Luftbetankung

Luftbetankung bezeichnet die Übergabe von Treibstoff von einem Flugzeug zu einem anderen Flugzeug oder Hubschrauber während des Fluges. Dies erlaubt dem betankten Flugzeug, länger in der Luft zu bleiben und damit seine Reichweite zu vergrößern, sowie mehr Nutzlast zu tragen. Üblicherweise ist das Flugzeug, das den Treibstoff zur Verfügung stellt, ein speziell für diese Aufgabe entwickeltes Tankflugzeug. Eine Druckbetankung ermöglicht einen Volumenstrom von mehr als 3000 Liter pro Minute.

Geschichte und Entwicklung

Erste Luftbetankung 1923 in den USA

Bereits in den Anfängen der Luftfahrt versuchten zwei Luftfahrtpioniere 1912 durch Weitergabe von Benzinkanistern eine Nachbetankung während des Fluges zu ermöglichen. 1917 versuchte eine britische Marinefliegereinheit in Felixstowe mit einem Schlauchsystem Kraftstoff von einem Flugboot in ein anderes zu pumpen.

Der erste belegte erfolgreiche Versuch fand am 27. Juni 1923 statt. Die Piloten Lowell H. Smith und John P. Richter, beide Angehörige des United States Army Air Service, starteten von Rockwell Flugfeld in San Diego mit einer de Havilland D.H.4, in deren Rumpf sie einen Zusatztank und einen trichterförmigen Tankstutzen eingebaut hatten. Eine de Havilland D.H.4B-1, die von den Piloten Virgil Hine und Frank Seifert geflogen wurde, hatte einen zusätzlichen Tank, der 500 Liter fasste. Über eine Falltür ließ die Besatzung dieses Flugzeugs an einem Stahlseil einen metallverstärkten Schlauch mit einem Schnellverschluss ab. Die Besatzung des Empfängerflugzeugs musste sich das Schlauchende greifen, ihn in den Tankstutzen einführen und den Schnellverschluss öffnen. Sobald der Kraftstoff im Tankstutzen hochstieg, mussten sie die Zufuhr unterbrechen.

Am 27. August 1923 gelang es der gleichen Mannschaft, das Empfängerflugzeug mit fünf Tankmanövern 37 Stunden und 15 Minuten lang in der Luft zu halten. Die Fliegergruppe der US-Armee beschäftigte sich weiter mit den Möglichkeiten der Luftbetankung. 1928 plante sie einen Dauerflugrekord aufzustellen. Auf dem Stützpunkt Middletown in Pennsylvania wurde die Fokker C-2 mit der Seriennummer 28-120 mit zusätzlichen Rumpftanks und einer Empfängerausrüstung zum Empfängerflugzeug umgebaut. Dazu gehörte ein Cockpit hinter den Tragflächen mit einem großen Trichterstutzen und einer Fangleine zum Auffangen des Tankschlauchs. Die Piloten Ross G. Hoyt und Rudy C. Strickland sowie Odas Moon und Joseph G. Hopkins flogen die Tankflugzeuge RP-1 und RP-2 vom Typ Douglas C-1. Die Abkürzung RP steht für Refuelling Plane. Irvin A. Woodring und Andrew F. Salter flogen als Bordmechaniker mit. Die Empfängermaschine, die den Namen Question Mark trug, hatte Carl Spaatz, Ira C. Eaker, Pete Quesada, Harry Halverson und R. W. Hose als Besatzung.

Am 1. Januar 1929 startete die Question Mark um 7:27 Uhr vom Flughafen in Los Angeles und wurde 8:15 Uhr zum ersten Mal aufgetankt. Trotz schlechter Witterungsbedingungen flog sie ohne Probleme weiter. Die Rendezvous-Manöver in der Nacht erwiesen sich als sehr gefährlich, da die Piloten der US-Army noch nicht für Blindflug trainiert hatten. Aufgrund des schlechten Wetters wurde die Operation nach Imperial Valley verlegt. Nachdem dreiundvierzig Mal Kraftstoff, Nahrungsmittel, Getränke, Öl, Batterien und sogar Post übergeben worden waren, landete die Question Mark, nachdem sie fast 151 Stunden ununterbrochen in der Luft gewesen war, am 7. Januar 1929 um 13:50 Uhr. Die Besatzung erhielt dafür das Flying Cross. Die Tankerbesatzungen bekamen allerdings nur Dankschreiben.

Dieser Rekord hielt nicht lange. 1930 blieben die Gebrüder Hunter 553 Stunden in der Luft. Am 4. Juni 1935 starteten Algene und Fred Key mit einer Curtiss Robin. Sie landeten am 1. Juli 1935. Der Rekord betrug 653 Stunden und 33 Minuten.

Der Brite Alan Cobham beschäftigte sich seit 1930 mit der Luftbetankung. Er nahm Kontakt mit dem amerikanischen Fliegerleutnant Richard Atcherley auf, der ein System entwickelt hatte, bei dem ein beschwertes Kabel vom Tankflugzeug nachgeschleppt und vom Empfängerflugzeug ein Fanghaken abgeschossen wurde. Auf Grundlage dieser patentierten Lösung gründete Cobham 1934 die Flight Refuelling Ltd. 1935 führte die Royal Air Force eine erfolgreiche Luftbetankung einer Hawker Hart durch eine Westland Wallace vor.

Luftbetankung bei der Deutschen Forschungsanstalt für Segelflug

Den Grundstein für die Luftbetankung im heutigen Sinne legten die Forschungen von Felix Kracht bei der 1933 gegründeten Deutschen Forschungsanstalt für Segelflug (DFS) unter ihrem Leiter Walter Georgii. Zunächst hatte Kracht einen reinen Koppelmechanismus entwickelt. Diese Mechanik befand sich am Ende eines rund 80 Meter langen Schleppseils, das mit einer Winde im Flug vom Heck einer Schleppmaschine ausgefahren werden konnte. Die Erprobungen und ständigen Weiterentwicklungen liefen so erfolgreich, dass man die zu schleppende Maschine aus dem Seilschlepp in den Kurzschlepp und zuletzt auch in den Starrschlepp nehmen konnte. Aus diesen Entwicklungen wurden nun die Möglichkeit einer Luftbetankung abgeleitet. Die erste erfolgreiche Luftbetankung mit einem ansteuerbaren Tankgeschirr wurde 1943 geflogen. Bei diesem Erstflug diente eine umgebaute viermotorige Junkers Ju 90 V-7 als Tankflugzeug, die von einer Focke-Wulf Fw 58 angesteuert werden musste. Weitere erfolgreiche Versuche folgten unter anderem in Böhmen mit einer sechsmotorigen Junkers Ju 390 V-1 und Frankreich. Im Juli 1944 wurde das Programm aufgrund von Treibstoffmangel eingestellt.

Gegenwart

Heutige Tankflugzeuge verwenden spezielle Ausrüstung, um eine sichere Betankung selbst bei den höheren Mindestgeschwindigkeiten moderner Strahlflugzeuge zu ermöglichen.

Mittlerweile wird auch die Luftbetankung mittels unbemannten Luftfahrzeugen erprobt, so beispielsweise im US-amerikanischen KQ-4-Programm.

Luftbetankungs-Systeme

Betankung einer F-22 durch eine KC-135 mit einem Ausleger.

Luftbetankung einer S-3 Viking durch eine andere S-3 Viking, der Fangtrichter ist gut zu sehen.

Die Tanksonde eines AgustaWestland EH101

Luftbetankung eines HH-60 Pave Hawk durch eine HC-130P

Die zwei grundsätzlichen Herangehensweisen zur Herstellung der Verbindung zwischen den beiden Flugzeugen sind heute das Ausleger-System und das System Sonde und Fangtrichter.

Ausleger-System

Der Ausleger ist ein langes, innerhalb enger Grenzen horizontal und vertikal bewegliches Rohr, das üblicherweise am Heck des Tankflugzeugs angebracht ist (gut zu erkennen auf dem Bild rechts). Er hat oft ein teleskopierbares Ende, ein Ventil am Ende, um den Treibstofffluss zu regeln, und kleine Flügel, die abhängig vom Design auch als ruddervators (englisches Kunstwort aus „Rudder“ und „Elevator“) bezeichnet werden (im Bild unten als „V“ sichtbar). Mit ihnen kann der Ausleger regelrecht ins Ziel, die Betankungsöffnung des Empfängers, „geflogen“ werden. Diese Betankungsöffnung befindet sich oben auf dem Flugzeug auf seiner Längsachse und entweder hinter oder kurz vor dem Cockpit. Die Betankungsöffnung ist mit den Treibstofftanks verbunden und hat ein Ventil, das den Treibstoff im Tank sowie Staub und Fremdkörper fernhält. Das Ende des Auslegers passt in diese Öffnung.

Während einer Betankungsoperation hält das Tankflugzeug Höhe und Geschwindigkeit konstant, und der Treibstoffempfänger nimmt eine Standardposition hinter und unter dem Tankflugzeug ein. Moderne Tanker haben Scheinwerfer, die den Bereich außerhalb dieses Punktes ausleuchten. Der Pilot muss also nachts den dunklen Punkt anfliegen und kann seine Fluglage entsprechend korrigieren, wenn er in den hellen Bereich fliegt. Sobald er in Position ist, fliegt der Pilot mit dem Tanker in Formation (dies kann durch Turbulenzen erschwert werden). Das Besatzungsmitglied, das den Ausleger (i. engl. „Boom“) steuert, der Boomer bzw. Boom Operator (in der USAF meist im Range eines Sergeants), entriegelt dann den Ausleger aus seiner Ruheposition und lenkt ihn auf die Tanköffnung zu, indem er ihn mit den angebrachten Flügeln ins Ziel „fliegt“. Das teleskopierbare Ende wird anschließend hydraulisch ausgefahren, bis das Ende in die Tanköffnung trifft. Im Erfolgsfall wird zwischen Tank- und Empfängerflugzeug ein Stromkreis geschlossen, der die beiden Ventile im Ausleger und dem Tank öffnen lässt, und Pumpen an Bord des Tankflugzeugs pumpen Treibstoff durch den Ausleger und die Tanköffnung in das Empfängerflugzeug (einige Tankflugzeugtypen verwenden möglicherweise reine Schwerkraftbetankung). Sobald beide Flugzeuge verbunden sind, zeigen zusätzliche Lichter dem Piloten, ob er in eine Richtung driftet. Dies wird durch Schalter im Ausleger geregelt. Sobald der Betankungsvorgang abgeschlossen ist, werden die Ventile automatisch geschlossen und der Ausleger wird automatisch zurückgezogen.

Sonde und Fangtrichter

Der Fangtrichter, manchmal auch als Korb bezeichnet, ähnelt einem Federball ohne Federn. An seinem schmalen Ende, das in Flugrichtung zeigt, befindet sich ein Ventil. Von dort führt ein flexibler Schlauch zum Tankflugzeug (Er ist auf dem Bild rechts zu erkennen, wo der Flügel der Harrier am Rumpf anschließt). Das Empfängerflugzeug ist mit einer Sonde, einer Art nach vorne gerichtetem Rohr, ausgestattet. Diese ist entweder starr befestigt oder, zwecks besserer Aerodynamik, für den normalen Flugbetrieb einziehbar.

Während des Betankungsvorganges fliegt das Tankflugzeug konstant geradeaus, der Fangtrichter wird an seinem Schlauch hinter dem Tanker hergeschleppt und befindet sich so unterhalb des Rumpfes. Der Trichter ist nicht direkt steuerbar, wie dies bei einem Ausleger der Fall ist, sondern es sind nur geringfügige Bewegungen durch Kursänderungen des Tankers möglich. Deshalb muss der Pilot des Empfängerflugzeugs dieses so steuern, dass die Sonde in den Korb gelangt. Ist dies erreicht, wird durch den Windzug am Korb die Verbindung zwischen Sondenspitze und Ventil hergestellt. Das Ventil öffnet sich und das Pumpen von Treibstoff kann beginnen. Das zu betankende Flugzeug muss nun seine Position zum Tanker so lange beibehalten, bis der Tankvorgang beendet ist. Danach verringert der Pilot des soeben betankten Flugzeuges seine Geschwindigkeit und die Sonde trennt sich vom Trichter.

Einige mit Auslegern ausgerüstete Tanker sind mit speziellen Schläuchen ausgestattet, die an der Spitze des Auslegers angebracht werden können. Dies ermöglicht es, auch Flugzeuge mit Sonden aufzutanken.

Eine weitere Ausrüstungsvariante ist die Kombination sowohl mit einem Ausleger als auch mit einem oder mehreren Fangtrichtersystemen.

Es gibt auch Hubschrauber, die mit Sonden zur Luftbetankung ausgestattet sind (z. B. MH-53, MH-47, MH-60 und EH-101).

Strategische und taktische Implikationen

Strategische Überlegungen

Die frühe Entwicklung der Boeing KC-97 und Boeing KC-135 war durch den Bedarf der USA angeregt worden, Flotten aus strategischen Bombern des Strategic Air Command (SAC) der Typen Boeing B-47 und Boeing B-52 während des Kalten Krieges in der Luft zu halten. Damit wollte man die Fähigkeit zum Zweitschlag im Falle eines Angriffs aufrechterhalten, oder man wollte – wenn dies nötig sein sollte – in der Lage sein, den Erstschlag gegen die UdSSR zu führen. Die Bomber kreisten über ihren zugewiesenen Positionen, von denen aus sie in den sowjetischen Luftraum eindringen sollten, wenn sie den Befehl dazu erhielten. Die Tanker sorgten dafür, dass die Tanks der Bomber immer gefüllt waren, um eine Staffel 24 Stunden in der Luft zu halten, so dass sie stets ihre Ziele in der Sowjetunion erreichen konnte. Ein Erstschlag gegen die Basen der Bomber konnte so einen Zweitschlag der USA nicht verhindern. Berühmte Beispiele für diese Betankungs-Praxis finden sich im Vorspann des Films Dr. Seltsam oder: Wie ich lernte, die Bombe zu lieben (ein fiktionaler Film, aber die Szenen zeigen echte B-52-Betankungsmanöver) bzw. im Film A Gathering Of Eagles (dt. Titel Der Kommodore), der 1963 in den USA erschien und fast dokumentarisch den Alltag in einer Einheit des SAC beschreibt.

Ein Nebenprodukt dieser Entwicklung und dem Bau großer Stückzahlen von Tankflugzeugen war die Möglichkeit, auch Transportflugzeuge, Kampfjets und Bodenangriffs-Flugzeuge auftanken und sie so zu entfernten Schauplätzen bringen zu können. Dies wurde häufig während des Vietnamkriegs praktiziert, als viele Flugzeuge die transozeanischen Entfernungen – selbst mit Zwischenlandungen auf Basen in Hawaii und Okinawa – nicht ohne Luftbetankung hätten bewältigen können. Zusätzlich zum Selbsttransport der Flugzeuge konnten diese natürlich auch Material, Nachschub und Soldaten nach Vietnam bringen, ohne zum Tanken landen zu müssen.

Taktische Überlegungen

Die Möglichkeit zum Tanken nach dem Start bringt zwei wesentliche taktische Vorteile mit sich. Einerseits ermöglicht es Kampfjets, Angriffsflugzeugen und Bombern, Ziele zu erreichen, die normalerweise außerhalb der Reichweite liegen, und Patrouillen-Flugzeugen, länger in der Luft zu bleiben. Andererseits kommt hinzu, dass das maximale Abfluggewicht eines Flugzeugs generell geringer ist als das maximale Gewicht, mit dem es in der Luft bleiben kann. Dies erlaubt einem Flugzeug, nur mit einer teilweisen Treibstoffzuladung zu starten und dafür mehr Nutzlast zu tragen. Nachdem es Einsatzhöhe erreicht hat, können die Tanks von einem Tanker aufgefüllt werden, und das Flugzeug erreicht dort sein maximales Fluggewicht und damit von dort eine hohe Reichweite.

Klassifizierung der Tankflugzeuge nach Tanksystem, Abmessung und Produktion

Flugzeugtyp	Tanksystem	Einsatzzeit	Produktionszeit	Länge in m (von–bis)	Spannweite in m (von–bis)	Stückzahl Produktion (bis Mitte 2008)	Stückzahl einsatzfähig (Mitte 2008)	Land	Bild
Airbus A310-300 MRTT / CC-150 Polaris	Sonde, Fangtrichter	aktuell	2000–	m	m	+		Deutschland Deutschland/europäisches Konsortium
A330-200 MRTT/FSTA KC-30 / KC-45	Sonde, Fangtrichter, Ausleger	aktuell	2006–	m	m	+		Deutschland Deutschland/europäisches Konsortium
Boeing KB-29 M	Sonde, Fangtrichter	historisch	1949–1951 (ca.)	m	m		–	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten	KB-29
Boeing KB-29 R/P (Umbauten der Boeing B-29)	Ausleger	historisch	1949–1951 (ca.)	m	m		–	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Boeing KB-50 (Variante der Boeing B-29)	Sonde, Fangtrichter	historisch	1947–1953 (ca.)	m	m		–	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Boeing KC-97	Ausleger	historisch	Anfang 1950er	m	m		1	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Boeing KC-135 Stratotanker	Ausleger; auch Fangtrichter-Adapter	aktuell	1954–1991	m	m			Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Boeing 747-100 KC-33 (für die Iranische Luftwaffe)	Sonde, Fangtrichter	aktuell	1970er	m	m			Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Grumman KA-6 (Umbauten der A-6A/E)	Sonde, Fangtrichter	historisch	1962–1990	m	/10 m	(ca.)	–	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Handley Page Victor B.1A/K.2P/BK.1/K.2 (Variante der H.P.80)	Sonde, Fangtrichter	historisch	1952–1963 (ca.)	m	m	(ca.)	–	Vereinigtes Konigreich Vereinigtes Königreich
Iljuschin Il-78MK „Midas“	Sonde, Fangtrichter	aktuell	1984–1992, 2005–	m	m	(ca.)	26	Russland Russland (frühere Sowjetunion Sowjetunion)
Lockheed HC-130 und KC-130 (Varianten der C-130)	Sonde, Fangtrichter	aktuell	Mitte der 1950er–	m	m	(ca.)	(ca.)	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Lockheed L-1011-KC1, -K1 (Umbauten für Royal Air Force)	Sonde, Fangtrichter	aktuell	1980er	m	m			Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
McDonnell Douglas KC-10 „Extender“	Ausleger, auch einziehbarer Schlauch mit Fangtrichter	aktuell	1979–1990	m	m			Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Vickers 667 Valiant Type 733/758 K	Sonde, Fangtrichter	historisch	1952–1957	m	m		–	Vereinigtes Konigreich Vereinigtes Königreich
Vickers VC10 K / SuperVC10 K (Umrüstungen)	Sonde, Fangtrichter	aktuell	1962–1970, 1978–Mitte 1990er (ca.)	m	m	+ (?)		Vereinigtes Konigreich Vereinigtes Königreich

Praktische Aspekte

Operator bei einer Luftbetankung

Tankflugzeuge für Luftbetankung sind meistens als kombinierte Fracht- und Tankflugzeuge konzipiert. Streng genommen handelt es sich meistens um Frachtflugzeuge mit den technischen Einrichtungen zur Luftbetankung. Beispielsweise ist in der Spezifikation für den KC-45 kein zusätzlicher Tank gegenüber dem Airbus A330-200 vorgesehen. Bei Tankflugzeugen wird einfach vollgetankt, was in der kommerziellen Luftfahrt eher selten vorkommt. Dabei werden die Standard-Tanks benutzt, die sich in den Tragflächen, in den Leitwerken und am Boden des Rumpfes befinden.

Die Gesamtkapazität eines Tankflugzeugs ist stark von dessen Größe abhängig. Exemplarisch sei der KC-45 genannt, der Kerosin mit einer Masse von 111 Tonnen tanken kann. Diese kann er zum größten Teil spenden, wenn die Luftbetankung in der Nähe seines eigenen Start-Flughafens stattfindet, oder entsprechend weniger, wenn der Tanker zunächst größere Strecken zum Tank-Schauplatz fliegen muss.

Das Hin-und-her-Schwappen des Treibstoffes wird bei Tankflugzeugen – genauso wie bei kommerziellen Flugzeugen und Schiffen – mit Hilfe von Schlingerwänden (Schwallblechen) vermieden. Das sind halbhohe Wände im Tank, die von oben herabreichen und den Tank somit in Abteilungen teilen, ohne den Abfluss am Boden zu behindern.

Die Größe der Besatzung in einem Tankflugzeug variiert zwischen drei und mehr. Auf jeden Fall sind der Pilot und Copilot an Bord. Bei älteren Flugzeugen kommt noch der Bordingenieur dazu. Für die Betankung sind ein oder mehrere Spezialisten für die Bedienung und Steuerung des Auslegers an Bord, und wenn Fracht mit an Bord ist, dann in der Regel auch noch der Lademeister. In Zukunft sollen die Menschen zur Bedienung der Betankungseinrichtungen eingespart werden und der Vorgang vollautomatisch ablaufen.

Im Normalbetrieb der Luftbetankung stellt die Technik sicher, dass nur dann Kerosin fließt, wenn die Verbindung (Schlauch oder Ausleger) sicher und dicht geschlossen ist. Damit sollte eine Umweltbelastung ausgeschlossen sein. Selbst wenn die Luftbetankung nicht erfolgreich sein sollte, muss sichergestellt sein, dass, wie beim Fuel Dumping, der größte Teil des Kerosins noch auf dem Weg nach unten verdunstet und damit für die Menschen am Boden ungefährlich ist.

Für das Landen mit vollem Tank gilt das Gleiche wie für die entsprechende zivile Variante. Nochmals am Beispiel: Ein Airbus A330 hat ein zugelassenes maximales Startgewicht von 238 t, das maximale Landegewicht ist aber nur 182 t. War das Flugzeug beim Start voll beladen bzw. voll betankt, so muss die Differenz von 56 t entweder durch entsprechend langes Fliegen verbraucht, an andere Flugzeuge abgegeben oder im Notfall vor der Landung abgelassen werden.

Im Rahmen der Operation Black Buck während des Falklandkriegs im Jahr 1982 bombardierten Avro 698 Vulcan Bomber von Ascension aus den 6250 km entfernten Flugplatz von Port Stanley. Möglich wurden die dafür nötigen Flüge über teilweise mehr als 13'000 km durch ein sehr aufwändiges Verfahren von mehrfachen Luftbetankungen, insbesondere auch der Tankflugzeuge selber.

Luftbetankungsbehälter

Zahlreiche Kampfflugzeuge können durch Anbau eines Luftbetankungsbehälters ebenfalls als Tankflugzeug eingesetzt werden, z. B. Tornado, F/A-18E/F, A-4, S-3, SU-24, MiG-29.

Luftbewaffnung

Luftbewaffnung ist ein neues, theoretisches Konzept zur Wiederbewaffnung von Kampfflugzeugen während des Fluges. Ein Frachtflugzeug soll mit einem speziellen Auslegersystem, das vom Heck ausgefahren wird, Bomben und Raketen an die Halterungen der Kampfflugzeuge hängen. Auf diese Art wären mehrere Angriffe ohne Rückkehr und Landung zur Wiederbewaffnung möglich. Die US Air Force und das israelische Unternehmen Far Technologies haben im Jahr 2003 entsprechende Überlegungen zum Patent angemeldet. Die praktische Umsetzung liegt derzeit noch in weiter Ferne. Unter anderem müssen ein Roboter-Arm für das Frachtflugzeug und neue robuste Aufhängungs-Mechanismen für das zu bewaffnende Flugzeug entwickelt werden.

Siehe auch

• Liste von Flugzeugtypen

Literatur

• Horst Lommel: Vom Höhenaufklärer bis zum Raumgleiter 1935–1945, Geheimprojekte der DFS. Motorbuch, Stuttgart 2000, ISBN 3-613-02072-6.

Weblinks

Commons: Luftbetankung – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

• Aerial Refueling Systems Advisory Group (ARSAG International), Militärberater aus 15 Nationen (englisch)
• airpower.at: Der Tanker-Krieg (die erste Seite enthält technische Details)