Flugsicherheit

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Flugsicherheit ist ein Begriff, der die Theorie, Untersuchung und Kategorisierung von Flugausfällen und die Vorbeugung dieser durch Maßnahmen wie Bildung, Schulungen oder Regulation umfasst. Weiterhin können darunter Maßnahmen zur Sensibilisierung der Fluggäste für die Sicherheit des Luftverkehrs zusammengefasst werden.
In Deutschland werden alle Entscheidungen zur Flugsicherheit von der Europäischen Agentur für Flugsicherheit, das Luftfahrt-Bundesamt und die Bundesstelle für Flugunfalluntersuchung getroffen.

Navigationshilfen und Fluginstrumente

Eines der ersten Navigationshilfsmittel die Beleuchtung der Flugfelder um den Piloten zu helfen, bei schlechtem Wetter oder bei Nacht zu landen. 1930 wurde PAPI (presicion approach path indicator zu deutsch etwa: Präzisionsanflugpfad-Indikator) entwickelt - ein System, das dem Piloten einen optimalen Anflugwinkel zeigt. Die Innovation kam in den USA zum Einsatz und verbreitete sich später durch ICAO-Standarte.
Fluginstrumente wurden 1929 von Jimmy Doolittle erfunden.
Mit der Verbreitung der Funktechnik wurden in den späten 1920ern versuchsweise die ersten radiogestützten Navigationshilfen eingesetzt. Das beste Ergebnis lieferten sie zusammen mit den Instrumentenlandesystemen (ILS), die zum ersten Mal 1938 bei einem Schneesturm in Pittsburgh Verwendung fanden. 1949 legte ICAO eine Form von ILS zum Standard fest.
Nach der Entwicklung der Radartechnik im Zweiten Weltkrieg wurde diese in Form von ground-controlled approach-Systemen (GCA, bodengesteuerter Anflug), distance measuring equipment (DME, Entfernungsmessgerät) und airport surveillance radar (ASR, Flughafen-Überwachungs-Radar) als Landehilfe für die Zivilluftfahrt verwendet. In den 1960er Jahren haben Drehfunkfeuerstationen (VOR) als ein Mittel zur Routen-Navigation an Bedeutung gewonnen und ersetzten niederfrequente Funkbereiche und Kreisfunkfeuer. Bodenbasierte Drehfunkfeuerstationen wurden oft zusammen mit DME-Sendern platziert. Mit den richtigen Empfangsgeräten im Flugzeug konnten die Piloten ihre Radialen von einer VOR-Station sowie die Schrägentfernung erkennen. Bodengestützte Navigationshilfen wurden von satellitengestützten Werkzeugen wie GPS verdrängt, weil Letztere die Position des Flugzeuges überall au der Welt sehr präzise anzeigen. Mit dem Aufkommen von Wide Area Augmentation System (WAAS), einem Erweiterungssystem zum GPS, Satellitennavigation wurde auch für vertikale und horizontale Verwendung akkurat genug und kommt vermehrt bei Instrumentenanflügen und Streckennavigation zum Einsatz. Nichtsdestotrotz, da die Störung der GPS-Konstellationen zum Scheitern des ganzen Systems führen kann (sogenannter Single Point of Failure), werden weiterhin Trägheitsnavigationssysteme und bodengestützte Navigationshilfen zur Sicherung gebraucht.
Im Juni 2014 kündigte IATA an, eine neue Methode zur Verfolgung von Flügen in Echtzeit implementieren zu wollen, an dem im Moment ein speziell zusammengestelltes Team arbeitet.

Mögliche Gefahren

Beschädigung durch Fremdkörper und Bodenschäden

→ Hauptartikel Flying object damage
Der Begriff Fremdkörper umfasst Elemente in der Flugzeugstruktur, die nach der Herstellung oder Reparatur vergessen werden, Schutt auf den Start- und Landebahnen und Festkörper, die sich in der Luft befinden (zum Beispiel Hagel oder Staub). Solche Gegenstände können Triebwerke und andere Teile des Flugzeugs beschädigen. Zum Beispiel stürzte der Air France-Flug 4590 am 25. Juli 2000, nachdem es mit einem Legierungsstreifen einer anderen Maschine kollidierte, das nicht von der Startbahn entfernt wurde.
Diverse Bodengeräte agieren in direkter Nähe vom Rumpf oder Tragflächen und können manchmal kleine Schäden wie Kratzer oder Dellen in der Verkleidung zufügen. Aber auch kleine Defekte können eine große Rolle in einem sicheren Flugbetrieb spielen, da die Verkleidung sowie die gesamte Konstruktion relativ sensibel ist. Jede Beschädigung muss überprüft, bewertet und darauf getestet werden, ob sie sich noch im Toleranzbereich befindet.

Irreführende Informationen und Informationsmangel

Wenn ein Pilot sich auf falsche Handbücher, Karten oder fehlerhafte Instrumente und Anzeigen verlässt, eine unpräzise Anweisung oder Information von der Flugsicherung bzw. Flugverkehrskontrolle erhält, kann er seine räumliche Orientierung verlieren und andere Fehler machen, die konsequent zu Unfällen oder Beinahe-Unfällen führen.

Blitze

Boeing-Studien zeigten, dass Flugzeuge durchschnittlich zwei Mal pro Jahr von Blitzen getroffen werden, die sie meistens aber ohne Schaden überstehen.
Die Zerstörungskraft der stärkeren positiven Blitzen wurde lange unterschätzt, bis 1999 ein Segelflugzeug durch einen Einschlag komplett zerstört wurden. Seitdem wird es vermutet, dass ein positiver Blitz an dem Absturz des Fluges 214 der US-amerikanischen Fluggesellschaft Pan Am 1963 schuld war. Das Flugzeug wurde von einem Blitz getroffen, wodurch sich die Kraftstoffdämpfe im linken Reservetank entzündeten und eine Explosion verursachten. Die Katastrophe forderte 81 Opfer. Damals konnten Flugzeuge solchen Einschlägen noch nicht standhalten, weil die Luftfahrt sich dieser Gefahr noch nicht bewusst war.
Die Auswirkung eines typischen Blitzeinschlages auf herkömmliche metallbedeckte Luftfahrtzeuge ist heute gut erforscht und ernsthafter Schaden kommt sehr selten vor. Auch Versuche mit einer Boeing 787 Dreamliner mit einer kohlefaserverstärkten Verkleidung aus Polymer waren erfolgreich.

Eis und Schnee

Eis und Schnee können ernsthafte Unfallgefahren darstellen. Im Jahr 2005 überrollte eine Boeing 737-7H4 der Southwest Airline bei der Landung in Chicago die Landebahn und blieb auf einer Straße stehen. 11 Passagiere wurden verletzt, drei Verletzte und ein Todesopfer gab es auf dem Boden.
Auch eine geringe Vereisung kann die Fähigkeit der Flügel zur Entwicklung von dynamischem Auftrieb negativ beeinflussen. Deswegen müssen Eis und Schnee vom Flugzeug entfernt werden, auch wenn sich der Abflug dadurch verzögert. Wegen fehlerhafter Enteisung der Flügel und des dadurch verursachten Strömungsabrisses stürzte 1982 eine Boeing 737-200 der Air Florida auf eine Brücke über Potomac River ab.
Moderne Flugzeuge werden so gebaut, dass der Bildung von Eis auf dem Rumpf, Flügeln und Leitwerken entweder durch die Zirkulation von heißer Luft aus den Triebwerken durch die Vorderkanten der Flügel, oder bei kleineren Maschinen mit aufblasbaren Gummimatten vorgebeugt wird.
Bei der Erstellung der Flugpläne müssen Flugdienstberater das Wetter entlang der Strecken beobachten und den Piloten helfen, schlimme Vereisung des Flugzeugs während des Fluges zu vermeiden. Die Maschinen können auch mit einem Vereisungsmelder ausgestattet werden, der die Piloten warnt, wenn das Luftfahrzeug sich in einem gefährlichen Luftbereich befindet.

Triebwerkversagen und Materialversagen

Es gibt viele Gründe für einen Triebwerkausfall – Kraftstoffmangel, Beschädigung durch Fremdkörper, mechanisches Versagen aufgrund von Materialermüdung, unsachgemäßer Wartung, Herstellungsfehler und Pilotenfehler. In Flugzeugen mit mehreren Triebwerken führt der Ausfall von einem Triebwerk zu einer vorzeitigen Landung in einem Ausweichflughafen. Das Versagen eines zweiten Triebwerkes oder ein Schaden an anderen Flugzeugteilen kann, wenn eine Notlandung nicht möglich ist, im Absturz resultieren.
Zwei bekannte Fälle eines Flugunfalls aufgrund von Materialermüdung sind die Unfallserie mit dem De Havilland Comet von 1953 und 1954 und Aloha-Airlines-Flug 243 einer Boeing 737-200 aus dem Jahr 1988. Jetzt, wo das Problem besser verstanden wird, werden neue Maschinen streng kontrolliert und getestet.
Verbundmaterial besteht aus mehreren Faserschichten, die in einer Kunststoffmatrix eingebettet sind. In manchen Fällen, insbesondere infolge einer zyklischen Belastung, können sich die Materialschichten voneinander lösen und an Kraft verlieren. Während dieser Prozess im Inneren des Materials beginnt, bleibt er an der Oberfläche unbemerkt. Ein solcher Materialdefekt kann mit speziellen Geräten entdeckt werden.

Strömungsabriss

Ein Strömungsabriss kann entstehen, wenn der Anstellwinkel so weit ansteigt, dass die Flügel nicht mehr am dynamischen Auftrieb gewinnen können und stellt eine ernsthafte Unfallgefahr dar, insbesondere wenn der Pilot nicht rechtzeitig auf die Situation reagiert. Warngeräte können mit optischen, akustischen und mechanischen (Vibration) Signalen darauf hinweisen, dass die Geschwindigkeit auf einen gefährlichen Level sinkt. In den meisten Fällen entsteht Strömungsabriss, weil der Pilot die Geschwindigkeit zu weit für das bestimmte Gewicht und Konfiguration sinken lässt. Die Überziehgeschwindigkeit ist bei Vereisung des Flugzeuges höher, nicht nur, weil gleichmäßige Umströmung des Flügels schwieriger wird, sondern auch weil das Gesamtgewicht zunimmt.

Brand

Die Anforderungen an brandsichere Flugzeugverkleidung und automatische Brandschutzsysteme sind in verschiedenen Sicherheitsbestimmungen festgelegt.
Das rasche Eindringen des Feuers in den Rumpf und der Aufbau der Kabine machen es schwerer für die Passagiere, sich aus dem brennenden Flugzeug zu retten. Zum Beispiel Bereiche wie Bordküche können kritisch für flüchtende Insassen sein, sodass manche sehr kurz vor dem Ausgang sterben. Cranfield Institute, ein Institut der Cranfield University, das sich mit Sicherheit, Risiko und Zuverlässigkeit beschäftigt, hat viel Forschungsarbeit in Evakuierung, Aufbau der Kabinen und der Sitzreihen geleistet, um herauszufinden, wie ein guter Rettungsweg aufgebaut sein könnte. Daraufhin wurden Notausstiege über den Flügeln und der Bordküchenbereich umgebaut. Der Einsatz von Fluchthauben sowie Befeuchtungsanlagen wurde ebenfalls untersucht, aber beide wurden abgelehnt.
1987 stürzte der South African Airways-Flug 295 über dem Indischen Ozean nach einem Brand in der Gepäckabteilung ab und die Besatzung nicht in der Lage war, das Feuer selbst zu löschen. Heute sind Gepäck- und Frachträume mit automatisierten Halonlöschanlagen ausgestattet.
Eine Zeit lang wurden vor der Landung noch Teppiche aus Feuerlöschungsschaum ausgerollt, aber die Praxis zeigte nur einen marginalen Effekt und die Befürchtungen, dass die Kräfte für die eigentliche Brandlöschung danach erschöpft sein werden, waren größer, sodass diese Vorgehensweise 1987 eingestellt wurde.
Ein möglicher Auslöser der Brände können Verkabelungsprobleme mit intermittierenden Fehlern sein, zum Beispiel, wenn Wassertropfen auf einen Draht mit kaputter Isolierung gelangt, oder durch einen Kurzschluss. Diese sind schwer zu entdecken, wenn das Flugzeug auf dem Boden ist. Jedoch gibt es Methoden wie SSTDR (Spread-spectrum time-domain reflectometry), mit denen man gut Stromleitungen auch während des Fluges testen kann.

Vogelschlag

Vogelschlag ist ein Begriff der Luftfahrt für eine Kollision zwischen einem Vogel und einem Luftfahrzeug. Sowohl Kollisionen eines Vogels mit dem Triebwerk, als auch ein Einschlag in die Windschutzscheibe des Cockpits haben in der Vergangenheit fatale Unfälle verursacht.
Düsentriebwerke müssen so konstruiert werden, dass sie dem Geraten der Vögel von bestimmter Anzahl und bestimmtem Gewicht gut widerstehen können und dabei möglichst nur gering an Schubkraft verlieren. Das Gewicht und die Anzahl der Vögel werden relativ zu der Einlassfläche des Triebwerkes berechnet. Ob der Vogelschlag in einem Unfall endet bzw. welche Ausmaße der Schaden des Triebwerkes und des Flugzeuges annimmt, hängt ebenfalls von der Größe des Vogels, aber auch des Luftfahrzeuges ab.
Die Wahrscheinlichkeit eines Vogelschlags ist bei dem Start und bei der Landung am höchsten. Flughäfen müssen aktiv Maßnahmen ergreifen, die von einem direkten Abschuss, über Abschreckung mit Tonaufnahmen bis hin zur Balzjagd reichen. Es kann ein giftiger Rasen gelegt werden, der weder für Vögel, noch für Insekten genießbar ist. Passive Gegenmaßnahmen beinhalten sinnvolle Flächennutzung, bei der keine Vogelscharen angezogen werden.

Menschlicher Faktor

Menschliches Versagen ist momentan die häufigste Unfallursache. Im Zweiten Weltkrieg wurden große Fortschritte darin gemacht, menschliche Faktoren zur Verbesserung der Flugsicherheit anzuwenden. Auch im Laufe der gesamten Geschichte der Luftfahrt gab es solche Schritte – zum Beispiel die Einführung der Piloten-Checkliste. Auf jedem Flugstadium muss der Pilot die Checklisten durchgehen und sich vergewissern, dass alle Geräte korrekt eingestellt sind und nichts vergessen wurde. Die Checklisten gibt es auch für die Vorbereitung des Fluges und des Starts. Die sogenannte Crew Resource Management ist eine Schulung für die Besatzungsmitglieder in der sie lernen, richtig auf kritische Situationen zu reagieren und sich nicht nur auf den Piloten verlassen. Pilotenfehler und irreführende Kommunikation sind ebenfalls häufige Unfallursachen. Die Fähigkeit der Flugbesatzung ihr Situationsbewusstsein aufrechtzuerhalten ist einer der kritischen Aspekte der Luftfahrt. In den Kursen wie Single-Pilot Resource Management werden Piloten für ihre eigenen menschlichen Grenzen sensibilisiert und darin geschult, wie sie ihre Leistung verbessern können.
Sehr selten, aber dennoch kommt es vor, dass Crew-Mitglieder verhaftet oder mit Disziplinarmaßnahmen bestraft werden dafür, dass sie auf der Arbeit alkoholisiert waren. 1990 wurden drei Besatzungsmitglieder der Northwest Airlines dafür zur Haftstrafe verurteilt. Alkoholgenuss auf der Arbeit hat für die Piloten die Konsequenz, dass sie ihren Job und ihre Pilotenlizenz verlieren. Der schwerste Flugzeugunfall Finnlands ereignete sich, weil die Flugpiloten am Vorabend in starkem Ausmaß Alkohol genossen haben und am nächsten Tag erschöpft und immer noch alkoholisiert waren. Der Flug Aero-Flug 311 (AY311) der heutigen Finnair stürzte am 3. Januar 1961 ab, wobei das Flugzeug technisch in einwandfreiem Zustand war.
Menschliches Versagen beschränkt sich nicht auf Fehler der Piloten. Eine nicht ordnungsgemäß geschlossene Ladeluke auf dem Flug 981 der Turkish Airlines kostete 1974 den Verlust des Flugzeugs – allerdings war auch das Design der Verriegelung ein wichtiger Faktor im Unfall. Im Fall des Japan Airlines-Fluges 123 führte eine unsachgemäße Reparatur des bisherigen Schadens zu einer explosiven Dekompression der Kabine, die das Seitenleitwerk zerstörte und alle vier Hydrauliksysteme beschädigte.
Controlled flight into terrain (CFIT – gesteuerter Flug ins Gelände) ist eine Unfallart, bei der der Pilot das Flugzeug unbewusst ins Gelände steuert. Die Gründe dafür sind typischerweise Pilotenfehler oder Fehler der Navigationssysteme, zum Beispiel der ILS – der Instrumentenlandesysteme. Im Dezember 1995 kam der Flug 965 der American Airlines während des Anfluges in Cali, Kolumbien vom Kurs ab und prallte gegen einen Berghang, trotz eines Geländewarnsystems (TAWS), der rechtzeitigen Warnung und verzweifelten Versuchen des Piloten, nach der Warnung die sichere Flughöhe wieder zu erreichen. Das Bewusstsein der Crew bezüglich ihrer Position in der Luft sowie die Überwachung der Navigationssysteme sind für die Vorbeugung der CFIT-Unfälle unverzichtbar. Im Februar 2008 war TAWS in über 40.000 Luftfahrzeugen installiert und sie flogen insgesamt über 800 Millionen Stunden ohne einen CFIT-Unglück. Ein anderes Werkzeug gegen diese Art von Unfällen ist Minimum Safe Altitude Warning (MSAW). Das System überwacht die tatsächlichen übermittelten Flughöhen und vergleicht diese mit vorinstallierten Optimalwerten. Wenn festgestellt wird, dass das Flugzeug niedriger fliegt oder bald fliegen kann, bekommen Flugdienstberater und Piloten entsprechende visuelle und akustische Signale.
Die Verwendung von bestimmten elektronischen Geräten ist an Bord der Flugzeuge ganz, oder teilweise untersagt, weil diese Geräte den Flugbetrieb durch elektromagnetische Strahlung stören können. Einige Elektrogeräte dürfen nicht bei Start, Landung oder vor Erreichen der vorgeschriebenen Flughöhe benutzt werden.
Spätestens seit den Anschlägen vom 11. September 2001 ist Terrorismus ein großes Thema für die Flug- und Flughafensicherheit. Große internationale Flughäfen stellen ein attraktives Ziel für Terroristen dar, weil es da immer große Menschenmengen gibt. Seitdem wurden Sicherheitskontrollen insbesondere auf den US-amerikanischen Flughäfen strenger, Crews werden geschult, mit Entführungen umzugehen.
Obwohl alle Flughafen- und Airlinemitarbeiter auch auf psychologische Eignung überprüft werden, kann absichtliche Gefährdung durch Crew-Mitglieder nicht gänzlich ausgeschlossen werden. Zum Beispiel, beim EgyptAir-Flug 990 aus dem Jahr 1999 wird es vermutet, dass der erste Offizier (Copilot) das Flugzeug absichtlich in den Atlantischen Ozean gesteuert hat, weil dieser Flug aufgrund von seinem problematischen Verhalten sein Letzter sein sollte. Die genaue Ursache des Unfalls ist jedoch bis heute nicht geklärt worden. Auch der Japan Airlines-Flug 350 stürzte 1982 beim Anflug auf den Flughafen Tokio-Haneda aufgrund der psychischen Störung des Piloten ab, der die Maschine mit suizidaler Absicht bewusst ins Gelände steuerte. 24 Menschen starben, der Kapitän selbst hat überlebt und wurde als nicht zurechnungsfähig erklärt.

Unfallüberlebensfähigkeit

In Prävention von Flugunfällen wird sehr viel Arbeit und Kapital investiert. Sie gänzlich zu umgehen wird sicherlich unmöglich sein, weil selbst wenn die Technik einwandfrei funktionieren würde, bleibt immer noch der Faktor Mensch als schwächstes Glied in der Kette. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, die die Überlebenschancen der Passagiere in kritischer Situation erhöhen können. Zum einen geben Flugbegleiter vor dem Abflug die ersten Sicherheitshinweise, zeigen wie man die Sauerstoffmaske und Schwimmweste auflegt und wo sich Notausstiege befinden. Weiterhin befindet sich in jeder Sitztasche eine Safety Card mit denselben Informationen, die jeder Passagier noch mal genau studieren kann.
Brace position ist eine spezielle Körperhaltung, die Verletzungsrisiko deutlich verringern soll. Es gibt mehrere Versionen davon, die sich aber nicht wesentlich unterscheiden. Die Effektivität der brace position ist umstritten, in einigen Fällen wird es jedoch vermutet, dass Passagiere nur mit dieser Körperhaltung ernsthafte Verletzungen vermeiden konnten.
Die Flughafeninfrastruktur und die Lage haben großen Einfluss auf die Sicherheit, weil viele ältere Flughäfen insbesondere für Propellerflugzeuge gebaut wurden. Andere befinden sich in Ballungsgebieten, wo es schwer ist, neue Sicherheitsstandards durchzusetzen, wenn es zum Beispiel darum geht, eine Landebahn zu vergrößern, um das Risiko des Wegrutschens zu verringern. Eine Möglichkeit, die zusätzliche Länge der Landebahn zu „substituieren“ ist Installation von einem EMAS-System (engineered materials arrestor system). Das System besteht aus leichtem, biegsamen Beton, der dem Flugzeug bei der Landung die Geschwindigkeit nimmt.

Siehe auch