Notausstieg per Schleudersitz
Lebensversicherung für Jetpiloten

Seit das erste Exemplar vor fast 80 Jahren betätigt wurde, haben Schleudersitze tausende Piloten gerettet. Das zugrunde liegende Prinzip ist noch immer das gleiche, doch die Sitze werden immer raffinierter.

Lebensversicherung für Jetpiloten
Foto: Martin-Baker

Drei Sekunden vergehen zwischen dem Ziehen des Auslösegriffs und dem Öffnen des Fallschirms, höchstens. Dabei wirken auf den "Besitzer", abhängig von Schleudersitzmodell und Ausstiegsszenario, kurzzeitig bis zu 20 g, je nach Fluggeschwindigkeit kommt noch ein Luftstrom in Hurrikan-Stärke dazu. Der Ausstieg mit einem Schleudersitz ist ein rabiater Ritt, aber eine passable Alternative zum sicheren Tod. Allein die Sitze der beiden westlichen Hersteller Martin-Baker (UK) und Collins Aerospace (USA) haben seit 1946 mehr als 8000 Menschen gerettet.

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Die wesentlichen Bestandteile eines Schleudersitzes haben sich im Lauf der Zeit kaum verändert: Katapultkanonen, die den Sitz mithilfe von Munitionskartuschen entlang von Führungsschienen einige Meter hoch aus dem Cockpit schleudern, ein Raketentreibsatz, der Sitz und Insasse 60 bis 100 Meter in die Höhe befördert, Gurtzeug, das den Piloten am Sitz fixiert, ein Rückhaltesystem für Arme und Beine, um Schleuderverletzungen zu verhindern, sowie ein Rettungsfallschirm. "Ein schnellöffnender Fallschirm ist alles", sagt Steve Roberts, Head of Business Development bei Martin-Baker. Fallschirme wie der des Mk18 (KAI KF-21, F-16 Block 70/72), der jüngsten Neuentwicklung des Marktführers, öffnen sich binnen 0,3 Sekunden. Erreicht wird das unter anderem durch moderne Fallschirmkonstruktionen aus speziellem Nylon.

Collins Aerospace
Der ACES 5 von Collins Aerospace kommt zuerst in der Boeing T-7A Red Hawk zum Einsatz.

Lebensversicherung für Jet-Piloten

Heutige Schleudersitze haben ein breites Einsatzspektrum. Sie ermöglichen Ausstiege aus einem am Boden stehenden Flugzeug (Zero-Zero, null Geschwindigkeit, null Höhe) bis auf Höhen von 15 000 Metern und Fluggeschwindigkeiten von mehr als 1000 km/h. Selbst im Rückenflug in nur 60 Metern Höhe können sie die Besatzung im Notfall schnell aus der Gefahrenzone eines nicht mehr steuerbaren Flugzeugs bringen. Verbaut sind sie praktisch in allen Fightern, in vielen Trainern und einigen wenigen Hubschraubern (Kamow Ka-50/52).

Auch wenn die Überlebensrate nach einem Schleudersitz-Ausschuss in den vergangenen Jahrzehnten deutlich gestiegen ist (sie liegt heute bei mehr als 90 Prozent), führen die kurzen, aber extremen Belastungen nicht selten zu schweren Verletzungen an Wirbelsäule, Kopf, Armen und Beinen. Dies zu verhindern, ist das Ziel der jüngsten Weiterentwicklungen der Hersteller – neben den beiden westlichen sind noch NPP Swesda (Russland) und Aerospace Life-Support Industries (China) zu nennen. Denn die Besatzung muss nach einem Ausstieg über feindlichem Gebiet in der Lage sein, zu flüchten oder sich zumindest am Leben zu halten, bis Rettung kommt.

Eine wichtige Rolle spielt der "Sequencer", so etwas wie das Hirn eines Schleudersitzes. Das früher mechanische, heutzutage elektronische Steuersystem regelt die Abläufe nach der Auslösung (siehe unten) und nutzt dafür Informationen, die sitzeigene Sensoren liefern. "Moderne Schleudersitze verwenden Elektronik mit eingebetteter Software, um die Zeiten basierend auf der erfassten Umgebung – Geschwindigkeit und Höhe – zu variieren. Die Timings werden über den gesamten Fluchtbereich hinweg optimiert, um sicherzustellen, dass die physiologischen Belastungen auf akzeptable Grenzen minimiert werden", erklärt Roberts.

Schleudersitze verfügen über verschiedene Ausschusssequenzen. In großen Flughöhen beispielsweise versorgt der Sitz den Piloten mit Sauerstoff, gleichzeitig ermöglicht eine späte Auslösung des Hauptschirms einen schnellen Abstieg in dickere Luftschichten. In niedrigen Höhen muss sich der Hauptschirm hingegen möglichst schnell entfalten. Bei mehrsitzigen Flugzeugen werden die Schleudersitze von hinten beginnend nacheinander in unterschiedliche Richtungen herausgeschossen, um Zusammenstöße in der Luft zu vermeiden.

Bei der Entwicklung neuer Sitze legen die Hersteller besonderes Augenmerk auf die vergleichsweise schweren Helme, die Piloten moderner Fighter tragen. "Jedes Mal, wenn der Helm einer Flugzeugbesatzung seine Form ändert, gibt es eine Design-Herausforderung für ein Schleudersitz-Team. Die Unterschiede im Schwerpunkt und in den aerodynamischen Effekten des Helms und des Displays können alle zusammenwirken, um Stress und Belastungen für die Flugzeugbesatzung während eines Ausstiegs zu verursachen (…), insbesondere bei hoher Geschwindigkeit", sagt Don Borchelt, Business Development Director, ACES II/5, Mission Systems bei Collins Aerospace.

Kopfstützen und Airbags

Die Stabilisierung des Kopfes ist beim Ausstieg mit einem Schleudersitz essenziell, um Verletzungen am Genick, aber auch Gehirnerschütterungen zu verhindern. Collins Aerospace setzt beim neuen ACES 5, der unter anderem in Boeings Trainer T-7A Red Hawk zum Einsatz kommen wird, deshalb auf die sogenannte Passive Head and Neck Protection (PHNP). Dabei klappt ein Teil der Kopfstütze nach vorne: zwei schmale seitliche Stützen und eine oben mittig angeordnete Gitterstruktur. Beim US16E der F-35 Lightning II von Martin-Baker zentrieren, halten und schützen drei Airbags den behelmten Kopf. Zudem sorgt das Head Support Panel (HSP), eine Art Kopfstütze aus Stoff, dafür, dass der Kopf im Lauf des Ausstiegs nicht zu stark nach hinten geworfen wird.

Eine weitere Herausforderung sind die unterschiedlichen Körpergrößen und -massen, denen Schleudersitze heute gerecht werden müssen. Sie sind ausgelegt für Personen von 1,50 bis 2 Meter mit einem Gewicht zwischen 47 bis 111 Kilogramm. Beim US16E nahm Martin-Baker Softwareanpassungen vor, um die Fallschirmlasten zu verringern. Leichtere Crewmitglieder drücken vor dem Flug einen Schalter, der das Öffnen des Fallschirms etwas verzögert. Schleudersitze von Collins Aerospace dagegen kompensieren unterschiedliche Körpercharakteristika nach eigenen Angaben mithilfe des CKU-5-Raketen-Katapult-Antriebs.

Aircraft Maintenance
US Navy
Schleudersitze werden zur Inspektion alle drei Jahre aus dem Cockpit entfernt.

Ein Spezialfall in Sachen Schleudersitz ist die F-35B, die senkrecht landen kann. Der US16E verfügt hier über eine Schnittstelle zum Auto-Eject-System. Es wird aktiviert, wenn die Klappen des Lift Fan geöffnet sind. Der Schleudersitz löst automatisch aus, falls das Triebwerk bei der Landung versagt und dem Piloten nicht genügend Reaktionszeit bleibt. Schon die sowjetische Jak-38 verfügte mit dem Schleudersitz K-36WM über ein ähnliches Rettungssystem. Komplett automatische Schleudersitze, die auch in anderen Notlagen ohne menschliches Zutun auslösen, wären technisch problemlos möglich. Aber: "Piloten wollen die Kontrolle behalten", sagt Roberts.

Zuverlässig, robust und möglichst einfach müssen Schleudersitze sein, damit sie in Notfällen perfekt funktionieren. Bevor ein neuer Sitz in Dienst geht, wird er deshalb ausgiebig getestet. Die Entwicklung des ACES 5 beispielsweise begann Mitte der 2000er Jahre, seitdem wurden rund 80 Tests des kompletten Systems auf einem Raketenschlitten durchgeführt, viele davon auf der Collins-eigenen Hochgeschwindigkeitsteststrecke in Hurricane Mesa, Utah. Auch Martin-Baker verfügt über eine Schienenteststrecke in Langford Lodge, Nordirland, auf der Neuentwicklungen bei Geschwindigkeiten bis 600 Knoten (1111,2 km/h) qualifiziert werden. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten werden Schleudersitze aber auch von Lastwagen oder Flugzeugen aus getestet.

Keine Menschenversuche

Bis in die 1950er Jahre ließen sich freiwillige Piloten für die Zero-Zero-Erprobung und im Rahmen von Live-Tests aus Flugzeugen herausschießen. Zum Teil wurden auch betäubte Tiere eingesetzt, um flugmedizinische Daten zu gewinnen. Heute finden bei den Entwicklungs- und Qualifikationstests mit Sensoren gespickte Dummys auf Schleudersitzen Platz. Denn beim Menschen hinterlässt der rund drei Sekunden kurze Höllenritt seine Spuren: Viele Piloten kommen nach dem Ausstieg mit einem Schleudersitz um bis zu einen Zentimeter kleiner am Boden an. Aber lebendig.

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