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Bayern
Samstag, 16. Dezember 2017 10

Luftverkehr

OTH tüftelt an Flugsicherheit

„Bird strikes“ – Vogelschläge – kosten Airlines und Passagiere Geld und Nerven. In Regensburg entsteht ein Monitoring-System.
Von Wolfgang Ziegler, MZ

Projekt-Manager Matthias Schlamp vor dem Heißluftautoklav, der ebenfalls zur Ausstattung des OTH-Labors gehört. In ihm werden die für die Tests verwendeten Faserverbundwerkstoffe unter Druck und Temperatur gefertigt.Fotos: Lex

Regensburg.Allen Vorsichtsmaßnahmen an den Flughäfen zum Trotz: Nirgendwo auf der Welt lässt es sich vermeiden, dass Flugzeuge und Vögel in der Start- und Landephase gelegentlich aufeinandertreffen. Für die Tiere enden solche Kollisionen normalerweise tödlich, doch auch die robusten Jets können durch Zusammenstöße dieser Art erheblich beschädigt werden. Im März vergangenen Jahres geriet beispielsweise eine Boeing 737-800 der ägyptischen Airline EgyptAir beim Landeanflug am Londoner Flughafen Heathrow in einen Vogelschlag – ein Weiterflug war danach unmöglich.

Allein die entsprechenden Zahlen für die deutschen Fluggesellschaften sprechen Bände: Durch die sogenannten „bird strikes“ entstehen ihnen jährlich Kosten von bis zu 45 Millionen Euro – hervorgerufen durch Schadensermittlung, -behebung, -reparatur oder Materialaustausch sowie die dadurch bedingten Stehzeiten, in denen das Flugzeug nicht in der Luft sein und damit Geld verdienen kann. Grund genug für die Ostbayerische Technische Hochschule (OTH) in Regensburg, dem Problem auf den Grund zu gehen. In einem Forschungsprojekt namens „Bird“ arbeitet die Fakultät Maschinenbau im Labor für Faserverbundtechnik derzeit an einem Prototypen zur schnellen Detektion von Beschädigungen – auch unsichtbarer.

Unsichtbare Schäden

Wie Projekt-Manager Matthias Schlamp unserem Medienhaus sagte, bestehe aufgrund der hohen Schadenszahlen bzw. der gravierenden Reparaturkosten – die zugrunde gelegten Daten stammen allesamt vom Deutschen Ausschuss zur Verhütung von Vogelschlägen im Luftverkehr e. V. (DAVVL) – durchaus auch wirtschaftliches Interesse an dem OTH-Projekt. Er ist Mitglied im Team von Prof. Dr.-Ing. Ingo Ehrlich, das sich seit drei Jahren gemeinsam mit dem Würzburger Sensoren-Hersteller iNDTact GmbH mit dem „Verhalten von gekrümmten Bauteilen von Luftfahrzeugen durch Vogelschlag zur Entwicklung eines Structural-Health-Monitoring-Systems (kurz: SHM-System) für faserverstärkte Kunststoffe“ beschäftigt.

Dabei soll ein Prototyp entwickelt werden, mit dem Schäden etwa an Flugzeugflügeln oder der Flugzeugnase durch aufprallende bewegliche Hindernisse wie beispielsweise Vögel lokalisiert und klassifiziert werden können. „Durch eine vollständige Schadensbeurteilung sollen Standzeiten von Flugzeugen oder Bauteilwechsel aufgrund von Vogelschlägen reduziert werden können“, erklärt Schlamp. Denn nach seinen Worten würden viele teure Bauteile nicht selten ausgetauscht, obwohl es eigentlich noch gar nicht nötig wäre. Umgekehrt solle es durch die wissenschaftlichen Untersuchungen möglich werden, auch Schäden zu identifizieren, die nicht auf den ersten Blick sichtbar seien.

Sensoren ermitteln Art und Schwere der Schäden durch Vogelschlag.

Dazu wurden von der Arbeitsgruppe um Schlamp bereits mehr als hundert ellipsenförmige Probekörper aus faserverstärkten Kunststoffen gefertigt. Diese sind unterschiedlich gekrümmt und sollen die Tragflächenelemente im Labormaßstab nachbilden. Bei den Tests werden die Probekörper auf einer Platte festgespannt, um anschließend ein Fallgewicht aus einer bestimmten Höhe auf sie niedergehen zu lassen. Dadurch entsteht ein Schadensbild, das mittels Digitalmikroskop und Ultraschall ausgewertet wird. Der zudem eingesetzte Sensor der Kooperationsfirma ermittelt durch das beim Aufprall entstehende akustische Signal außerdem eine Frequenzkurve, anhand derer man später auf die Art und Schwere des Schadens schließen können soll.

Dabei bestünden nach Schlamps Worten deutliche materialbedingte Unterschiede: Bei glasfaserverstärktem Kunststoff etwa seien Schäden auch mit bloßem Auge zu erkennen, weil aufgrund seiner Lichtdurchlässigkeit mit der Gegenlichtmethode gearbeitet werden könnte. Bei kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hingegen sehe man allenfalls ein paar Kratzer, die keine Rückschlüsse auf die eigentliche Schwere der Beschädigung zuließen. Durch ihr geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit seien aber gerade kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe im Flugzeugbau sehr gefragt: Beim neuen Airbus A350 etwa liege ihr Anteil am Gesamtgewicht bei 52 Prozent.

Das SHM-System aus dem Labor der OTH Regensburg soll Schäden genau dieses Materialtyps nicht nur erkennen, sondern auch grundsätzlich einordnen. „Es ist ein Unterschied, ob die Faser bricht oder ob es sich um Delaminationen handelt, also um ein Ablösen einzelner Schichten voneinander“, sagt Schlamp. Je nachdem müsse ein Bauteil vollständig ausgetauscht bzw. repariert werden – oder aber es sei aufgrund einer sehr geringen Beschädigung überhaupt keine Maßnahme nötig.

Im aktuellen Wintersemester arbeiten neben Schlamp zwei Laboringenieure mit Unterstützung von studentischen Hilfskräften sowie je drei Master- und Bachelorkandidaten an dem Forschungsvorhaben. „Uns alle motiviert es immer wieder, dass es ein sehr anschauliches und praxisbezogenes Thema ist, das sowohl wirtschaftlich, als auch sicherheitsrelevant ist“, begeistert sich Schlamp.

Ein juristisches Thema

Wie bedeutsam Schäden durch Vogelschlag werden können, zeigen die Fluggastrechte-Experten des Legal Tech Start-Ups FairPlane auf. Sie haben erst vor Kurzem darauf hingewiesen, dass Flugausfälle durch Kollisionen von Tieren und Verkehrsmaschinen juristisch als „außergewöhnlicher Umstand“ bewertet würden und Fluggäste somit generell keinen Anspruch auf Ausgleichszahlungen hätten. Unternehmenssprecher Prof. Dr. Ronald Schmid nennt in diesem Zusammenhang den Fall eines Condor-Airbus Ende Juni dieses Jahres im bulgarischen Burgas. Von den Folgen dieses Vogelschlags und der langwierigen Reparatur bzw. dem Beschaffen eines Ersatzflugzeugs seien mehrere hundert Passagiere betroffen gewesen, die nicht rechtzeitig nach Hause hätten zurückkehren können bzw. erst verspätet in ihren Urlaub hätten starten können – ohne Anspruch auf Ausgleichszahlungen zu haben.

Wenngleich Ferienflieger Condor Forderungen seiner Gäste nach den Worten von Prof. Schmid schnell bezahlt hatte, profitieren von dem Forschungsvorhaben der OTH Regensburg langfristig also nicht nur Flugzeugbauer und Airlines, sondern letztendlich sogar Passagiere.

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