Artikelinformationen
Kategorie: Flugtechnik Flugtechnik
Inhaltsquelle: SKYbrary Über SKYbrary
Inhaltskontrolle: SKYbrary Über SKYbrary

Definition

Eine Bremse ist eine Vorrichtung, die dazu dient, die Bewegung einer Maschine oder eines Fahrzeugs zu verlangsamen oder anzuhalten, oder sie daran zu hindern, sich wieder in Bewegung zu setzen.

Allgemeine Beschreibung

Flugzeugbremsen befinden sich bei landgestützten Flugzeugen fast ausschließlich an den Haupträdern, obwohl es im Laufe der Jahre einige Flugzeuge gab, die auch Bugradbremsen hatten. Die Bedienung der Bremsen hat sich von einem einzigen Hebel, der alle Bremsen symmetrisch betätigt, über fersenbetätigte Pedale bis hin zu fußbetätigten Bremsen, die in die Seitenruderpedale integriert sind, entwickelt. Mit den fußbetätigten Bedienelementen wurde die Möglichkeit geschaffen, die linke und die rechte Bremse unabhängig voneinander zu betätigen, so dass die Differenzialbremse zur Steuerung des Flugzeugs während des Bodenbetriebs und zur Aufrechterhaltung der Richtungskontrolle während des Teils des Starts oder der Landung genutzt werden konnte, in dem die Fluggeschwindigkeit zu gering ist, um die aerodynamischen Bedienelemente wirksam einzusetzen.

In den frühen Flugzeugen erfolgte die Übertragung der Bremssteuerungseingabe an die Bremsvorrichtung mechanisch – meist über Kabel. Dies war ineffizient und konnte nur in kleinen Flugzeugen effektiv eingesetzt werden. Die Lösung bestand darin, hydraulisch betätigte Bremsen zu entwickeln, und dies ist auch heute noch der Standard bei der großen Mehrheit der Flugzeuge. In kleinen Flugzeugen kann das System von einem Hauptzylinder angetrieben werden und benötigt keine Hydraulikpumpen. In größeren Flugzeugen sind Pumpen erforderlich, um den notwendigen Druck und das Volumen der Hydraulikflüssigkeit bereitzustellen. In dem ständigen Bestreben, leichtere und effizientere Flugzeuge zu entwickeln, werden in einigen Passagierflugzeugen der neuesten Generation elektrisch betätigte Bremsen eingesetzt.

Bremsanlage

Frühe Flugzeuge hatten ein einziges Bremssystem ohne Backup oder Redundanz. Dies wurde von den Betreibern als unpraktisch und von den Aufsichtsbehörden als inakzeptabel angesehen, so dass die Hersteller bald robustere Bremssysteme in ihre Konstruktionen einbauten. Einige der früheren Lösungen befassten sich lediglich mit dem Ausfall der primären Hydraulikpumpe und bauten Handpumpen oder elektrisch betriebene Hydraulikpumpen ein, um eine alternative Quelle für den Hydraulikdruck zu schaffen. Diese Lösungen waren nicht auf Ausfälle aufgrund von Flüssigkeitsverlusten ausgerichtet und wurden als unzureichend angesehen. Um dieses Problem zu lösen, bauten einige Hersteller wie Convair ein Druckluftsystem in ihre Konstruktionen für Notbremsungen ein. Dieses System erfüllte zwar die Anforderung, die Bremsen unabhängig zu betätigen, war aber insofern begrenzt, als es keine Differenzialbremsung ermöglichte und der Tank nur eine begrenzte Menge an Druckluft enthielt. Heutzutage wird die Redundanz der Bremsen in den meisten großen Passagierflugzeugen durch mehrere, unabhängige Hydrauliksysteme erreicht, die durch Druckspeicher unterstützt werden. Diese Systeme können auf mehreren Ebenen ausfallen, ohne dass es zu einem vollständigen Verlust der Bremsfähigkeit kommt.

737NG Hauptfahrwerksbremsanlage

Bremsanlage an einem 737NG Hauptfahrwerk

Kohlenstofffaserbremsen

Die Bremsen selbst haben sich im Laufe der Jahre ebenfalls weiterentwickelt. Bei vielen Flugzeugen, die in den 1940er Jahren entwickelt und gebaut wurden, waren Trommelbremsen noch weit verbreitet. Die ineffizienten Trommelbremsen sind den Scheibenbremsen gewichen, zunächst mit einzelnen und jetzt immer häufiger mit mehreren Rotoren. Die Rotoren sind meist aus Eisen oder Stahl, aber in den letzten 20 Jahren wurden immer mehr Flugzeuge mit Kohlefaserbremsen ausgestattet. Die Gründe für diese Entwicklung sind vielfältig, aber die beiden wichtigsten sind Gewichtsreduzierung und Effizienz. Die Effizienz ist besonders wichtig, denn je größer die Flugzeuge werden und je mehr Gewicht sie haben, desto mehr Energie müssen die Bremsen abbauen können. Die kinetische Energie eines abgebrochenen Starts oder einer Landung wird von den Radbremsen weitgehend in Wärme umgewandelt. Karbonbremsen sind immer noch voll funktionsfähig und behalten die Fähigkeit, Energie zu absorbieren und das Flugzeug bei und weit über Temperaturen hinaus abzubremsen, bei denen Stahlbremsen ihre Wirksamkeit verloren haben und zu „verblassen“ beginnen.

Zertifizierung

Es ist eine Zertifizierungsanforderung, dass das Bremssystem eines Flugzeugs die Fähigkeit hat, ein Flugzeug bei maximalem zertifiziertem Startgewicht zu stoppen, wenn der Abwurf bei Entscheidungsgeschwindigkeit eingeleitet wird. Der Zertifizierungsprozess muss durchgeführt werden, wenn alle Bremsen bis nahe an ihre Betriebsgrenze abgenutzt sind (nominell 10 % Restlebensdauer), und der Kühlkörper der Bremsen und Räder muss so robust sein, dass 5 Minuten lang nach dem Anhalten des Flugzeugs kein Eingreifen in Form von Brandbekämpfung oder künstlicher Kühlung erforderlich ist. Die Verwendung von Bodenspoilern und maximaler Gleitschutzbremsung wird während der Zulassungsprüfung eingesetzt; Umkehrschub an den Triebwerken oder Propellern ist jedoch nicht erlaubt.

Bremsanlagenverbesserungen

Gleitschutz, automatische Bremsen, Bremstemperaturanzeigen und Bremslüfter sind alles Systeme, die die Leistung der Flugzeugbremsen verbessern.

Gleitschutzsystem

Das Gleitschutzsystem vergleicht über verschiedene Mechanismen die Geschwindigkeit des Flugzeugs mit der Drehgeschwindigkeit jedes Hauptrads. Wenn die Geschwindigkeit eines Rades im Verhältnis zur Geschwindigkeit des Flugzeugs zu niedrig ist, wird die Bremse dieses Rades (oder dieser Räder) kurzzeitig gelöst, damit die Radgeschwindigkeit ansteigt und das Rad nicht ins Schleudern gerät. Das System ist vollautomatisch und wird unmittelbar nach dem ersten Durchdrehen der Räder bei der Landung (während dieser Zeit kann die Aktivierung der Bremsen verhindert werden) bis zu einer bauartbedingten Mindestgeschwindigkeit aktiviert, in der Regel etwa 15 Knoten. Antischleudersysteme sollen Aquaplaning und mögliche Reifenschäden minimieren, die auftreten können, wenn ein Rad blockiert oder sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die nicht der Geschwindigkeit des Flugzeugs entspricht. Anti-Skid verhindert die Möglichkeit, dass durch blockierende Räder ein Rückschlag auf den Reifen entsteht. Ein Antischleudersystem verbessert auch den Bremsweg auf schlechten Oberflächen wie Schotter oder Gras erheblich und ist besonders wirksam auf Oberflächen, die mit gefrorenen Verunreinigungen wie Eis oder Schneematsch verunreinigt sind, indem es ein maximales effektives Bremsen gewährleistet.

Autobremssysteme

Autobremssysteme können beim Start eingesetzt werden, wo sie im Falle eines misslungenen Starts für eine maximale Abbremsung sorgen, und bei der Landung, wo sie eine planmäßige Abbremsung (abhängig von der gewählten Autobremsstufe) mit nur einer einzigen Bremsbetätigung bewirken. Diese Funktionen optimieren die Nutzung der Bremsen im Hinblick auf die Anforderungen und minimieren den Bremsenverschleiß.

Bremsentemperaturanzeigen

Bremsentemperaturanzeigen sollen den Piloten einen Hinweis auf die Temperatur in jeder Radgruppe geben. Während jedes Flugzeugmuster seine eigenen spezifischen Beschränkungen hat, wie z.B. die maximal angezeigte Temperatur für die Einleitung des Starts, kann der Vergleich der Bremstemperaturanzeigen einen allgemeinen Hinweis auf den „Zustand“ des Bremssystems geben. Beispielsweise können unangemessen hohe oder niedrige Temperaturen an einem bestimmten Rad auf eine schleifende bzw. nicht funktionierende Bremse hinweisen. Ebenso können steigende Bremstemperaturen nach dem Start auf einen Reifenschaden hinweisen, der zu einem Brand im Radkasten geführt hat.

Bremslüfter

Bremslüfter verkürzen die Kühlzeit der Bremsen, indem sie mit am Rad montierten elektrischen Lüftern Umgebungsluft über die Bremsen- und Radbaugruppen blasen. Beachten Sie, dass die auf der Instrumententafel angegebene empfohlene Höchsttemperatur für den Start einen anderen Wert haben kann, je nachdem, ob die Bremslüfter verwendet wurden oder nicht.

Feststellbremse

Die Feststellbremse wird normalerweise mit einem Handhebel betätigt. Hydraulikspeicher sind in der Regel erforderlich, wenn der Hydraulikdruck ausreichen soll, um die Einstellungen der Feststellbremse über einen längeren Zeitraum zu halten, nachdem die Motoren abgestellt wurden und die primäre Quelle des Hydraulikdrucks nicht mehr zur Verfügung steht. Bei einigen Typen lässt der Druck der Feststellbremse mit der Zeit nach und die Bremsen lösen sich schließlich.

Alle Flugzeuge sollten nach dem Abstellen mit Unterlegkeilen gesichert werden, um ungewollte Bewegungen zu verhindern.

Auswirkungen

  • Überhitzte Bremsen
    • Verlust der Bremsleistung
    • Brand
    • Reifenentlüftung
  • Bremsversagen
    • Bahnausschläge (obwohl dies eine sehr seltene Ursache ist)
    • Unerwünschte Unerwünschte Bodenbewegungen des Flugzeugs

Beitragende Faktoren

  • Fußmatten und Fahrwerksbeinverkleidungen (die manchmal an Leichtflugzeugen mit festem Fahrwerk angebracht sind) können die Kühlung der Bremsen verzögern und als Fallen für Material dienen, das dann eine Zündquelle für Brände darstellen kann.

  • Berichte von Piloten über das Auftreten von Bremsmanövern bei zuvor gelandeten Flugzeugen sollten mit Vorsicht behandelt werden, insbesondere wenn sie nicht zeitlich eingegrenzt sind. Alle diese Berichte sind subjektiv und können oft unzuverlässig sein, besonders wenn sie für Landungen mit gesetzter automatischer Bremse und Umkehrschub gegeben werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn das vorausfliegende Flugzeug ein anderes Muster als das von Ihnen geflogene ist.

Abwehrmaßnahmen

  • Vergewissern Sie sich beim Vorflug des Flugzeugs, dass die Reifen ordnungsgemäß aufgepumpt sind, dass es keine Anzeichen für hydraulische Lecks an den Bremsleitungen oder Armaturen gibt und dass die Bremsverschleißanzeiger anzeigen, dass die Bremsen betriebsfähig sind.
  • Bei der ersten Rollfahrt sind die Bremsen zu überprüfen, um ihre ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen.
  • Minimieren Sie den Bedarf an Bremsbetätigungen während des Bodenbetriebs, indem Sie, wenn möglich, die Leistungseinstellungen anpassen, einschließlich der Verwendung des Umkehrschubs/der Umkehrneigung, wenn dies im Flughandbuch des Luftfahrzeugs zugelassen ist. Während des Bodenbetriebs ist die für den Typ der eingebauten Bremsen geeignete Bremstechnik zu verwenden, da die empfohlenen Techniken für Stahl- und Karbonbremsen nicht die gleichen sind. Verwenden Sie beim Start die vom Hersteller empfohlene Einstellung der automatischen Bremse, wenn eine automatische Bremse eingebaut ist. Bei der Landung ist die automatische Bremse mit einer geeigneten Einstellung zu verwenden, wenn sie vorhanden ist.
  • Wenn starkes Bremsen notwendig wird, sind die nachfolgenden Bremstemperaturen nach Möglichkeit zu überwachen und eine angemessene Abkühlungszeit sicherzustellen. Verwenden Sie Bremslüfter, wenn diese vorhanden sind. Sind keine Bremstemperaturanzeiger vorhanden, verwenden Sie die Bremsenkühltabellen des Herstellers, um die minimale Abkühlzeit zu bestimmen. Andernfalls kann die spätere Bremsleistung beeinträchtigt werden, und es kann zu einer Überhitzung oder einem Luftverlust der Reifen kommen.
  • Lassen Sie den Gang länger als üblich eingelegt, wenn nach dem Start eine Überhitzung vermutet wird, vorausgesetzt, die Steigleistung wird dadurch nicht in einem Maße beeinträchtigt, das die sichere Geländefreiheit oder die Einhaltung der ATC-Freigaben gefährdet.
  • Verstehen Sie die Funktionsweise des Bremssystems. Verstehen Sie die Auswirkungen eines Ausfalls eines der zugehörigen Systeme, einschließlich der Hydraulik, des Gleitschutzes und der automatischen Bremsen, und kennen Sie die entsprechenden Verfahren für den Betrieb in einer gestörten Konfiguration.
  • Achten Sie auf unerwartete Bewegungen des Flugzeugs am Boden, insbesondere kurz nach dem Anziehen der Feststellbremse oder kurz nach dem Lösen der Feststellbremse, nachdem die Unterlegkeile angebracht wurden. Bleiben Sie im Cockpit, bis Sie sich vergewissert haben, dass sich das Flugzeug nicht bewegen wird.

Lösungen

  • Wenn man annimmt oder vermutet, dass die Bremsen (und damit auch die angrenzenden Reifen) nach dem Start übermäßig heiß sind, können folgende Vorsichtsmaßnahmen ratsam sein, um den Komponenten Zeit zum Abkühlen zu geben:
    • Lassen Sie das Fahrwerk nach dem Start für einen längeren Zeitraum ausgefahren und berücksichtigen Sie dabei alle Auswirkungen auf die Steigleistung.
    • Wenn möglich, sollte eine Landung kurz nach dem Start vermieden werden.
    • Halten Sie sich an die AFM-Beschränkungen für die Mindestabkühlzeit am Boden nach einer starken Bremsung. Dies gilt insbesondere nach einem Startabbruch mit hoher Geschwindigkeit.
  • Überlegen Sie immer, ob bei Heißbremsvorfällen die Feuerwehr hinzugezogen werden sollte.
  • Beschränken Sie alle wesentlichen Bremsvorgänge auf Zeiten, in denen sich das Flugzeug in einer geraden Linie bewegt, um Reifenbelastung und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden
  • Stellen Sie sicher, dass die Bremsen niemals gegen den Vorwärtsschub oder die Leistung betätigt werden, während sich das Flugzeug bewegt. Vermeiden Sie es, die Bremsen mit hoher Leistung zu betätigen, wenn das Flugzeug stillsteht, es sei denn, Sie führen die erforderlichen Kontrollen oder Verfahren durch, wie z. B. einen Motorhochlauf.
  • Versehentliches „Fahren“ mit den Fußspitzenbremsen während des Rollens vermeiden

Unfälle und Zwischenfälle

  • SW4, Mirabel Montreal Kanada, 1998: Feuer im Radkasten, verursacht durch Überhitzung der Bremsen, das sich entwickelte, bis der linke Flügel ausfiel und das Flugzeug unkontrollierbar wurde.
  • Auszug aus AAIB Bulletin No. 1/2007: Zwischenfall mit einem A320, der ein Hydraulikversagen erlitt und anschließend mit einer Fluggastbrücke kollidierte, weil die Besatzung die Auswirkungen des Versagens auf das Bremssystem nicht erkannte.
  • Auszug aus dem AAIB-Bulletin Nr. 2/2005: Vorfall bezüglich des Versagens des Flugzeugbremssystems bei der Landung.
  • Auszug aus dem AAIB-Bulletin Nr. 1/2007: Bremsenbrand bei einer Robin R1180T.
  • Bremsenprobleme: Guidance for Controllers
  • Hydraulikflüssigkeit als Brandquelle
  • Reifen

Further Reading

Flight Safety Foundation

  • ALAR BN 8.4: Braking Devices
  • ALAR BN 8.5: Wet or Contaminated Runways
  • Runway Safety Initiative Briefing Note: Pilot Braking Action Reports
  • Runway Safety Initiative Briefing Note: Runway Condition Reporting

Others

  • An Investigation of the Influence of Aircraft Tire-Tread Wear on Wet-Runway Braking, T. Leland and G. Taylor, NASA, 1965

Leave a comment

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.