Ram-Air-Turbine

Die Ram-Air-Turbine (von englisch ram air turbine ‚Stauluftturbine oder Staudruckturbine‘, kurz RAT) ist ein Notfallsystem vorrangig für Strahlflugzeuge, das aus dem Fahrtwind hydraulische oder elektrische Energie gewinnt. Sie wird daher manchmal auch als Notfallturbine bezeichnet.^[1]

Arbeitsweise

Im Falle eines Ausfalls aller Triebwerke eines Strahlflugzeuges (inkl. Hilfstriebwerk, sofern vorhanden) wird das Hydrauliksystem nicht mehr mit Druck versorgt. In einem konventionell (mit Hilfe eines Hydrauliksystems) gesteuerten Flugzeug bedeutet dies, dass keine kontrollierten Ruderbewegungen mehr möglich sind. Das Flugzeug ist somit nicht mehr steuerbar.

Die RAT wird in einem solchen Fall automatisch oder manuell aus der Unterseite des Rumpfes oder der Tragfläche ausgeklappt. Sie besteht aus einer vom Fahrtwind angetriebenen Luftschraube, die eine Hydraulikpumpe oder einen elektrischen Generator antreibt. Auf diese Weise kann das Hydrauliksystem dann mit Druck versorgt oder elektrischer Strom für die Fly-by-Wire-Systeme erzeugt werden. Der Pilot kann so im Gleitflug einen Flughafen ansteuern und notlanden.

Auch die großen hydraulischen Verbraucher wie beispielsweise Landeklappen können von der Hydraulikpumpe der RAT nicht versorgt werden. Auf diese Systeme muss im Notfall dann verzichtet werden. Für das Fahrwerk ist in der Regel noch eine gesonderte, nicht von der RAT anzutreibende Betätigung vorgesehen. Bei allen Verkehrsflugzeugen kann das Fahrwerk durch sein Eigengewicht ausgefahren werden (englisch gravity drop), zusätzlich drückt der Fahrtwind das Bugfahrwerk in seine Position.

Bei einigen Flugzeugherstellern (beispielsweise Boeing, McDonnell Douglas, Canadair) wird die RAT als ADG (englisch air driven generator) bezeichnet. Dort erzeugt die Ram-Air-Turbine elektrischen Strom durch einen eingebauten Einphasengenerator.

Je nach Flugzeugmodell wird die RAT automatisch oder manuell ausgefahren. Bei einigen Flugzeugen erfolgt die automatische Auslösung durch einen kleinen pyrotechnischen Zünder (Canadair). Eine Ram-Air-Turbine lässt sich bei den meisten Flugzeugen im Flug nicht wieder einfahren.

Bauprinzip

Es gibt drei Arten von Ram-Air-Turbinen:

Eine erste Bauart produziert primär Hydraulikdruck, der dann direkt die Hydrauliksysteme speist. Bei dieser Variante kann über einen hydraulisch betriebenen Generator auch Strom erzeugt werden. Beispiel: Airbus.
Bei einer zweiten Bauart der RAT wird ein Elektrogenerator angetrieben, der primär elektrische Energie erzeugt und in das elektrische System einspeist. Hier kann dann Hydraulikdruck über eine Elektropumpe erzeugt werden. Beispiel: MD-11
Die dritte Bauart ist eine Hybridkonfiguration (Strom plus Hydraulikdruck).

Eine Ram-Air-Turbine mit lediglich zwei Blättern nimmt in verstauter Position weniger Platz ein. Damit sie nicht bereits während des Ausfahrens zu rotieren beginnt und Schaden nimmt bzw. anrichtet, gibt ein Blockiersystem die Rotation erst im ausgefahrenen Zustand frei.

Anbringungsort

Der Einbauort der RAT ist bei den Flugzeugmodellen von Boeing in der Nähe des Hauptfahrwerks. Bei den kleineren Airbusmodellen ist die RAT in der Rumpfverkleidung in der Nähe der Hauptfahrwerke eingebaut (im Bauch), bei den größeren Airbusmodellen in einem Flügelpylon.

Beispiele

Airbus

Sollten zum Beispiel bei einem Flugzeug der Airbus-Familie alle Triebwerke ausfallen, wäre die hydraulische Versorgung durch elektrische Pumpen weiterhin sichergestellt. Ohne Triebwerke wäre jedoch kein Stromerzeuger mehr aktiv, mit Ausnahme der Umrichter (Static Inverter), die die 28-V-Gleichspannung der Batterien in 115-V-/400-Hz-Wechselspannung umwandeln. Dadurch kann die elektrische Versorgung ausschließlich aus der Batterie für etwa 20 Minuten sichergestellt werden. Die RAT wird demnach erst dann automatisch aktiv, wenn die Sammelschienen stromlos sind. Der Propeller betreibt dann durch den Fahrtwind eine Hydraulikpumpe, die wiederum u. a. über einen kleinen Hydraulikmotor einen Generator antreibt (sog. Constant Speed Motor/Generator, kurz CSM/G). Die Leistung dieses Generators beträgt im Fall des A321 5 kVA. Im Vergleich zur Leistung der beiden Triebwerksgeneratoren mit je 90 kVA ist es jedoch klar, dass im Betrieb mit Ram-Air-Turbine nur noch die zum Flug notwendigen Systeme versorgt werden. Systeme wie Kabinenbeleuchtung oder Bordküche werden in solchen Notfällen nicht mehr versorgt. Da die RAT nur ein Notsystem ist, liefert sie gerade genug Energie, um das Flugzeug steuern und die wichtigsten Geräte in Betrieb halten zu können.^[2]^[3]

Militärische Anwendungen

Bei Militärflugzeugen kann eine RAT auch dazu eingesetzt werden, bei Bedarf zusätzlichen Strom für Spezialaufgaben bereitzustellen.

Externe Behälter an Militärflugzeugen, welche eine Energiequelle benötigen, können mit einer Stauluftturbine ausgerüstet werden, so zum Beispiel der Behälter ALQ-131 für Elektronische Gegenmaßnahmen^[4] oder der Betankungsbehälter der Deutschen Luftwaffe für das Kampfflugzeug Tornado.^[5]

Zwischenfälle

Bekannte Zwischenfälle, bei denen eine Ram-Air-Turbine zum Einsatz kam, waren:

1983: Air-Canada-Flug 143: Die Notlandung einer Boeing 767 aus 12 km Flughöhe, nachdem beide Triebwerke mangels Treibstoff ausgefallen waren.
1996: Ethiopian-Airlines-Flug 961: Der Absturz einer entführten Boeing 767 beim Versuch einer Notwasserung nur mit Unterstützung der Ram-Air-Turbine.
2000: Hapag-Lloyd-Flug 3378: Notlandung eines Airbus A310 in Wien nach selbst verschuldetem Treibstoffmangel.
2001: Air-Transat-Flug 236: Notlandung eines Airbus A330 wegen Treibstoffmangels nach 120 km Gleitflug auf den Azoren.
2009: US-Airways-Flug 1549: Notwasserung eines Airbus A320 nach Triebwerksausfall durch Vogelschlag.^[6]
2020: Pakistan-International-Airlines 8303: Absturz eines Airbus A320-200 nach einer gescheiterten Landung und daraus folgendem Triebwerksausfall in Karatschi.^[7]
2023: Lufthansa Flug 986: Die Generatoren an Bord waren ausgefallen, die Notfallturbine des Airbus A319-112 hatte sich automatisch ausgefahren. Flug LH986 befand sich etwa 9600^[8] Meter über dem Boden, als die Crew den plötzlichen Ausfall der Systeme bemerkte und den Notfall der Luftverkehrskontrolle mitteilte. Die Funktion der Systeme konnte wiederhergestellt und die Landung sicher durchgeführt werden.^[9]
2025: Air-India-Flug 171: Beim Absturz einer Boeing 787-8, nachdem einige Sekunden nach dem Abheben fast zeitgleich die Treibstoffzufuhr beider Triebwerke deaktiviert wurde, war die Staudruckturbine ausgefahren.^[10]

Weblinks

Commons: Ram-Air-Turbine – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien