Lufthansa-Kapitän Tim Würfel verfügt über eine Flugerfahrung von mehr als 14 000 Stunden. Für Aero International flog er das größte und jüngste Modell der Airbus-A320-Reihe, die A321neo     Als wir auf der Südseite des Flughafens Toulouse-Blagnac an der Airbus-Zentrale ankommen, wird deutlich, dass es einen unerwarteten Störfaktor für unseren bevorstehenden A321neo-Testflug geben würde: das […]

 

Lufthansa-Kapitän Tim Würfel verfügt über eine Flugerfahrung von mehr als 14 000 Stunden. Für Aero International flog er das größte und jüngste Modell der Airbus-A320-Reihe, die A321neo  

 

Als wir auf der Südseite des Flughafens Toulouse-Blagnac an der Airbus-Zentrale ankommen, wird deutlich, dass es einen unerwarteten Störfaktor für unseren bevorstehenden A321neo-Testflug geben würde: das Wetter – niedrige Wolken, Regen und ein westlicher Wind bei 10 Grad Celsius. Wir würden einen passenden Luftraum für unsere Tests finden müssen, möglichst frei von Wolken zur besseren Orientierung auch nach außen und ohne Vereisungsbedingungen. Unsere Landungen in Toulouse würden auf nasser Bahn stattfinden.

Auf dem Weg in den Briefingraum am Airbus-Testcenter in Blagnac zu unserem mehr als dreistündigen Flug kommen wir an den beiden A321neo vorbei, die für die Erprobungs- und Zulassungsflüge eingesetzt worden waren. Eine hat Triebwerke des Typs Pratt & Whitney PW1100G, die andere Motoren des Typs CFM LEAP-1A. Mit einer Länge von 44,50 Metern ist die A321neo die längste Version der A320-Familie. Der unverkennbare Unterschied zur Ceo sind die größeren Triebwerksgondeln. Durch sie sieht das Flugzeug kraftvoller und ausgewogener aus.

 

1,8 Tonnen mehr Leergewicht

Aber die Neo ist mehr als ein Flugzeug, dem man neue Triebwerke unter alte Flügel gebaut hat. Da die neuen Motoren das Leergewicht des Airbus um 1,8 Tonnen erhöhen, mussten zahlreiche Systeme wie die Triebwerksaufhängung, die Flügelstruktur, aber auch Öl- und Zapfluftsysteme angepasst werden. Weitere Veränderungen wurden vorgenommen, um die technischen Weiterentwicklungen der Airbus-Modelle A380 und A350 auch für die A320-Familie zu nutzen. So erreichte das Flugprogramm zur Zulassung der Neo letztlich mit mehr als 4 000 Flugstunden etwa drei Viertel dessen, was für einen gänzlich neuen Flugzeugtyp notwendig ist. 

Das Flugzeug für unseren Test trägt die Zulassung D-AVXA und wird von Motoren des Typs PW1100G angetrieben – mit einem Untersetzungsgetriebe, dem „Geared Turbo Fan“ (GTF). Der mit 2,06 Metern deutlich größere Durchmesser des Fans und die geringere Anzahl von 20 statt 36 nun sichelförmig geschwungener Triebwerksschaufeln im Vergleich zum CFM 56-5B sind die offensichtlichsten Unterschiede zur Ceo.

 

Das Nebenstromverhältnis der Neo von 12,5:1 ist doppelt so hoch wie beim CFM 56 und leistet den größten Beitrag zum niedrigeren Treibstoffverbrauch, der Lärmreduzierung und den niedrigeren Emissionen der neuen Triebwerke. Das PW1100G der A321neo liefert einen Schub von 32 900 Pfund, 1000 Pfund mehr als bei der Ceo,  das maximale Startgewicht beträgt unverändert 93,5 Tonnen. Durch den geringeren Treibstoffverbrauch erhöht sich die Reichweite um 500 Nautische Meilen (926 Kilometer). Fliegt man genauso weit wie mit der Ceo, können zwei Tonnen zusätzliche Nutzlast befördert werden. Während man bei einer A321ceo den Treibstoffverbrauch per Faustformel mit 50 Kilogramm pro Minute Flugzeit berechnet, wird er bei der A321neo bei rund 42 Kilogramm pro Minute liegen. Auf einem 50-minütigen Flug wie beispielsweise von Frankfurt nach Hamburg wird sich also der Verbrauch von etwa 2400 auf 2000 Kilogramm reduzieren.

Bei der Außenkontrolle war es bisher leicht, den Fan ein wenig von Hand zu drehen, um die Freigängigkeit zu prüfen.  Der    GTF erfordert durch den mechanischen Widerstand des Planetengetriebes einen höheren Kraftaufwand. Vorteil: Der Fan dreht sich auf dem Vorfeld bei Rückenwind nicht, das ratternde Geräusch beim Parken, das durch das Spiel am Fuß der Triebwerksschaufeln entsteht und zuweilen Passagiere verunsichert, bleibt aus. Auch muss das Flugzeug bei Rückenwind nicht mehr vor dem Triebwerksstart umrangiert werden.

Das Cockpit zeigte dem A320-Piloten ein vertrautes  Bild, ergänzt durch einige Zusatzanzeigen für Testflüge und das optionale Head Up Display (HUD). Durch dieses lässt sich die notwendige Sichtweite für den Start von 125 auf 75 Meter reduzieren.

 

Doppelte Sauerstoffanzeige

Beim PW1100G verbindet ein Untersetzungsgetriebe mit dem Verhältnis 3:1 die Niederdruckturbine und den Fan, die damit in ihrem jeweils optimalen Geschwindigkeitsbereich arbeiten: Erstere dreht sich bei 100 Prozent Leistung mit 10 047, letzterer mit 3279 Umdrehungen pro Minute.

Im täglichen Einsatz bei den Fluggesellschaften wird das Triebwerk nach kurzer Bodenzeit für den nächsten Flug wieder gestartet – zuvor muß es jedoch gekühlt werden, um die durch aufgestiegene Wärme entstandenen internen Temperaturunterschiede auszugleichen. Dazu dreht das Triebwerk zunächst ohne Zündung und zugeführten Treibstoff.

Die Länge dieses Kühlvorgangs ist abhängig von der Abgastemperatur (EGT) beim letzten Abstellen des Triebwerks, der Zeitspanne, die seitdem vergangen ist und der Umgebungstemperatur. Die Dauer, die für den Vorgang bis zum Einsetzen der Zündung berechnet wird, erscheint zusammen mit dem Wort „Cooling“ auf dem Engine Warning Display (EWD).

 

Die ersten Kunden der Neo haben zusammen mit Airbus und den Triebwerksherstellern viel Aufwand betrieben, um die Anlasszeiten der Motoren zu verkürzen, und das Team der Technischen Piloten der Lufthansa-A320-Flotte hat ein neuartiges, duales Verfahren erarbeitet. Dazu wird im Overhead Panel der Knopf für „dual cooling“ vor dem Anlassvorgang beider Triebwerke gedrückt. Wenn man das erste Triebwerk, üblicherweise auf der rechten Rumpfseite, startet, wird der andere Motor bereits ebenfalls gedreht. In dem Moment, in dem nun Treibstoff in den ersten Motor fließt, wird die Luftzufuhr der Hilfsturbine (APU), mit der die Turbofans großer Jets gestartet werden, zum anderen Triebwerk wieder unterbrochen. So steht der gesamte Luftdruck für einen Motor zur Verfügung. Nach Abschluss des ersten Anlassvorgangs benötigt der zweite Motor nur noch wenige Sekunden, bis auch hier Zündung und Treibstoffzufuhr einsetzen können. So wird wertvolle Zeit eingespart, und mit weiteren Anpassungen am Triebwerk durch den Hersteller sollen in den nächsten Monaten letztlich die üblichen Anlasszeiten erreicht werden.

Nach dem Erhalt unserer Rollfreigabe zur Startbahn 32L löse ich die Parkbremse, und die A321 beginnt zu rollen, ohne dass die Triebwerksleistung erhöht wird, da der Schub der Motoren im Leerlauf höher als bei der Ceo ist. Dies sorgt dafür, die notwendige Kühlung abhängiger Systeme wie der elektronischen Motorregelung sicherzustellen.

 

Dämpfung um die Nickachse

Bei einem Gewicht von 71 Tonnen und einer errechneten Abhebegeschwindigkeit von 134 Knoten (Vr), bei einer Klappenstellung 2 und einem auf 83% N1 reduzierten Schub sind wir nun „Ready for Departure“. Während wir auf die Startbahn rollen, werfe ich einen Blick auf die Einstellung der Triebwerkszapfluft, deren aktuelle Schaltung bei der Neo nun in der obersten Zeile des EWD angezeigt wird.

Der Himmel ist weiterhin bedeckt bei einer Wolkenuntergrenze von 1400 Fuß, und ich bin neugierig darauf, beim Abheben die Dämpfung der Steuerung zu beobachten. Sie ist die  Antwort auf die Forderung der Zulassungsbehörden, den Aufprall des Hecks auf der Startbahn beim Abheben zu verhindern. Auch bei der A380 und A350 findet diese Dämpfung bereits Verwendung. Als wir die Schubhebel nach vorne schieben, hören wir ein überraschend tiefes, kraftvolles und angenehmes Brummen der Triebwerke. Von einigen Flügen als Passagier einer A320-
neo kann ich berichten, dass man während des Starts nicht mal seine Stimme erheben muss, um ein Gespräch fortzuführen. 

Beim Abheben in leicht turbulenter Luft und einem Seitenwind von zehn Knoten ist es mir nicht möglich, die Dämpfung um die Nickachse zu erkennen. Sie reduziert für einige Sekunden sanft den Ausschlag des Höhenruders bei Anstellwinkeln über sieben Grad. Kapitän Malleray erklärt mir, dass es dennoch möglich sei, das Flugzeugheck in den Boden zu drücken.

Nachdem wir Fahrwerk und Klappen eingefahren haben, steigen wir in nordwestlicher Richtung in einen reservierten Luftraum zwischen 8000 und 16 000 Fuß, während ich mich bemühe, die Unterschiede im manuellen Fliegen der Neo gegenüber der Ceo zu erspüren. Als wir den zugewiesenen Luftraum erreichen, sind wir endlich frei von Wolken und setzen unseren Flug mit verschiedensten Geschwindigkeiten bei unterschiedlichen Klappenstellungen fort. Die Neo fliegt sich angenehm vertraut für einen Ceo-Piloten. Die Steuerung der Quer- und des Höhenruders sind direkter und dynamischer geworden und somit ist das leichte Spiel verschwunden, das man vom Sidestick des Ceo gewohnt ist. Die meisten Piloten der A320-Familie werden bei ihren Flügen noch viele Jahre lang zwischen der Ceo und der Neo wechseln, so dass sie sich die Unterschiede immer wieder bewusst machen müssen.

Wir setzen unsere Übungen mit einigen dynamischen Manövern in 15 000 Fuß fort, zuerst mit einem simulierten Triebwerks-
ausfall beim Durchstarten. Nachdem ich zum Einleiten des Durchstartmanövers „Go-around, Flaps“ ausgerufen habe, während ich die Schubhebel nach vorn schiebe und die Flugzeugnase für den Steigflug anhebe, setzt Kapitän Malleray die Klappen von 3 auf 2 und zieht das rechte Triebwerk zurück auf Leerlauf. Ich reduziere den Anstellwinkel und erwarte die Reaktion des „beta target“ auf dem Primary Flight Display (PFD), das auf Flugzeugen von Airbus den Schiebewinkel in Folge von asymmetrischem Schub anzeigt. Um diesen auszugleichen, erhöhe ich den Druck auf das linke Pedal des Seitenruders. Das Manöver kann sanft geflogen werden und zeigt in der Handhabung keine Unterschiede zur Ceo. Aufgrund des größeren Fans liefert der neue Motor allerdings nach einigen Sekunden mehr Schub. Dies hat Airbus ausgeglichen, indem es den maximalen Ausschlag des Seitenruders um fünf auf 30 Grad erhöht hat, so dass sich die Mindestgeschwindigkeiten im Einmotorenbetrieb kaum erhöht haben.

 

Anstellwinkel begrenzt

Wir setzen unseren Flug mit einigen Manövern fort, indem wir die Schutzmechanismen der Neo bei maximalem Anstellwinkel auf die Probe stellen. Diese sind von der Ceo bereits bekannt und werden auch bei einer Warnung vor einer gefährlichen Bodenannäherung durch das GPWS (Ground Proximity Warning System) genutzt. Dabei versucht man der Gefahr zu entkommen, indem der Sidestick voll zurückgezogen wird und ein bestehender Geschwindigkeitsüberschuss in eine maximale Steigrate von über 5000 Fuß pro Minute umgesetzt wird, bis der maximale Anstellwinkel durch die Schutzmechanismen des Flugzeugs bei der Mindestgeschwindigkeit begrenzt wird. In unserem Fall liegt der Winkel bei elf Grad und einer Geschwindigkeit von 125 Knoten. 

Bei dem folgenden Ausweichmanöver wird zusätzlich zum maximalen Steigwinkel noch durch lateralen Vollausschlag des Sidesticks eine Kurve mit einer Schräglage von 45 Grad geflogen.

Die Flugmanöver zeigen, dass die erhöhte Dynamik der Steuerung in Kombination mit den stärkeren Motoren eine angenehme und gleichmäßige Kontrolle des Flugzeugs ermöglichen. 

Kapitän Malleray zeigt mir anschließend eine neue Eigenschaft der Steuerungslogik der Neo, die helfen soll, die Kontrolle des Airbus bei Seitenwindlandungen zu vereinfachen. Wir steuern auf eine Wolke zu und bewegen per Seitenruder die Flugzeugnase wie unmittelbar vor einer Seitenwindlandung aus dem Wind. Dies geschieht, um das Flugzeug direkt über dem Boden auf der Landebahnmittellinie auszurichten. Eins der Probleme ist dabei, dass der dem Wind zugewandte Flügel durch seine Vorwärtsbewegung beschleunigt wird und damit die Tendenz hat, sich zu heben. Der Flügel bietet dann eine Angriffsfläche für Böen, was dazu beitragen kann, das Flugzeug zur Leeseite der Landebahn zu versetzen. 

Die Steuerung der Neo gibt nun über das Querruder einen geringen Steuerimpuls zum Senken der luvseitigen Flügelspitze während des Ausleitens des Vorhaltewinkels. Dieser Impuls ist während unserer kleinen Demonstration erkennbar, und mir gefällt die Hilfe für stürmische und dynamische Situationen.

Wir steigen nun weiter auf höhere Flugflächen, die den üblichen Reiseflughöhen entsprechen und können dabei einen kurzen Blick auf die Atlantikküste westlich von Bordeaux werfen. Die Triebwerke der A321neo verbessern die Steigleistung, so dass das Flugzeug bei einem unveränderten maximalen Abfluggewicht gegenüber der Ceo eine Höhe von 31 000 Fuß (9449 Meter) vier Minuten früher und in einer 30 Nautische Meilen (55,5 Kilometer) kürzeren Entfernung erreicht. 

Eine Abdeckung hinter den Spoilern auf dem Flügel als auch eine leicht abgesenkte Flügelvorderkante bei den Sharklets sind Teile eines Pakets von Maßnahmen, mit denen Airbus die Eigenschaften des Flügels sowohl in niedrigen als auch großen Flughöhen verbessert hat. In der Folge sind die optimale und  die maximale Reiseflughöhe gegenüber der Ceo angestiegen. In niedrigeren Höhen und bei geringeren Geschwindigkeiten führt der größere Massendurchsatz des Mantelstroms zu einem höheren Schub, so dass der größere Überschuss zur Beschleunigung während des Steigflugs merklich ist. 

Nachdem wir 30 000 Fuß (9144 Meter) erreicht haben, reduzieren wir die Geschwindigkeit auf „green dot speed“ entsprechend der Mindestfluggeschwindigkeit in Reiseflugkonfiguration, die bei unserem aktuellen Gewicht 216 Knoten (400 Stundenkilometer) entspricht. Anschließend beschleunigen wir das Flugzeug auf die maximal zugelassene Machzahl von M 0.82. Verkehrsflugzeuge reagieren in großer Höhe und bei den entsprechend hohen Geschwindigkeiten sehr sensibel auf kleine Veränderungen um die Nickachse und müssen deshalb in diesem Bereich sehr vorsichtig gesteuert werden. Die Neo fühlt sich dabei genauso sensibel wie die Ceo an, und bei niedrigen Geschwindigkeiten fliegt sich das Flugzeug genauso ausgewogen und gut kontrollierbar.

Während unseres Sinkflugs zurück nach Toulouse mit den Triebwerken im Leerlauf werfe ich einen Blick auf die Fuel-Seite des System Display und den beeindruckend niedrigen Treibstoffverbrauch in dieser Phase von fünf Kilogramm pro Minute, wohlgemerkt für beide Motoren gemeinsam. 

Der Sinkflug gibt uns etwas Zeit, einige Veränderungen der Treibstoffversorgung zu betrachten. Um frühzeitig auf eine beeinträchtigte Treibstoffzufuhr aufmerksam zu werden, vergleicht ein Computer die Druckwerte an den Filtern und sendet eine Warnung an das ECAM, sollten Unterschiede auftreten. Um vor möglicherweise verunreinigtem Treibstoff zu warnen, wenn beide Treibstofffilter sich einer Verstopfung nähern, wird die in gelb gehaltene Aufforderung „LAND ASAP“ zur schnellstmöglichen Landung generiert. 

Zusätzlich verfügt die Neo über eine vergleichende Messung des durch die Triebwerke jeweils verbrauchten Treibstoffs sowie der aktuellen Durchflussmenge, um frühzeitig auf die Gefahren eines Treibstofflecks aufmerksam zu werden. 

 

Landedistanz wird überwacht

Unser kontinuierlicher Sinkflug wird durch den Fluglotsen der Anflugkontrolle unterbrochen, um uns in die Sequenz der Toulouse anfliegenden Flugzeuge einzufügen. So bereiten wir nun bei einem Gewicht von 65 Tonnen einen Anflug mit dem Instrumentenlandesystem für die Bahn 32L vor, der mit der niedrigeren Klappenstellung erfolgen soll. Diese Stellung mit der Bezeichnung „Flaps 3“ ist unverändert gegenüber der Ceo. Allerdings werden wir in etwa 150 Fuß (46 Meter) über der Landebahn unseren Anflug abbrechen und bei gleichbleibender Höhe die Landebahn entlangfliegen, um die Funktion des Runway Overrun Warning System (ROW) zu sehen. Dabei handelt es sich um eine neue Option, die auch bei der A350 verfügbar ist und bei permanenter Berechnung der verbleibenden Landebahnlänge durch eine Stimme warnt, wenn die Distanz zur Landung nicht mehr ausreicht. Als wir über die Aufsetzzone der 3500 Meter langen Landebahn hinwegfliegen, meldet sich die Computerstimme mit den Worten: „If wet, runway too short“, um kurz darauf zu warnen „Runway too short“. Beide Warnungen werden auch im PFD eingeblendet. Wenn wir bereits aufgesetzt hätten, würde das System bei Errechnung einer kritischen verbleibenden Distanz mit den Worten „Max Braking, max Reverse“ zu größtmöglicher Verzögerung durch die Radbremsen und den Umkehrschub auffordern. Sollte der Umkehrschub reduziert werden, würde mit den Worten „Keep max Reverse“ auf die notwendige Aktion hingewiesen werden.

Nach diesem Überflug schiebe ich die Schubhebel in die Stellung TOGA und wir steigen im Nordosten des Platzes auf 4 000 Fuß, um uns auf eine Landung mit maximaler Klappenstellung vorzubereiten. Die Anfluggeschwindigkeit wurde bei unserem Gewicht von mittlerweile 64 Tonnen mit 135 Knoten berechnet, dies in der Klappenstellung „Flaps Full“, deren Winkel bei der A321neo von 35 auf 37 Grad und auf 40 Grad bei der A320neo erhöht wurde.

 

Diese Veränderung wurde aufgrund von Kundenwünschen nach kürzeren Start- und Landestrecken umgesetzt. Mit dieser Klappenstellung reduziert sich die erforderliche Anfluggeschwindigkeit um fünf bis sechs Knoten, wodurch wiederum die notwendigen Distanzen um fünf bis sieben Prozent abnehmen. 

Da die Triebwerke der Neo auch bei niedrigen Geschwindigkeiten und niedrigen Drehzahlen hohen Schub produzieren, ist die notwendige Drehzahl für den Endanflug um etwa fünf Prozent niedriger als bei der Ceo.

Während meines ersten Anflugs habe ich den Eindruck, dass das Flugzeug um die Nickachse nicht so stabil ist wie ich es gewohnt bin. Aber unser Testpilot vermutet richtig, dass dies die Folge meiner größeren Korrekturen der Triebwerksleistung zur Kontrolle der Geschwindigkeit war, so wie ich sie von der Ceo gewohnt war. Die neuen Triebwerke lassen sich auch bei den niedrigeren Drehzahlen sehr präzise regeln. 

Nachdem wir während dieses Anflugs in 2000 Fuß unterhalb der Wolken sind, steuere ich das Flugzeug nach Sicht zur parallelen Landebahn 32 R und in etwa 1300 Fuß wieder zurück zur 32 L, um weitere Eindrücke über die Kontrolle des Airbus A321neo zu sammeln.

 

Reduzierte Bodenfreiheit

Nach unserer Landung öffne ich den Umkehrschub und nutze die erhöhte Leistung im Leerlauf zur sanften Verzögerung. Dadurch können die Radbremsen entlastet werden, wodurch sie für den nächsten Start weniger erhitzen und die teuren Bremsscheiben aus Karbon geschont werden.

Nach Verlassen des Flugzeugs sehen wir uns die durch den größeren Durchmesser reduzierte Bodenfreiheit unter den Triebwerksgondeln an. Um eine Berührung des Bodens zu verhindern, verringert sich allerdings die Manöverfreiheit der Neo nur um etwa ein halbes Grad und erfordert somit keine anderen Verhaltensweisen. 

Piloten, die über eine Musterberechtigung für die A320-Familie verfügen, dürfen nach Durchführung einer theoretischen Schulung über die Unterschiede auch die Neo fliegen. Dieser so genannte „difference course“ beinhaltet ein Vertrautmachen mit den Änderungen, technische Beschreibungen sowie die dazugehörigen Verfahren. 

Ausgehend von den neuen Triebwerken mussten zahlreiche Systeme angepasst und neue Grenzwerte eingeführt werden. Die Software des Flugzeugs warnt die Piloten bei Annäherung an diese Werte. Airbus hat technische Entwicklungen der A380 und A350 auch der A320neo-Familie zugute kommen lassen. Gleichzeitig ist es gelungen, die für die Fluggesellschaften und ihre Wartung wichtige Systemgleichheit bei 95 Prozent zu halten.

Und wie fliegt sich die Neo nun? Aus meiner Sicht fliegt sie sich wie eine Ceo mit einigen Verbesserungen – und das meine ich als Kompliment. Die manuelle Kontrolle des Flugzeugs ist direkter und dynamischer. Aufgrund der hohen Zahl an kleineren Veränderungen würde ich es als Pilot einer Fluggesellschaft vorziehen, die Ceo und die Neo nicht in einer Dienstzeit an einem Tag zu fliegen. Es macht Spaß, die Neo zu fliegen. Und ich bin mir sicher, dass den Piloten die technischen Verbesserungen gefallen werden. 

Tim Würfel