Flugschreiber

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David Warren, Erfinder des Flugschreibers, mit einem Prototyp

Flugschreiber (umgangssprachlich als Black Box bezeichnet) sind an Bord von Flugzeugen mitgeführte Aufzeichnungsgeräte, die während eines Fluges relevante Flugdaten- und Flugzeugparameter sowie akustische Informationen zeitlich zugeordnet speichern.

Es gibt zwei Arten von Flugschreibern: den Flugdatenschreiber (englisch: flight data recorder, kurz FDR), und der Stimmenrekorder (cockpit voice recorder, kurz CVR). Es können auch beide Geräte in einem Cockpit Voice and Data Recorder (CVDR) vereinigt sein.

Nach einem Flugunfall geben sie anhand der gespeicherten Parameter eine zusätzliche Möglichkeit, das Verhalten des Luftfahrzeugs und seiner Besatzung sowie den Unfallhergang nachzuvollziehen. Ihre Konstruktion ist darauf ausgelegt, die Speicherung der Daten auch nach den oft auftretenden hohen Beschleunigungen (Geschwindigkeit beim Aufprall) und Temperaturen sicherzustellen. Die hierfür vorgesehene und besonders stabile Gehäuseeinheit mit dem/den Speicher(n) muss speziell nach Unfällen über Tiefseegebieten längere Zeit auch einem sehr hohen hydrostatischen Druck (Wasserdruck in mWS) standhalten.

Zur schnellen Lokalisierung von ggf. im Wasser versunkenen Geräten besitzt jeder Recorder einen Unterwasser-Peilsender. Im ungünstigsten Fall kann dieser jedoch bei dem Unfall von der Speichereinheit abgetrennt werden, was dann deren Auffinden stark erschwert bzw. unmöglich macht.

Technik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ansicht und Kennzeichnung

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 Standardisierungsrichtlinien 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 | Quelltext bearbeiten]

Unterwasser-Ortungsbake

Jeder Flugschreiber (CVR und FDR) ist mit einem eigenen Unterwasser-Peilsender (englisch underwater locator beacon, kurz ULB, ähnlich einer Notfunkbake) ausgestattet. Dieser Sender (englisch pinger) schaltet sich ein, wenn er mit Wasser (Süß- oder Meerwasser) in Berührung kommt und strahlt dann periodisch ein Ultraschall-Signal mit einer Frequenz von 37,5 kHz ab. Der zehn Millisekunden lange „ping“ 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. 4,3 km) 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 | Quelltext bearbeiten]

Ein geöffneter moderner Flugdatenschreiber (SSFDR, Typ Fairchild F 1000 von L-3 Aviation Recorders, früher Loral Data Systems). Die Flash-Speicher befinden sich in dem besonders gepanzerten Gehäuse links. Die Elektronik auf den Leiterplatten rechts davon dient 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 auf. Die Wichtigsten davon sind Flughöhe (siehe auch: Barometrische Höhenmessung in der Luftfahrt), Fluggeschwindigkeit relativ zur Luft („Airspeed“) und Geschwindigkeit über Grund („Groundspeed“), Kurs, Roll-Nick-Gier-Winkel, Stellungen der Ruder und Auftriebshilfen (Vorflügel/„slats“ und Klappen/„flaps“) sowie diverse Daten der Triebwerke (Motoren, Turboprops, Turbinen) und ggf. des Flight Management Systems (FMS).

Dazu werden unterschiedliche 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 auf der Endlosschleife die ältesten Datensätze überschrieben wurden.[5]

In den seit den 1990er Jahren üblichen SSFDR (Solid state flight data recorder) befinden sich Flash-Speicher (genauer: Flash-EEPROMs), in denen ebenfalls die jeweils ältesten Datensätze überschrieben werden. Die einer Solid-State-Drive ähnlichen Speicherchips sind gegen Umwelteinflüsse geschützt in einem besonders stabilem Gehäuse 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 | Quelltext 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. Dies muss automatisch beginnen, bevor sich das Flugzeug mit eigener Triebwerkleistung fortbewegt, und dauert ohne Unterbrechung an, bis die Piloten das Flugzeug verlassen. Dabei werden die akustischen Signale zeitlich nachvollziehbar je nach Ausführung auf einem Magnetband oder einem Halbleiterspeicher festgehalten.[8]

Cockpit Voice Recorder speichern in der Regel alle wichtigen akustischen Ereignisse an Bord: Den gesamten Sprechfunkverkehr der Cockpitbesatzung – bei Notfällen auch über die Mikrofone in den Sauerstoffmasken der Piloten, Gespräche über die bordeigene(n) Gegensprechanlage(n), Ansagen in den Passagierbereich über die Kabinen-Lautsprecheranlage sowie Gespräche im Cockpit über das/die Cockpitmikrofon/-mikrofone. Letztere können ggf. ebenfalls die Betätigung von Hebeln bzw. Schaltern sowie akustische Signale des Flight Management Systems und der Navigationsgeräte erfassen. Hierzu gehören z. B. während des Landeanflugs die Meldung des Instrumentenlandesystems (ILS) beim Überflug des Vor- und Haupteinflugzeichens (Outer Marker/Middle Marker).

Der Stimmenrekorder spielt oft eine entscheidende Rolle, wenn es um mögliche Fehler der Besatzung („Pilot error“) als Ursache eines Flugunfalls geht. Auch lässt sich herausfinden, ob die Alarmfunktionen aktiv waren; die Untersuchung des Frequenzspektrums der Hintergrundgeräusche über einen Spektrumanalysator kann zusätzliche Hinweise auf Störungen in den Triebwerken liefern.

Telemetrie[Bearbeiten | Quelltext 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 | Quelltext bearbeiten]

Bekannte Untersuchungsinstitutionen, die Flugschreiber auswerten können, sind:

Abgrenzung[Bearbeiten | Quelltext 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 Triebwerksdaten 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 | Quelltext 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 | Quelltext 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 | Quelltext 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 | Quelltext 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 | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext 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 (Memento vom 28. März 2014 im Internet Archive) 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)