Flugschreiber

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David Warren, Erfinder des Flugschreibers, mit einem Prototypen

Flugschreiber (umgangssprachlich als Black Box bezeichnet) sind an Bord von Flugzeugen mitgeführte Aufzeichnungsgeräte, die relevante Flug- und Flugzeugparameter während eines Fluges mit einer Zeitachse speichern und aus Flugdatenschreiber und Stimmenrekorder bestehen. Sie bieten nach einem Flugunfall eine zusätzliche Möglichkeit, anhand wichtiger Ereignisse und Parameter das Verhalten des Luftfahrzeugs und der Besatzung sowie den Unfallhergang nachzuvollziehen. Die Speicherung und die Konstruktion sind darauf ausgelegt, hohe Aufprallgeschwindigkeiten, hohe Temperaturen und hohen Wasserdruck bei Flugzeugunfällen über Land und über Wasser zu überstehen.

Technik[Bearbeiten]

Ansicht und Kennzeichnung

Es gibt zwei Arten von Flugschreibern (oder Flug-Rekordern) – die Flug-Daten-Rekorder (vom englischen flight data recorder, kurz FDR), auch Flugdatenschreiber genannt, und der Stimmenrekorder (englisch cockpit voice recorder, kurz CVR). Es können auch beide Geräte in einem Cockpit Voice and Data Recorder (CVDR) vereinigt sein.

Die Geräte sind heute meist in der Mitte oder im Heck der Maschine eingebaut, die erfahrungsgemäß bei einem Unfall am wenigsten zerstört werden. Heutige Modelle sind jeweils etwa so groß wie ein Schuhkarton, in auffälligem Leuchtorange gefärbt und mit ebenso auffälligen Beschriftungen "FLIGHT RECORDER DO NOT OPEN" auf einer Seite auf Englisch und auf der anderen auf Französisch "ENREGISTREUR DE VOL NE PAS OUVRIR" versehen, mindestens bis zu 6.000 Meter wasserdicht und haben eine Schutzvorrichtung, welche die Aufzeichnungen vor mechanischer Belastung und vor Feuer mit Temperaturen von mehr als 1.000 °C (30 Min.) schützt. Die Gerätespezifikationen sind in den Standardisierungrichtlinien Elektronik in der Luftfahrt der European Organization for Civil Aviation Equipment im Dokument EUROCAE ED-112 (Minimum Operational Performance Specification for Crash Protected Airborne Recorder Systems) festgelegt. EUROCAE ist die europäische Entsprechung zur US-amerikanischen RTCA, die beide eng zusammenarbeiten.

Unterwasserortung[Bearbeiten]

Unterwasser-Ortungsbake

Zur Unterstützung bei der Suche nach im Wasser versunkenen Recordern wird jeder Flugschreiber (CVR und FDR) mit einem eigenen Unterwasser-Peilsender (englisch underwater locator beacon, kurz ULB) ausgestattet. Diese Unterwasser-Ortungsbake (englisch pinger) schaltet sich ein, wenn sie mit Wasser (Süß- oder Meerwasser) in Berührung kommt und sendet dann ein periodisches Ultraschall-Signal auf einer Frequenz von 37,5 kHz. Dieser „ping“ ist zehn Millisekunden lang und wird pro Sekunde einmal gesendet. Damit soll das Signal vom sonst üblichen Frequenzspektrum im Meer unterscheidbar sein - also dem allgemeinen Lärm unter Wasser, der durch Tiere, Schiffe oder Wellenbewegungen verursacht wird. Der Schalldruckpegel am Sender liegt bei 160 Dezibel. Dadurch ist das Signal bei ungehinderter Abstrahlung typischerweise in einem Umkreis von 2 km bei einer angegebenen maximalen Tiefe von 14.000 Fuß (ca 4.250 Meter) registrierbar. Die Signalsuche erfolgt mit einem speziellen Empfänger in einer Schleppsonde (engl. Towed Pinger Locator) ungefähr 2 km über dem Meeresboden. Die ULB-Einheit wird durch eine eigene Lithiumbatterie mit einer Mindesthaltbarkeit von sechs Jahren versorgt und hat ausreichend Kapazität, um mindestens 30 Tage lang den Sendebetrieb aufrechtzuerhalten.[1] Neuere ULBs haben eine garantierte Sendedauer von 90 Tagen.[2]

Flugdatenschreiber[Bearbeiten]

Ein geöffneter moderner Flugdaten- schreiber (SSFDR, Typ Fairchild F 1000 von L-3 Aviation Recorders, früher Loral Data Systems). Die Halbleiterspeicher befinden sich in dem besonders gepanzertem Gehäuse links. Die Leiterplatten rechts dienen der Signalaufbereitung bzw. zur Stromversorgung.

Der Flugdatenschreiber (englisch flight data recorder, FDR) bzw. auch digitale Flugdatenschreiber (englisch digital flight data recorder, DFDR) zeichnet je nach Technik einige wenige bis über hundert Flugparameter wie Höhe, Geschwindigkeit, Kurs, Neigungswinkel der Maschine, Ruder- und Klappenstellungen sowie Triebwerksparameter auf. Dazu werden diverse Speichermedien genutzt. In den frühen FDR war dies eine Metallfolie aus Inconel, einer hitzebeständigen Nickelbasislegierung.[3] Die Inconel-Folien mussten regelmäßig gewechselt werden, da sie nur einmal beschrieben werden konnten. Ein solcher FDR zeichnete z. B. diese vier Parameter auf: barometrische Höhe, Fluggeschwindigkeit relativ zur Luft (Airspeed), Kompass-Steuerkurs sowie Steig- oder Sinkrate (dazu siehe auch: Variometer). Die Aufzeichnungszeit der 200 Fuß (rund 61 Meter) langen Speicherfolie betrug 400 Stunden.[4] Später kam die Aufzeichnung auf Magnetband, das mehr Parameter registrieren konnte, wobei in einer Endlosschleife die ältesten Datensätze überschrieben wurden.[5] In den seit den 1990er Jahren üblichen SSFDR (Solid state flight data recorder) befinden sich Halbleiterspeicher ähnlich einer Solid-State-Drive, in denen ebenfalls die jeweils ältesten Datensätze wieder gelöscht werden. Die Speicherchips sind in einem besonders gesichertem Gehäuse gegen Umwelteinflüsse geschützt untergebracht.[6] Die einzelnen Parameter sind im EUROCAE-Dokument ED 112 aufgeführt. Der erste Flugunfall, bei dem ein FDR zur Ermittlung der Ursache eine Rolle spielte, war die Flugzeugkollision von New York City vom 16. Dezember 1960.

Stimmenrekorder[Bearbeiten]

Ein älterer Stimmenrekorder (Fairchild A100) mit Magnetbandaufzeichnung.

Der Stimmenrekorder (engl. Cockpit Voice Recorder, CVR) zeichnet fortlaufend die letzten 30 bis 120[7] Minuten in einer Endlosschleife auf. Die Aufzeichnung muss automatisch beginnen, bevor sich das Flugzeug mit eigener Motorleistung fortbewegt, und ohne Unterbrechung dauern, bis die Piloten das Flugzeug verlassen. Dabei werden Daten bezogen auf eine Zeitskala auf einem Magnetband oder einem Halbleiterspeicher, je nach Ausführung, gespeichert.[8]

Cockpit Voice Recorder (CVR) zeichnen in der Regel den gesamten Sprechfunkverkehr vom oder zum Cockpit, die im Cockpit entstehenden Hintergrundgeräusche (von Schaltern und Hebeln) sowie ohne Unterbrechung alle Signale von jedem benutzten Mikrofon, ob am Kopfhörer angebaut oder bei Notfällen auch über das Maskenmikrofon, die Gespräche der Flugbesatzungsmitglieder im Cockpit, die über die Gegensprechanlagen geführt werden, andere Signale zur Identifizierung der Navigationsgeräte und der Anflughilfen, sowie akustische Störmeldungen, die über den Kopfhörer oder den Lautsprecher übertragen werden, auf. Auch die Ansagen der Flugbesatzungsmitglieder im Cockpit, die über die Kabinen-Lautsprecheranlage in den Passagierbereich erfolgen, werden gespeichert.

Der Stimmenrekorder spielt oft eine entscheidende Rolle, wenn es um Fehler der Besatzung als Ursache eines Flugunfalls geht. So kann zum Beispiel auch herausgefunden werden, ob Alarmfunktionen aktiv waren oder nicht funktionierten, und eine Spektralanalyse der Hintergrundgeräusche kann Hinweise auf die Triebwerksfunktion liefern.

Telemetrie[Bearbeiten]

Die Absturzursache von Air-France-Flug 447 im Juni 2009 konnte längere Zeit nicht endgültig geklärt werden, da Flugdatenschreiber und Stimmenrecorder erst Anfang Mai 2011 gefunden wurden. Airbus begann bereits vor dem Auffinden der Flugschreiber mit der Entwicklung eines Flugschreibers auf Basis der Telemetrie. Dabei werden die Daten vom Flugzeug per Funk über Satellit zu einer Bodenstation übertragen. Die Bombardier CSeries sollen die ersten Flugzeuge sein, die mit dieser Technologie ausgestattet werden.[9]

Auswertung[Bearbeiten]

Bekannte Untersuchungsinstitutionen, die Flugschreiber auswerten können, sind:

Abgrenzung[Bearbeiten]

  • ACARS liefert Live-Daten aus großen Flugzeugen via Funk oder Satelliten an Bodenstationen, allerdings müssen diese Meldungen im Flug i.d.R. von der Besatzung manuell verschickt werden und sie enthalten nur sehr wenige Daten. Beim AF 447 konnten die ACARS-Daten bereits ausgewertet werden, während noch nach dem Flugschreiber gesucht wurde.
  • Engine-Condition-Monitoring (ECM) sendet in regelmäßigen Abständen Triebswerksdaten zu den Herstellern. Beim Flug MH 370 gaben die ECM-Daten erste Hinweise, dass das Unglücksflugzeug länger geflogen sein musste, als zunächst angenommen.[10]
  • MODE-S Transponder liefern Kennzeichen und Höhe des Flugzeugs, allerdings nur, wenn diese Daten von einer Bodenstation abgefragt werden.
  • ADS-B liefert unter anderem die GPS-Position, Höhe und das Flugzeugkennzeichen, reicht aber nur etwa 370 km weit.

Hersteller[Bearbeiten]

Einer der führenden Hersteller von Flugdatenschreibern und Stimmenrekordern ist L-3 Aviation Recorders in Sarasota (Florida), der zum US-Konzern L-3 Communications gehört.[11] Das Unternehmen liefert unter anderem Geräte für den Airbus A350.[12]

Weitere Anbieter sind Hamilton Sundstrand (seit 2012 Teil von UTC Aerospace Systems),[13] die unter anderem Flugdatenschreiber für Boeing und McDonnell Douglas (seit 1997 Teil der Boeing Company) herstellen, Honeywell Aerospace[14] (bis 1999 Allied Signal) sowie Universal Avionics.[15] Flugschreiber kosten zwischen 10.000 und 15.000 US-Dollar.[16]

Geschichte[Bearbeiten]

Sowjetischer Flugdatenschreiber (vermutlich frühe 1960er Jahre)
(Aufzeichnung von Flughöhe und Geschwindigkeit auf Papier)
In diesem Artikel oder Abschnitt fehlen folgende wichtige Informationen: technische Probleme von Flugschreibern (Fehlfunktionen), bspw. Air-Transat-Flug 236 (Fehlerursache, S. 36), Swissair-Flug 111
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Erfinder des Flugschreibers ist der australische Luftfahrttechniker David Warren von den Aeronautical Research Laboratories of Australia. Er war als Ermittler an der Untersuchung einer zunächst völlig rätselhaften Absturzserie von damals hochmodernen De Havilland "Comet"-Düsenflugzeugen in den Jahren 1953 und 1954 beteiligt, bei der es weder Überlebende noch Augenzeugen gab, die zur Ursache befragt werden konnten. Dr. Warren, der kurz zuvor auf einer Messe das damals neuartige, kompakte Minifon-Miniaturdrahttongerät gesehen hatte, kam auf die Idee, ein Gerät zu entwickeln, das die Gespräche im Cockpit und wichtige Instrumentendaten auf Tonband aufzeichnen und über einen Unfall hinweg sichern könnte, um so den Unfallermittlern wichtige Hinweise zu geben. Noch 1954 verfasste Warren einen Text mit dem Titel “A Device for Assisting Investigation into Aircraft Accidents” (dt. Ein Gerät zur Unterstützung von Flugunfall-Untersuchungen). 1957 stellte Dr. Warren einen Prototyp fertig, der im Flug getestet wurde. Die australischen Flugbehörden zeigten jedoch zunächst kein großes Interesse. Erst 1960 führte ein nie aufgeklärter Absturz einer Fokker Friendship in Queensland, bei dem alle 29 Insassen ums Leben kamen, zu einem Gerichtsverfahren, in dem der Richter alle australischen Fluggesellschaften dazu verpflichtete, ab 1963 sämtliche Flugzeuge mit einem Stimmenrecorder auszustatten. 1967 war Australien das erste Land weltweit, das das Vorhandensein von Stimmenrecorder und Flugschreiber in Flugzeugen vorschrieb. Die Hawker Siddeley Trident war ab 1964 das erste Flugzeugmuster, das serienmäßig mit einem Flugschreiber ausgestattet war.

Erste Flugdatenschreiber zeichneten lediglich die barometrische Höhe und die mittels Staurohr gemessene Fluggeschwindigkeit relativ zur Luft (Airspeed) auf.

Die heutige Mindestausrüstung für Beförderung von Personen und Sachen im gewerblichen Luftverkehr ist in der JAR-OPS 1 und OPS 3 geregelt.

Kritik[Bearbeiten]

Im Zusammenhang mit Flugzeugunglücken in der jüngeren Vergangenheit, etwa dem Verschwinden von MH370 2014 und dem Absturz des Germanwings-Flugs 9525 im Jahr 2015, ist Kritik an der mangelnden Weiterentwicklung der Flugschreiber geäußert worden. Vereinzelt ist davon die Rede, dass dies auf "Bequemlichkeit, Geiz und überbordender Bürokratie"[17] zurückzuführen sei und dass die Möglichkeiten der heutigen Technik bei weitem nicht ausgeschöpft würden.[18]

Sonstiges[Bearbeiten]

Seit Juli 2002 müssen auch bestimmte Schiffe mit einem ähnlichen Gerät ausgestattet sein. Es heißt Voyage Data Recorder. Das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie schreibt dazu auf seiner Homepage:

„Technisch sind diese Schiffsdatenschreiber den Flugdatenschreibern weit überlegen, da sie eine deutlich größere Datenvielfalt speichern. Neben der üblichen Sprachaufzeichnung werden beim VDR auch alle wichtigen Navigations- und Maschinendaten sowie die Darstellung des Radarbildes, das viermal pro Minute aufgezeichnet wird, verlustfrei gespeichert. [...] die „Black Box“ [wird] künftig bei der Rekonstruktion von Seeunfällen eine besondere Bedeutung als verlässliche Datenquelle haben. Sie wird helfen, die Wiederholung begangener Fehler zu vermeiden und die Sicherheit auf Schiffen insgesamt zu erhöhen.[19]

Bilder von Flugschreibern[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Flugschreiber – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Flugschreiber – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Flugschreiber verschollener Boeing: Piepsen aus 4500 Metern Tiefe, Spiegel online am 7. April 2014 (abgerufen am 31. März 2015)
  2. 90-Day Aerospace & Marine Beacons auf radiantpowercorp.com, abgerufen am 28. März 2015
  3. History of Flight Recorders auf web.archive.org, abgerufen am 30. März 2015 (engl.)
  4. The secret sauce of airplanes black box video auf gizmodo.com, abgerufen am 2. April 2015 (video engl.)
  5. Endless Loop 1/4 Inch Magnetic Tape Assembly Bild einer geborgenen Magnetbandeinheit auf tsb.gc.ca, abgerufen am 30. März 2015
  6. siehe hierzu: Flight Data Recorder Factual Report Untersuchung eines Fairchild F 1000 FDR auf atsb.gov.au, abgerufen am 30. März 2015 (pdf, engl.)
  7. Solid-State Cockpit Voice Recorder. FA2100 SSCVR. In: l-3ar.com. L3 Aviation Recorders, S. 1, abgerufen am 26. März 2014 (pdf, englisch).
  8. Flugzeugabsturz - Die Black Box, Süddeutsche.de, 17. Mai 2010
  9. CSeries aims to be first with live 'black box' telemetry vom 2. September 2010
  10. Spiegel-Online Bericht zu ECM-Daten
  11. l-3ar.com
  12. A350 AUF DEM WEG ZUM DESIGN FREEZE
  13. hamiltonsundstrand.com
  14. aerospace.honeywell.com
  15. uasc.com
  16. http://electronics.howstuffworks.com/gadgets/other-gadgets/black-box.htm
  17. Das Prinzip "Blackbox" ist kaputt. auf Rheinische Post vom 1. April 2015, abgerufen am 15. April 2015
  18. Remarks of Tony Tyler at the IATA OPS Conference, Kuala Lumpur auf iata.org vom 1. April 2014, abgerufen am 15. April 2015
  19. Site zuletzt geändert am 21. September 2007 (abgerufen am 1. Juli 2013)