerke auf volle Leistung hochgeschaltet werden. Gegen Verstopfung durch Hagel oder gefrierenden Regen kommt die Heizung aber nicht sofort an. Beim Flug AF 447 war die Heizung ordnungsgemäß in Betrieb. Die Messinstrumente versagten trotzdem, Computer und Piloten fanden kein Mittel, das Flugzeug aus der kritischen Lage, in die es erst nach dem Ausfall der Sonden geraten war, zu befreien.

Ein Pitotrohr unter seiner Schutzhülle - auch das hat schon zu einem Absturz geführt. © SCHACK

Ein Reinigungsmechanismus für Pitotrohre

von HANS-HARALD SCHACK

Es ist relativ einfach, Pitotrohre mit einer Mechanik auszustatten, die Eis (Insekten, Staub) ausstößt, wenn sie ins Rohr geraten und es völlig oder teilweise blockieren. An Flugzeugen gibt es unzählige mechanische Elemente, die bei niedrigen Temperaturen und unter allen erdenklichen Bedingungen funktionieren.

 

Ich habe im Juni 2012 ein Patent beim Deutschen Patentamt angemeldet. Es sieht vor, mithilfe eines Kolbens Verunreinigungen nach vorn aus dem Rohr herauszuschieben oder sie hydraulisch mit einem Fluid herauszupressen. Bei einer hydraulischen Lösung muss der Sensor vor dem Überdruck geschützt werden, was technisch keine Schwierigkeiten bereitet. Bisher ist eine Reinigung der Pitotrohre nur beim C-Check oder nach einem Ausfall bei der nächsten Landung vorgesehen. Für wenig Geld ist es möglich, die Piloten während des Fluges in die Lage zu versetzen, binnen Sekunden ein blockiertes Pitotrohr wieder freizumachen und damit sich selbst und die Bordrechner wieder mit Informationen zu versorgen, die für die Kontrolle des Flugzeuges unerlässlich sind.

Untersuchungsberichte

...zum Absturz des Fluges Birgenair 301 infolge eines verstopften Pitotrohrs. Die Crew hätte bei richtiger Einschätzung der Situation den Absturz verhindern können.

 

...und die ausfühliche Dokumentation zum Absturz des Fluges AF 447. Auch dieser Bericht sieht im Verhalten der Crew die eigentliche Unglücksursache. (Die PDFs der französischen, englischen und teilweise deutschen Texte liegen unter den "Häkchen")

 

...der Universität Bielefeld über den Absturz des Fluges Aeroperu 603 am 2.10.1996 (engl.). Hier hätte der oben beschriebene Reinigungsmechanismus nicht geholfen, da Techniker die Pitotrohre am Boden zugeklebt hatten - um eine Verschmutzung während der Standzeit zu verhindern. Diesen Fehler hätte der Pilot beim Rundgang um die Maschine vor dem Start bemerken können/müssen.

 

Gibt es eine Dunkelziffer? Da das richtige Verhalten von Piloten ein Unglück abwenden kann, darf man davon ausgehen, dass die meisten kritischen Situationen durch verstopfte Pitotrohre von den Piloten gemeistert werden und die Öffentlichkeit deshalb nicht davon erfährt.

"Von Qingdao nach New York"

Hans-Harald Schack (63) segelt und ist Journalist. Er schreibt Magazin-Reportagen und Bücher. 2014 nahm er am Clipper Round The World Race teil. Die Reise führte von China  nach San Francisco und durch den Panama-Kanal in den Atlantik. Sein Web-Log und Reportagen darüber gibt es als e-Book: "Von Qingdao nach New York".