Flugzeugbetankung

Das Be- und Enttanken eines Flugzeuges ist mit Gefahren verbunden, die auf ein akzeptables Minimum reduziert werden sollen. Die Probleme sind sehr ähnlich, unabhängig davon, ob die Treibstoffquelle ein Betankungsfahrzeug oder ein hydraulisches System ist. Bei großen Transportflugzeugen und Business-Jets wird der Treibstoff mittels Druckbetankung gefüllt, das ältere Oberflügelbetankungssystem kann jedoch immer noch als Reservesystem vorhanden sein. Das Kerosin, mit dem Turbinentriebwerke betrieben werden, hat eine höhere Temperatur, als Flugbenzin, das bei Flugzeugen mit Kolbenantrieb eingesetzt wird. Potenzielle Gefahren gibt es jedoch immer noch.

Das Hauptrisiko ist das unbeabsichtigte Anzünden der Treibstoffdämpfe, was schon mit einem einzelnen Funken ausgelöst werden kann. Eine höhere Menge an Treibstoffdampf kann zusätzlich entstehen, wenn das Kerosin verschüttet wird, zum Beispiel weil die Betankung nicht richtig durchgeführt wird oder Teile der Anlage undicht bzw. fehlerhaft sind. Ein Funken mit ausreichender Intensität, um Treibstoffdämpfe in Flammen zu setzen, kann durch die Entladung der elektrostatischen Energie erzeugt werden. Diese sammelt sich auf den Oberflächen von Flugzeugen und Fahrzeugen an und entsteht, wenn der Treibstoff sich im Tank bewegt. Die Zugabe von antistatischen Zusätzen in den Treibstoff mindert dieses Risiko erheblich. Die Akkumulation elektrischer Ladung auf den Oberflächen wird mittels Potentialausgleich eliminiert. Davor dürfen Schläuche nicht ge- oder entkoppelt werden. Die Betankung findet auch bei Gewitter in unmittelbarer Nähe des Flughafens nicht statt.

Kraftstoffsystem

Die Größe und Komplexität moderner Verkehrsflugzeuge erfordert entsprechende Änderungen in ihren Treibstoffsystemen. Die Änderungen umfassen typischerweise mehr Automatisierung des Systems, mehr Kraftstofftanks, andere Anforderungen an die Treibstoffverteilung, die Betankungshäufigkeit usw.
Kraftstoffsysteme sehr großer, mehrmotoriger Turboprop- oder Turbojet-Flugzeuge können folgende Eigenschaften haben:

Single Point Refueling/Defueling – der Tankschlauch wird an einer einzigen Stelle am Flugzeug befestigt, in der Regel unter den Tragflächen oder auf dem Rumpf. Alle Tanks werden mittels eines Verteilers befüllt.
Mehrere Kraftstoffpumpen – jeder Tank soll mit mehrere Pumpen ausgestattet sein, damit Treibstoff auch beim Ausfall einer Pumpe verfügbar ist.
Robustes Management-, Anzeige- und Warnsystem, das je nach Flugzeuge folgende Merkmale haben kann:
- Kraftstoffmenge per Tank
- Treibstoffverbrauch
- Gesamter verbleibender Treibstoff
- Geschätzter verbleibender Treibstoff bei beabsichtigtem Ziel
- Kraftstofftemperatur per Tank
- Automatische Auswahl des am besten geeigneten Tanks in Abhängigkeit von der jeweiligen Flugphase
- Automatischer Kraftstofftransfer
- Warnhinweise bei geringer Treibstoffmenge, geringem Druck, Pumpenausfall oder zu niedriger Temperatur
Treibstofftanks in äußeren Abschnitten der Tragflächen, um Flügelbiegung zu reduzieren. Der Kraftstoff in diesen Tanks wird in der Regel erst spät im Flug verbrannt
Automatisierter Treibstofftransfer aus den Flügeltanks in Trimmtanks im Höhenleitwerk. Dadurch wird weniger Kraftstoff verbraucht und der Schwerpunkt stabilisiert.
Kraftstoffschnellablass. Im Falle einer Notlandung kann der überflüssige Kraftstoff abgelassen werden, damit das Flugzeug das maximale Landegewicht erreicht.

Es gibt eine Reihe von Gefahren, die im Zusammenhang mit falscher Handhabe oder Störung des Treibstoffsystems in Erwägung gezogen werden müssen:

Kraftstoffleck: Kraftstoff kann durch einen Bruch im Triebwerk, im Tank oder irgendwo dazwischen austreten. Ein Kraftstoffleck in einem Triebwerk kann oft durch das Ausschalten des Triebwerks gelöst werden.
Ungleichgewicht: Aufgrund der falschen Betankungstechnik, Triebwerksausfall oder Kraftstoffleck kann die Verteilung des Kraftstoffs zwischen den Tanks oder Triebwerken gestört werden. Das könnte dann gefährlich werden, wenn zum Beispiel während einer bestimmten Phase des Flugs falscher Tank benutzt wird oder ein Triebwerk in einer wichtigen Phase nicht mit Treibstoff versorgt wird.
Mechanisches Versagen einer Kraftstoffpumpe. Allgemein für Fälle des Versagens verschiedene Flugzeugsysteme müssen diese redundant sein, d.h. Sicherungen und Reserve-Mechanismen müssen vorhanden sein, sodass ein Ausfall des Hauptsystems dadurch abgefangen werden kann.
Gefrieren: Die Temperatur des Kraftstoffs ist insbesondere bei Langstrecken-Flugzeugen mit Gasturbinenantrieb ein kritisches Thema. Das Gefrieren des Treibstoffs kann zum Ausfall des Triebwerkes führen.
Stromausfall kann Kraftstoffpumpen und Anzeigen des Kraftstoffsystems außer Betrieb setzen. Wenn alle Pumpen nicht verfügbar sind, können einige Tanks mittels Schwerkraft weiter Treibstoff zuführen.

Kraftstoff-Management

Kraftstoff-Management umfasst eine Reihe von Verordnungen, Richtlinien, Prozessen und Verfahren mit dem Ziel, die damit verbundenen Risiken zu eliminieren. Im Falle der kommerziellen Luftfahrt regulieren Verordnungen die minimale Menge an Treibstoff in Abhängigkeit von Flugregeln, Ausweichflugplatz, speziellen Einsatzgebieten oder Flugdistanz. Die gesetzlichen Bestimmungen werden gegebenenfalls durch Unternehmensrichtlinien gestärkt. Im Zuge der Flugplanung muss sichergestellt werden, dass genügend Kraftstoff für das jeweilige Flugprofil getankt wurde. Die Flight-Crew soll im richtigen Umgang mit Kraftstoff und entsprechenden Anzeigen sowie Instrumenten geschult werden. Zu der Schulung gehören Programme im normalen Flugbetrieb und unter abnormalen Flugbedingungen.

Definitionen

Zusätzlicher Kraftstoff ist meist durch eine Verordnung oder eine interne Anforderung im Unternehmen vorgeschrieben.

Alternative-Kraftstoff: eine bestimmte Menge des Kraftstoffs wird benötigt, um nach einem Fehlanflug zum Ausweichflugplatz zu fliegen. Genaue Überlegungen sollen sich auf folgende Punkte beziehen:

Fehlanflug am Zielflughafen
Ausreichend Kraftstoff für alle Phasen des Flugs zum Ausweichflughafen (Aufstieg, Reiseflug und Sinkflug)
Anflug auf den Ausweichflughafen
Landung

Wenn zwei Ausweichflughäfen eingeplant werden müssen, muss Kraftstoff für die größte Distanz berechnet werden.

Ballast-Kraftstoff: Ballast-Kraftstoff wird manchmal getragen, um den Schwerpunkt des Flugzeuges in Grenzen zu halten. Kraftstoff wird manchmal in Flügeltanks gefüllt, um das übermäßige Biegen der Tragflächen zu verhindern oder das Flugzeug allgemein zu stabilisieren. In beiden Fällen darf dieser Kraftstoff außer in äußersten Notfällen nicht verbrannt werden.

Gesamttreibstoff: bezeichnet die gesamte Menge an Kraftstoff, die während des Fluges benötigt bzw. verbraucht wird, einschließlich Treibstoff für das Taxiing und jeglicher Reserven.

Kraftstoff für unvorhergesehenen Mehrverbrauch: zusätzlicher Kraftstoff muss für ungeplanten Verbrauch während des Reiseflugs eingeplant werden (z.B. Gegenwind, Routenänderung oder anderweitige Entscheidung der Flugsicherung). Im Allgemeinen entspricht diese Menge 5% des Gesamtkraftstoffes. Einige Verordnungen erlauben es, diese Menge auf 3% zu reduzieren. Nur unter bestimmten Bedingungen und in seltenen Fällen kann die Menge des Kraftstoffs für unvorhergesehenen Mehrverbrauch null sein.

Extra-Kraftstoff: Kraftstoff, der nach Ermessen des Flugkapitäns hinzugefügt wird.

Feste Reserve oder Endreserve: Endreserve ist die minimale Menge an Kraftstoff, die benötigt wird, um 30 Minuten auf einer Flughöhe von 1.500 Meter zu fliegen über dem Ausweichflughafen.

Minimaler Kraftstoff bei Bremsentriegelung: diese Menge ist zu Beginn des Startrollens erforderlich. Da ist auch die minimale gesetzlich erlaubte Treibstoffmenge für den Abflug.

Reservekraftstoff: das ist die Summe von Endreserve und dem Treibstoff zum Erreichen des Ausweichflugplatzes.

Taxiing-Kraftstoff: das ist die Menge an Kraftstoff, die vor dem Start verbraucht werden. Dies umfasst den Kraftstoff für das Hilfstriebwerk, für den Start der Haupttriebwerke und das Taxiing auf dem Rollfeld. Die Menge kann aufgrund von örtlichen Gegebenheiten des Abflugflughafens wie beispielsweise durchschnittliche Rollzeit variieren.

Streckenkraftstoff: der Streckenkraftstoff ist die Menge, die vom Lösen der Bremse beim Start bis zur Landung am Ziel benötigt wird. Dazu gehören die Phasen des:

Abflug
Anstieg auf Reiseflughöhe
Flug auf Reiseflughöhe einschließlich aller geplanten Schritte nach oben oder nach unten
Flug von Anfang des Abstiegs bis zum Landeanflug
Endanflug
Landung am Ziel

Betrieb unter abnormalen Bedingungen

Minimaler Umleitungskraftstoff oder Reservekraftstoff setzt sich zusammen aus dem Kraftstoff zum Erreichen des Ausweichflugplatzes und der Endreserve. Außer in seltenen und klar definierten Ausnahmefällen ist es erforderlich, dass es spätestens an dem Punkt umgeleitet wird, wo der verbleibende Kraftstoff dem Reservekraftstoff entspricht. Eine Verzögerung der Umleitung über diesen Punkt hinaus verstößt gegen Vorschriften und kann in einer Situation resultieren, wo der Treibstoff aus der Endreserve verbraucht werden muss, bevor das Flugzeug den Ausweichflughafen erreichen kann. Das ist per Definition eine Notfallsituation.

Jegliche Verzögerung oder Abweichung vom Flugplan kann sich negativ auf den Treibstoffverbrauch auswirken. Der Kraftstoff wird mit bestimmten Geschwindigkeiten, Kostenindex, Routenführung und Flughöhen berechnet. Wenn man auf dem Weg zum Ausweichflughafen gegen diese Kriterien verstößt, ist es wahrscheinlich, dass mehr Kraftstoff verbrannt wird, als im Flugplan vorgesehen.

Zu den abnormalen Situationen gehören beispielsweise Kraftstoffleck, Ausfall des Systems oder Systemkomponenten oder geplante, aber nicht standardmäßig konfigurierte Flüge. Es ist immer schwieriger, den Kraftstoff unter abnormalen Bedingungen richtig zu handhaben, da Werkzeuge, die für die Beobachtung und Anzeige verwendet werden, komplett oder teilweise unzuverlässig sind.
Nahezu in jeder abnormalen Situation ist der Treibstoffverbrauch höher, als normal. Die größte Gefahr ist daher Komplettverbrauch aller Kraftstoffreserven.
Je nach Situation reicht der Kraftstoffmehrverbrauch von gering bis hin zu extrem. Folgende Auswirkungen sind möglich:

Triebwerkausfall im Reiseflug – bei einem Triebwerkausfall oder –schaden könnte es notwendig sein, auf eine kleinere Flughöhe herabzusteigen. Der Kraftstofffluss im verbleibenden Triebwerk wird aufgrund von geringerer Höhe und höheren Leistungsanforderungen zunehmen, um das ausgefallene Triebwerk zu kompensieren. Der gesamte Verbrauch kann sinken, gleich bleiben oder steigen – je nach Flugzeugtyp und neuen Flughöhe. In jedem Fall sinkt jedoch die Fluggeschwindigkeit.
Durch einen Ausfall der Klimaanlage oder des Drucksystems kann die maximale Reiseflughöhe, bei der der Kraftstoffverbrauch am geringsten ist, eventuell nicht erreicht werden.
Das Fahrwerk fährt nicht ein – die maximale Geschwindigkeit und Höhe werden betroffen sein. Der Kraftstofffluss wird durch den zusätzlichen Widerstand intensiver sein.
Beschädigung oder Ausfall von Vorflügel oder Klappen – die maximale Geschwindigkeit und Höhe können eventuell nicht erreicht werden. Der Kraftstoffverbrauch steigt aufgrund des höheren Luftwiderstandes.

Betankung mit Passagieren an Bord

Grundsätzlich sollen Passagiere nach der Ankunft und vor der Betankung aus dem Flugzeug aussteigen und erst nach der Betankung wieder einsteigen. Dies könnte jedoch unter bestimmten Umständen nicht möglich sein, zum Beispiel, wenn die Umlaufzeit (turnaround time) so gering, wie möglich gehalten werden soll oder wenn Betankungsdienste nicht auf Abruf verfügbar sein können. In einigen speziellen Fällen kann es auch unumgänglich sein, zum Beispiel bei einem Rettungsflug, wenn der Patient nicht bewegt werden darf.

Damit das Flugzeug betankt werden kann, während sich Passagiere an Bord befinden, müssen risikofreie Verfahren entwickelt werden. Diese Verfahren sollen:

Eine schnelle Evakuierung der Fluggäste, einschließlich Personen mit eingeschränkter Mobilität, ermöglichen,
Die Gefahr einer Entflammung verringern,
Sicherstellen, dass der Bereich, wo sich Passagiere nach der Evakuierung aufhalten sollen, frei von Geräten und Hindernissen ist,
Gewährleisten, dass Flughafenfahrzeuge den Zugang für Rettungskräfte und Feuerwehr nicht behindern,
Im Falle von medizinischen Flügen berücksichtigen, dass der Patient nicht beweglich sein kann und das Personal sich auch nicht schnell in Sicherheit bringen kann,
Berücksichtigen, dass Personen mit eingeschränkter Mobilität die schnelle Räumung des Flugzeuges beeinträchtigen können,
Mit einschlägigen gesetzlichen Vorschriften übereinstimmen.

Allgemeine Verfahren

Die Besatzungsmitglieder, andere relevante Mitarbeiter und Fluggäste sollen gewarnt werden, dass Betankung stattfindet und sie nicht rauchen, elektrische Geräte oder andere potentielle Zündquellen benutzen dürfen. Fahrzeuge und Personal der Rettungsdienste und der Feuerwehr müssen in der Nähe sein.
Die Rauchverbotsschilder im Flugzeug müssen zusammen mit anderer Beleuchtung eingeschaltet sein. Fluggäste müssen angewiesen sein, ihre Sicherheitsgurte nicht anzulegen.
Mindestens zwei der vorhandenen Passagiertüren (oder eine Tür und ein Notausgang), vorzugsweise an verschiedenen Enden des Flugzeuges, sollen geöffnet und gut zugänglich sein. Während des gesamten Betankungsvorgangs sollen diese Türen mit mindestens einem Flugbegleiter pro Tür besetzt sein.
Bodenaktivitäten und Arbeit innerhalb des Flugzeuges, wie Catering oder Reinigung, sollen so durchgeführt werden, dass sie keine Gefahr darstellen. Im Inneren des Flugzeuges sollen alle Gänge und Ausgangsbereiche frei von Hindernissen gehalten werden.

Aufgaben und Verantwortlichkeiten

Der Flugkapitän hat die absolute Autorität bei der Entscheidung, ob das Flugzeug mit Passagieren betankt werden soll. Der Flugkapitän oder sein Stellvertreter (Copilot) soll während des gesamten Vorganges am Flight-Deck bleiben. In seinem Verantwortungsbereich liegen folgende Aktivitäten:

Direkte Kommunikation mit einem Ingenieur oder einem Mitglied der Vorfeld-Crew.
Den leitenden Flugbegleiter über den Beginn und das Ende der Betankung informieren.
Auf jede hörbare oder sichtbare Warnung von Feuer oder Brandgefahr achten.
Bereit sein, die Evakuierung der Fluggäste einzuleiten.

Die betreuenden Dispatcher sollen sich vergewissern, dass:

Mindestens ein Pilot sich im Cockpit aufhält, alle Flugbegleiter und Ingenieure an ihren Positionen sind.
Der Bereich unter den Notausgängen freigehalten wird.
Die Feuerwehr einsatzbereit ist.

Die Aufgaben der Bodeningenieure sind:

Sicherstellen, dass mindestens ein Kommunikationsmittel mit der Flugzeugbesatzung vorhanden ist.
Sicherstellen, dass der Flugkapitän oder Copilot vom Beginn und Ende des Vorgangs Kenntnis haben.
Das Cockpit-Personal sofort darüber informieren, wenn ein Feuer ausbricht oder dessen Gefahr hoch ist.
Die Betankung stoppen, wenn eine solche Anfrage aus dem Cockpit gemacht wird.

Das Kabinenpersonal sollte:

Die Passagiere informieren, dass das Rauchen nicht erlaubt ist und sich vergewissern, dass „No Smoking“-Schilder eingeschaltet sind.
Die Passagiere anweisen, ihre Sicherheitsgurte zu lösen und sicherstellen, dass das „Fasten Seat Belt“-Zeichen ausgeschaltet ist.
Überprüfen, dass alle Notausgänge frei von Hindernissen sind.
Sicherstellen, dass alle „Exit“-Zeichen beleuchtet sind.
Sicherstellen, dass Bodendienste wie Reinigung oder Catering keine Gefahr darstellen oder die Evakuierung behindern könnten.

Enttanken

Es gibt verschiedene Gründe, weswegen ein Flugzeug wieder enttankt werden könnte. Ein Grund davon ist, wenn es vergessen wird, spezielle Enteisungsflüssigkeit in den Kraftstoff zu geben.
Jede Art von Turbinenkraftstoff enthält gelöstes Wasser, das ohne Weiteres nicht entnommen werden kann. Wenn das Flugzeug auf die Reiseflughöhe steigt, kühlt sich der Kraftstoff ab und seine Fähigkeit, das gelöste Wasser weiter zu halten, verringert sich. Ein Teil des gelösten Wassers wird getrennt und kann unter niedrigen Temperaturen Eiskristalle bilden oder als stark gekühlte Flüssigkeit erhalten bleiben. Wenn dieses Wasser auf einen Schlauch oder einen Filter trifft, kann es schnell gefrieren und diese Leitung blockieren. Daher werden dem Kraftstoff spezielle Zusätze beigemischt, die vor dem Einfrieren schützen.
Ein anderer Grund ist übermäßige Betankung davor. Der benötigte Treibstoff für jede Phase des Fluges und seines Bodenaufenthaltes wird mittels komplizierter computergestützter Verfahren ausgerechnet. Die Menge des Kraftstoffes steht im direkten Zusammenhang mit dem Gesamtgewicht des Flugzeuges und hat damit einen unmittelbaren Einfluss auf seine aerodynamischen Eigenschaften. Wird zu viel Kraftstoff in die Tanks gefüllt, kann diese sensible Rechnung aus dem Gleichgewicht geraten und somit die gesamte Flugvorbereitung sowie Flugplanung unbrauchbar machen. Jede Abweichung vom genehmigten Flugplan bedeutet eine potenzielle Gefahr.
Der entnommene Kraftstoff wird in der kommerziellen Luftfahrt in der Regel nicht erneut benutzt und muss entsorgt werden.

Links

Siehe auch