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Luftfahrt

Sicherheit in der Luft

In der zivilen Luftfahrt gehörte 2016 zu den sichersten Jahren. Obwohl die Passagieranzahl stetig wächst, sinkt die Zahl der Verunglückten. Für die Sicherheit spielt die Cockpit-Technik eine große Rolle, denn die Systeme sind dreifach gesichert und für einen guten Flugablauf verantwortlich. Das Technikjournal hat sich im Cockpit einmal umgeschaut. // Von Kristina Schaufler

22.02.2017//Im letzten Jahr verunglückten weltweit insgesamt 19 Flugzeuge in der zivilen Luftfahrt. Dabei sind 325 Passagiere und Crewmitglieder ums Leben gekommen. Weltweit wurden im vergangenen Jahr etwa 3,7 Milliarden Fluggäste befördert – rund 12-mal mehr als im Jahr 1970. Die Wahrscheinlichkeit, dass man bei einem Flugzeugunglück ums Leben kommt, lag 2016 bei etwa 1 zu 13 Millionen. Damit zählt 2016 zu den sichersten Jahren in der zivilen Luftfahrt. Doch wieso verunglücken Flugzeuge trotz der weit entwickelten Technik? Wilfried Schmitz, Produktionsleiter TE/C der Lufthansa CityLine GmbH, hat eine Antwort darauf: "Unfälle passieren in den meisten Fällen durch menschliches Verschulden. Die Technik ist normalerweise nicht der Grund für Flugzeugabstürze. Die Fehlerquote während eines Fluges ist sogar höher, wenn der Mensch selbst ohne den Computer fliegt." Die Cockpit-Technik ist demnach das wichtigste Sicherheitsinstrument der Luftfahrt. Sollte die Technik ausfallen, gibt es immer noch den Piloten, der die Maschine landen kann.

Vorgänge im Cockpit

Das Cockpit, oder auch Flight Deck genannt, ist der Arbeitsplatz von Piloten. Dabei steuert und kontrolliert die Cockpit-Technik alle technischen Prozesse im Flugzeug. Während früher neben den beiden Piloten ein Navigator und ein Mechanist mit im Cockpit saßen, ist die Technik heutzutage so ausgereift und einfach zu bedienen, dass zwei Piloten für den Flug völlig ausreichend sind. Die Aufgabenverteilung ist klar strukturiert – der sogenannte Pilot Flying bedient den Autopiloten und verändert die Werte wie beispielsweise die Flughöhe, der Pilot Monitoring beobachtet unter anderem die Displays und die Systeme an Bord. Wenn das Flugzeug die Flughöhe erreicht, wird der Autopilot eingeschaltet und fliegt das Flugzeug ganz von alleine. Die Piloten greifen nur im Notfall ein und müssen deswegen physisch als auch mental anwesend sein. "Der Beruf des Piloten braucht heutzutage ein hohes Maß an Überwachungsmanagement, damit gerade Fehler identifiziert werden können. Piloten müssen ein sehr gutes technisches Verständnis haben und extrem belastbar sein" so Markus Wahl, Pressesprecher des Cockpit Vereins und Pilot der Deutschen Lufthansa AG.

Start und Landung

Die Landung und der Start zählen zu den schwierigsten Phasen des Flugprozesses. Vor jedem Start werden von einem Piloten die Route und alle Flugdaten eingegeben sowie alle Instrumente auf ihre Funktion überprüft. Das Eingabegerät wird Control and Display Unit (CDU) genannt. Der Start des Fluges wird manuell von einem Piloten durchgeführt. Da der Start von Piloten ausgeführt wird, kann und darf das Flugzeug bei Nullsicht nicht starten.

Die Landung dagegen kann rein technisch gesehen, auch ohne einen Piloten erfolgen. Dementsprechend kann ein Flugzeug auch bei schlechtem Wetter oder gar bei Nullsicht ohne Probleme landen. Die Landung bei Nullsicht ist erst durch die Entwicklung des Instrumentenlandesystems (ILS) möglich geworden. ILS besteht aus verschiedenen Sendern, die für die Landung wichtige Informationen bieten. Zu den wichtigsten gehören zum einen der Landekurssender, der den horizontalen Kurs zeigt, und zum anderen der Gleitwegsender, der den Winkel zur Landebahn anzeigt.

Die wichtigsten Instrumente im Cockpit

Neben den allgemeinen Überwachungssystemen gehört das Flight-Management-System (FMS) zum wichtigsten Instrument im Cockpit. Das System besteht aus elektronischen Hilfsmitteln für die Flugsteuerung und -navigation und überprüft Wettervorhersagen und Luftverkehrsinformationen. FMS vereinfacht die Navigation, bietet die Möglichkeit zur Programmierung vertikaler Profile und erhöht durch Kartendarstellungen die Übersicht für den Piloten. Darüber hinaus bestimmt das System die Position des Flugzeuges meist über Trägheitsnavigationssysteme und aktualisiert diese ständig mittels Radionavigation und/oder GPS. Die ganze Cockpit-Technik basiert auf dem System und verbindet die Navigation mit der Flugsteuerung und dem Autopiloten. "Das FMS ist eine einfache und redundante Systemwelt, die viele komplexe Funktionen miteinander verbindet. Die Systeme im Cockpit kommunizieren miteinander, sind alle dreifach abgesichert und überwachen sich gegenseitig. Wenn ein System ausfällt, kann es durch ein anderes System ersetzt werden", sagt Wilfried Schmitz.

Weitere bedeutende Instrumente sind das Primary Flight Display (PFD) und das Navigation Display (ND). Das PFD zeigt den Status des Autopiloten, verschiedene Phasen, in denen sich das Flugzeug befindet und vor allem den künstlichen Horizont, mit dem der Pilot die Lage des Flugzeugs im Raum bestimmen kann. Zudem zeigt das Display neben Fluglage und Flughöhe die Fluggeschwindigkeit und die Grenzen der Geschwindigkeit auf. Der Flugweg und Steuerkurs wird vom ND aufgezeigt. Darüber hinaus stellt das Display Verkehrsinformationen und Bilder des Wetterradars dar.

Das Eingabegerät im Cockpit, das mit den Flugdaten gefüttert wird.

Das Eingabegerät im Cockpit, das mit den Flugdaten gefüttert wird. // Foto: Kristina Schaufler

Meilenstein der Cockpit-Technik

Neben der Entwicklung des Flight-Management-System (FMS) in den 70er Jahren gehört die Einführung des Bodenannäherungswarnsystems (Ground Proximity Warning System, GPWS) zu den Meilensteinen der Cockpit-Geschichte. Wie der Name schon verrät, warnt GPWS vor Hindernissen, beispielsweise bei Annäherung an das Bodengelände, und gibt dem Piloten die Möglichkeit noch rechtzeitig auszuweichen.

1990 flog der Airbus A320 mittels der Technik "Fly-by-wire" als erstes Flugzeug nicht mehr mechanisch, sondern elektronisch – ein wichtiger Grundstein für die Entwicklung der heutigen Luftfahrttechnik. Die Signalübertragungstechnik ist für die elektronische Flugsteuerung von Luftfahrzeugen verantwortlich.

Cockpits der Zukunft

Im 21. Jahrhundert greift der Pilot nur beim Start und in Notfällen in den Flugprozess ein. Doch kann die Technik dazu führen, dass zivile Flugzeuge in naher Zukunft ganz ohne Piloten fliegen werden? Wilfried Schmitz hat dazu eine Meinung: "Flugzeuge können rein technisch gesehen irgendwann selbst fliegen. Die Technik wird sich immer weiter entwickeln, da es immer Vereinfachungen von Prozessen geben wird. Man kann die Entwicklung der Cockpit-Technik auch mit der Aktualisierung von Apps und Uploads vergleichen – es wird immer Modifikationen geben." Laut Schmitz gibt es jedoch auch viele Herausforderungen. Die größten Herausforderungen sind zum einen der Erhalt von Lizenzen und die fehlende Wirtschaftlichkeit vieler Fluggesellschaften, die den Einbau von neuen Techniken hemmt. Gegen das pilotenfreie Cockpit spricht auch die Akzeptanz der Passagiere. Es gibt nur sehr wenige Menschen, die einer Maschine vertrauen würden, die ohne menschliche Hilfe fliegen könnte.

Berufsbild des Piloten im Wandel

"Früher war das so, dass der Pilot Einfluss auf den Flugprozess hatte – heute hat der Computer mehr Einfluss. Piloten haben keine Entscheidungsmacht, sonders müssen das machen, was die Bodenstationen weitergeben. Nach Eingabe der Flugdaten sagt der Computer im Cockpit den Piloten, wie sie zu fliegen haben. Die Philosophie hat sich verändert, mit der insbesondere die ältere Generation Probleme hat", sagt Wilfried Schmitz, Produktionsleiter TE/C der Lufthansa CityLine GmbH. Heute ist das Berufsbild eines Piloten demnach ein anderes. Die Entwicklung des Berufsbildes des Piloten bringt laut Marcus Wahl, Pressesprecher der Vereinigung Cockpit e.V., auch Probleme mit sich: "Das größte Problem der mechanischen Cockpit-Technik ist der Verlust der Fähigkeit des manuellen Fliegens.

Die Außenansicht des Simulators des DLR. // Foto: DLR

Die Außenansicht des Simulators des DLR. // Foto: DLR

Für die Vorbereitung auf Notfallsituationen müssen alle Pilotinnen und Piloten mindestens zweimal im Jahr eine Prüfung im Flugsimulator absolvieren. Die Prüfungen sollen auf Katstrophenfälle vorbereiten und das Verhalten und die Reaktion der Piloten in Notfällen testen. "Piloten lernen nicht das Fliegen an sich. Sie lernen mit Fehlern umzugehen", sagt Wilfried Schmitz. Die Flugsteuerung an sich wird demnach nur selten trainiert. "Trainieren kann ein Pilot nicht genug – Flugprozesse muss man stetig wiederholen. Die Anzahl der Trainings ist stark von der Fluggesellschaft als auch vom jeweiligen Land abhängig. Bei der Lufthansa beispielsweise müssen Piloten jährlich fünf Prüfungen absolvieren, auch in der Flugsteuerung", sagt Marcus Wahl. Obwohl das Problem bekannt ist, gibt es laut Gesetz jedoch noch keine Regel, die Fluggesellschaften verpflichtet ihre Piloten auch im Bereich der Flugsteuerung zu schulen. Nicht nur Notfallsituation müssen trainiert werden, sondern auch die ganz normale Flugsteuerung. Pilotenausbildungen und -trainings rücken immer weiter in den Mittelpunkt, damit Piloten auf alle möglichen Situation reagieren und damit im Ernstfall Leben retten können.

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Kristina Schaufler, Technikjournalismus & PR

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Die Autorin

Kristina Schaufler

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Weiterführende Links

Die Geschichte der Luftfahrttechnik in Deutschland gibt es hier.