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Wohin bei Triebwerksproblem über dem offenem Meer?

Gestrandet im Nirgendwo Wohin bei Triebwerksproblem über dem offenem Meer?

Wenn es zwischen den Kontinenten zu einem Motorschaden kommt, liegt ein Ausweichflughafen meist in weiter Ferne. Wie stellen Fluggesellschaften sicher, dass auch über dem Meer sicher reagiert werden kann?

Der heutige Nordatlantikverkehr wird beinahe ausschließlich durch zweimotorige Jets bedient. Im letzten Jahrhundert wäre dies noch undenkbar gewesen. Doch eine gesetzliche Änderung hat es möglich gemacht.

Das Jet-Zeitalter und seine Tücken

Als Pan Am im Oktober 1958 mit der Boeing 707 den Linienflugverkehr zwischen Nordamerika und Europa startete, begann eine neue Zeitrechnung im internationalen Luftverkehr. Zwar waren bereits zuvor Langstreckenreisen auf andere Kontinente mit dem Flugzeug möglich, jedoch waren diese Trips je nach Streckenlänge eine Tortur aus zahlreichen Zwischenlandungen und etlichen Reisetagen. Sogar die modernsten Turboprop-Maschinen ihrer Zeit benötigten durchschnittlich die doppelte Reisezeit ihrer Flottenkollegen mit Jettriebwerken. Doch auch wenn das Reiseerlebnis nun komfortabler ausfiel, behielt die Fliegerei ihren abenteuerlichen Charakter: Während heute Triebwerksausfälle selbst unter Vielfliegern eine Rarität bleiben, gehörten diese zu Beginn des Jet-Zeitalters gewissermaßen zum Alltag. Damit eine Boeing 707 mit ihren vier unabhängig zu betreibenden Triebwerken in akute Schwierigkeiten geriet, mussten jedoch gleich mehrere redundante Systeme ausfallen. Bei Ausfall einer einzelnen Turbine verblieben immerhin noch drei weitere für die übrige Distanz zum Zielort oder nächsten Ausweichflughafen.

Wal Nelowkin // Wikimedia Commons // CC BY-SA 4.0
Die Pratt&Whitney JT3D-Triebwerke an einer Boeing 707: deutlich leistungsschwächer und unzuverlässiger als heutige Modelle.

Mit weniger Triebwerken über den Atlantik

Mit fortschreitender Technologie wurden Triebwerke immer leistungsfähiger. Während es die gestreckte Boeing 707-300 mit ihren vier Pratt & Whitney JT3D-Triebwerken auf eine Leistung von rund 71 kN pro Turbine brachte, ermöglichten die an der McDonnell Douglas DC-10 montierten CF6-Strahltriebwerke von General Electric bereits eine Schubkraft von jeweils knapp 227 kN und verliehen dem dreimotorigen Jet die mehr als doppelte Schubkraft im Vergleich zur 707.

clipperarctic // Wikimedia Commons // CC BY-SA 2.0
Mit ihren drei Triebwerken konnte die DC-10 noch alle behördlichen Vorgaben erfüllen, die auch für Flugzeugtypen mit vier Turbinen auf der Langstrecke galten.

Eine Atlantiküberquerung mit nur zwei Triebwerken rückte damit näher und schien mit den nächsten Flugzeug-Generationen technologisch machbar. Sicherheitsbedenken bei Ausfall eines Triebwerks führten jedoch zu einem behördlichen Verbot zweimotoriger Jets auf Routen, bei denen das Erreichen des Ausweichflughafens zu jedem Zeitpunkt des Fluges nicht innerhalb von 60 Minuten gewährleistet werden konnte. Diese Betriebsanweisung der Bundesluftfahrtbehörde der Vereinigten Staaten machte einen Einsatz von kleineren, zweistrahligen Jets auf nachfrageschwächeren Übersee-Routen unmöglich. Fluggesellschaften sahen sich mit einem Drahtseilakt zwischen Wirtschaftlichkeit, Flugzeit und Streckennetz konfrontiert.

"It’ll be a cold day in hell before I let twins fly long-haul over water routes."

Lynn Helms, FAA Administrator unter dem ehemaligen US-Präsidenten Ronald Reagan

Wie die FAA Hawaiis Nachbarinseln isolierte

Ted Quackenbush // Wikimedia Commons // GNU Free Documentation License 1.2.
Dauergast in Honolulu: Da aufgrund der fehlenden Ausweichmöglichkeiten während des Fluges keine zweimotorigen Jets nach Hawaii fliegen durften, zählten Boeing 747 und DC10 zum alltäglichen Bild

Dies führte bis tief in die 80er-Jahre zu bizarren Lücken im Streckennetz amerikanischer Fluggesellschaften: Die 4.000 Kilometer voneinander entfernten Städte Los Angeles und Honolulu verfügen während des Flugverlaufs über keine Ausweichmöglichkeiten innerhalb von 90 Minuten. Dadurch konnten vom nordamerikanischen Festland aus nur Großraumjets nach Hawaii eingesetzt werden. Um diese noch einigermaßen rentabel betreiben zu können, wurden nur Flugrouten zur größten und nachfragestärksten Stadt der Inselkette angeboten. Die Nachbarinseln verblieben für Jahrzehnte ohne direkte Flugverbindung zum Festland und fielen in ihrer touristischen Entwicklung gegenüber der Hauptstadt zurück.

Schrittweises Umdenken: A300 und 767 testen die Grenzen

Zu Beginn der 1980er Jahre vergrößerte sich dann langsam der gesetzliche Spielraum für Fluggesellschaften. Es zeichnete sich ab, dass der neu produzierte Airbus A300 dank seiner technologischen Überlegenheit gegenüber früheren Mustern für einen erweiterten maximalen Ausweichradius von 90 Minuten zugelassen würde.

Aero Icarus // Wikimedia Commons // CC BY-SA 2.0
Erste amerikanische Fluggesellschaft mit ETOPS-Zulassung: Trans World Airlines erhielt die behördliche Erlaubnis für eine direkte Flugroutenführung von Boston nach Paris.

Noch bevor es 1986 zum Erstflug auf einer solcher Route kommen konnte, feierte Trans World Airlines mit ihrer Boeing 767-Flotte den entscheidenden Durchbruch. Während zeitgleich mit der A300 die 757 und die 767 ebenfalls die behördliche Zulassung für bis zu 90 Minuten Entfernung zum nächsten Flughafen erhielten, konnte TWA den gesetzlichen Rahmen ihrer 767 um weitere 30 Minuten erweitern. Die Route von Boston nach Paris zum Beispiel war so nun deutlich effizienter und mit kürzerer Flugzeit zu betreiben. Basierend auf den positiven Erfahrungswerten aus diesem Pionierversuch, wurden die Maxima schrittweise ausgeweitet und auf alle modernen Jets mit zwei Triebwerken übertragen.

ETOPS – heutiger Standard im Zulassungsprozess

Bei behördlichen Neuzulassungen streben Flugzeughersteller heute an, ein möglichst hohes ETOPS-Rating zu erhalten. ETOPS steht dabei für "Extended-range Twin-engine Operation Performance Standards" und beschreibt den musterspezifischen, gesetzlich genehmigten Grenzwert bei einem Flugverlauf fernab von Ausweichmöglichkeiten. In Branchenkreisen wird ETOPS auch gern humorvoll als "Engines Turn or Passengers Swim" ausgeschrieben.

Airbus

Der heutige Standard für zweimotorige Jets ohne spezielle Lizenzierung liegt bei ETOPS 180 – und damit dreimal so hoch wie noch vor 40 Jahren. Moderne Neuauslieferungen erhalten zumeist ETOPS 330. Dieser große Spielraum ermöglichte es etwa LATAM Airlines, die Städte Melbourne und Chicago als Direktflug miteinander zu verbinden. Die Boeing 787 ist dabei klein genug, um trotz des schwächeren Marktes die Route rentabel betreiben zu können. Mit einer Boeing 747 oder dem Airbus A340, welche beide aufgrund ihrer vier Triebwerke keine ETOPS-Einschränkung besitzen, hätte dies nicht ohne wirtschaftliche Einbußen realisiert werden können.

Aktueller ETOPS-Spitzenreiter ist der Airbus A350, welcher dank seiner ETOPS 370-Zertifizierung auf jeder Flugroute rund um den Globus flexibel eingesetzt werden kann, solange diese nicht direkt über den Südpol führt.

Mit ETOPS 370 ist der Airbus A350 absoluter Spitzenreiter im Bereich der flexiblen Flugroutenplanung.

Flexible Flugplanung gibt es nicht ohne Mühen

Nicht nur das Flugzeug, sondern auch dessen Betreiber muss ETOPS zertifiziert sein. Damit Fluggesellschaften vom erweiterten Sicherheitsradius für ihre zweimotorigen Jets profitieren können, müssen die Unternehmen strenge Voraussetzungen erfüllen.

Die Grundvoraussetzung sind Flugzeuge mit ETOPS-Zulassung. Der Lizenzierungsprozess ist Teil der Betriebsgenehmigung bei Neuauslieferung eines neuen Flugzeugmodells. Während der Tests wird beispielsweise sichergestellt, dass der Arbeitsaufwand der Flugbesatzung nach einem Motorenausfall nicht unverhältnismäßig ansteigt.

Die Lizenz wird nicht pauschal pro Flugzeugtyp erteilt, sondern individuell für jedes einzelne Flottenmitglied ausgestellt. Dafür müssen die Maschinen mit redundanten Systemerweiterungen ausgestattet sein, die über das üblicherweise geforderte Maß der "Minimum Equipment List" hinausgehen. So unterlief American Airlines 2015 im Dispatch der Fehler, einen nicht für ETOPS zertifizierten Airbus A321 nach Hawaii zu schicken. Der Irrtum fiel erst vor dem Rückflug auf. Die Maschine musste daraufhin leer auf das Festland überführt werden und gegen die Airline wurde ein Verfahren wegen gefährlichen Eingriffs in den Luftverkehr eingeleitet.

Airbus
Gefährlicher Eingriff in den Luftverkehr: American Airlines musste sich im Nachhinein bei der FAA für ihren Fehler verantworten und passte ihre internen Planungssysteme an.

Ebenfalls sollte der Wartungs- und Instandhaltungsstandard so ausgerichtet werden, dass das Risiko eines Triebwerkschadens minimiert wird. Dies lässt sich durch intensivierte Checks gewährleisten. Darüber hinaus sollten niemals die gleichen Mechaniker direkt nacheinander Reparaturen an beiden Turbinen vornehmen, um das menschliche Fehlerpotenzial und die Wahrscheinlichkeit eines Totalausfalls beider Triebwerke zu senken.

Neben der Cockpit-Besatzung wird auch das Kabinenpersonal auf die besonderen Umstände bei einem ETOPS-Vorfall trainiert. Eine Qualifizierung für die Flight Dispatcher am Boden ist ebenso notwendig, um Vorfälle wie jenen des Hawaii-Fluges von American Airlines zu vermeiden und die speziell benötigten Treibstoffreserven kalkulieren zu können. Die umfangreichsten Vorbereitungen entfallen jedoch auf den Notfallplan zur Passagierevakuierung.

Wohin mit 300 Reisenden mitten im Nirgendwo?

Im Oktober 2016 kam es auf einem American-Airlines-Flug von Shanghai nach Chicago über dem Pazifik zu einem Triebwerkschaden. Die Boeing 787 musste über dem offenen Meer ihre festgelegte Flugroute verlassen und nach Cold Bay in Alaska, einer kleinen Fischerstadt mit wenigen Hundert Einwohnern, ausweichen. Zwar verzeichnete der Flughafen zum damaligen Zeitpunkt durchschnittlich weniger als einen Flug pro Tag, jedoch verfügt er aufgrund seiner Vergangenheit als Air Force Base über eine geräumige Landebahn, die auch für moderne Großraumjets nutzbar ist. Noch bevor die Boeing in den Anflug auf Cold Bay überging, begann an Bord und in der Betriebssteuerung der Fluggesellschaft der ETOPS-Notfallplan.

flightradar24.com
Noch während die Maschine sich auf dem Weg zu ihrem Ausweichflughafen befand, setzte American Airlines ihren Notfallplan für ETOPS-Ereignisse in Gang.

Um die fehlenden Restaurants und Hotels am Zielort auszugleichen, servierte die Kabinenbesatzung vor der Landung eine zweite Mahlzeit, die für den späteren Flugverlauf vorgesehen war. Nach der Landung wurde dann ein drittes Menü angeboten, während die Passagiere vorerst in der Kabine verblieben. Derweil wurde mit Hochdruck das Einfliegen eines Mechaniker-Teams organisiert, um die Maschine schnellstmöglich vor Ort zu reparieren.

American Airlines
Partnerschaft zeichnet sich in Krisensituation besonders aus: Eine Boeing 737 von Alaska Airlines flog die in Cold Bay gestrandeten Passagiere nach wenigen Stunden aus.

Americans Partner Alaska Airlines stellte eine Boeing 737 nach Cold Bay ab, mit welcher die Passagiere weniger als zehn Stunden nach der Landung nach Anchorage ausgeflogen wurden. Nach einer Hotelnacht holte sie dort eine 757 von American Airlines ab und flog sie an ihr ursprüngliches Reiseziel Chicago. Zwei Tage später verließ die in Stand gesetzte 787 Cold Bay.

Die schrittweise Erweiterung der ETOPS-Beschränkungen spiegelt die technologische Weiterentwicklung des Luftverkehrs wider. Mit dem Airbus A350 existiert bereits heute ein zweistrahliger Jet, der (fast) ohne Beschränkungen in alle Ecken dieser Welt fliegen kann. Was früher als undenkbar galt, begleitet uns heute als Standard bei Neuzulassungen.