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Transportflugzeuge und Technologieträger

 

Airbus A310 ZERO-G: Parabelflüge vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) - Spitzname: “Kotzbomber”

Airbus A310 ZERO-G

Dieser Airbus A310, der einst der DDR-Fluggesellschaft Interflug gehörte und dann als gesamtdeutsche VIP-Regierungsmaschine 10+21 "Konrad Adenauer” bis 2014 im Einsatz war, wurde in Hamburg für Parabelflüge umgerüstet. Das 1989 erbaute Flugzeug, das früher DDR-Regierungsbedienstete, später Helmut Kohl, Gerhard Schröder und Angela Merkel an ihr Ziel brachte, soll künftig als "Zero-G" Flieger-Momente der Schwerelosigkeit erzeugen. Stationiert ist das Flugzeug im französischen Bordeaux.

Parabelflüge – Ein Programm des DLR Raumfahrtmanagements

Parabelflüge gehören zum Programm „Forschung unter Weltraumbedingungen“. Hier unterstützt das DLR Raumfahrtmanagement Biologen, Mediziner, Physiker und Materialwissenschaftler aus Universitäten und anderen deutschen Forschungseinrichtungen. Zudem entwickelt die Raumfahrtindustrie im Auftrag des DLR speziell für den Einsatz im Weltraum geeignete Geräte. Um den Einfluss der Schwerkraft zu untersuchen, muss man diesen Faktor und seine Größe verändern und auch ganz ausschalten. Je nach der benötigten Zeitdauer bietet das DLR den Wissenschaftlern die entsprechenden Fluggelegenheiten und bringt ihre Experimente direkt in die Schwerelosigkeit.

Flugmöglichkeiten für automatisch ablaufende Versuche:

-  der Fallturm in Bremen (5 bis 9 Sekunden Schwerelosigkeit),
-  die Forschungsraketen TEXUS (6 Minuten) und MAXUS (12 Minuten) sowie
-  russische Forschungssatelliten wie FOTON, BION (mehrere Wochen)

Flugmöglichkeiten für Versuche mit anwesenden Experimentatoren:

-  Parabelflüge (bis zu 31 mal 22 Sekunden pro Flugtag) und
-  die Internationale Raumstation ISS (mehrere Monate bis Jahre)
-  die Chinesische Raumstation Tiangog-1 (mehrere Monate bis Jahre)

Parabelflüge – „Brücke“ zur Internationalen Raumstation:

Alles auf der Erde unterliegt der Schwerkraft. Ihre Auswirkungen sind dabei sehr unter schiedlich: Zum Teil sind sie eher schwach und bleiben von uns unbemerkt, zum Teil sind sie offensichtlich. In der Wissenschaft stört die Schwerkraft bei einer Reihe von Untersuchungen oder man möchte gerade wissen, was ohne ihren Einfluss passiert. In diesen Fällen wollen Forscher in Schwerelosigkeit experimentieren. Für Kurzzeituntersuchungen nutzen Forscher Parabelflüge. Dabei fliegt ein Flugzeug spezielle Manöver, die der Flugbahn eines geworfenen Balls ähneln. So erreicht man für etwa 22 Sekunden Schwerelosigkeit – und dies bis zu 30 Mal hintereinander. Diese Flüge sind die einzige Möglichkeit für Wissenschaftler, ihre Versuche eigenhändig in der Schwerelosigkeit durchzuführen. Das DLR bietet regelmäßig Parabelflüge an und öffnet ihnen damit den Zugang zu innovativer Forschung in dieser besonderen Umgebung: So können sie neue Technologien erproben, den Körper des Menschen oder bestimmte physikalische Vorgänge erforschen oder ein Weltraumexperiment beispielsweise für die Internationale Raumstation ISS vorbereiten. Diese „Brücke zur ISS“ setzt seit 2015 das neue Flugzeug Airbus A310 ZERO-G fort. Gleichzeitig beginnt mit ihm eine neue Parabelflug-Ära im Programm „Forschung unter Weltraumbedingungen“.

Airbus A310 ZERO-G - Parabelflüge

Airbus A310: Ideal für Parabelflüge geeignet

Die Flugzeuge der Airbus-Serien A300 und A310 sind besonders gut für Parabelflüge geeignet, denn ihre starken Turbinen liefern den notwendigen Schub für derartige Manöver. Die Flugzeugstruktur blieb für die Parabelflüge unverändert. Im Cockpit wurden hingegen einige Schalter verlegt, damit die Piloten sie auch in der Schwerelosigkeit gut erreichen können. Für die besonderen Flugmanöver kamen einige Anzeigegeräte wie zum Beispiel Beschleunigungsmesser hinzu. Während der Parabelflüge ist die Passagierkabine bis auf 50 Sitze völlig leer geräumt. Dieser freie Raum von 100 Quadratmetern und maximal 2,3 Metern Höhe – weltweit die größte Experimentierfläche in einem Parabelflugzeug – steht der Wissenschaft zur Verfügung und ist zum Schutz der Forscher mit Schaumstoffmatten ausgepolstert. In diesem Bereich werden die Experimentiergeräte auf Bodenschienen montiert und an die Stromversorgung des Flugzeugs angeschlossen. Netze sichern die Experimentfläche gegen die übrigen Bereiche des Flugzeugs ab. Einige technische Daten werden während des Fluges in Echtzeit verfolgt und aufgezeichnet. Hierzu gehören beispielsweise die Beschleunigungen in den drei Raumrichtungen, die Stromversorgung und der hydraulische Druck. Die Beschleunigungsdaten werden den Wissenschaftlern nach den Flügen für ihre Analysen mitgeteilt, denn sie geben Auskunft über die Qualität der Schwerelosigkeit während der Parabeln.

Das Experimentieren an Bord der Zero-G

Das Experimentieren an Bord ähnelt dem Forschen im Labor. Es können laborübliche Geräte eingesetzt werden. Die Wissenschaftler bauen die Geräte in Boxen oder Halterungen (Racks) ein, die am Boden der Flugzeugkabine festgeschraubt werden. Medizinische Testpersonen sind in Sitzen, auf dem Kabinenboden oder in speziellen Geräten festgegurtet. Alle Experimentiergeräte werden vor dem ersten Flugtag gründlich überprüft, damit es während des Flugs nicht zu Unfällen kommt. Eine Versuchsanordnung muss hierfür bestimmte Sicherheitskriterien erfüllen – etwa einen Notschalter aufweisen und eine harte Landung ohne Bruch aushalten. Testpersonen müssen sich notfalls schnell aus ihrer Versuchsanordnung befreien können. Humanphysiologischmedizinische und sportwissenschaftliche Experimente müssen darüber hinaus ethisch unbedenklich sein. Ihr Ablauf muss von einem medizinischen Prüfungsgremium – einer sogenannten Ethikkommission – freigegeben werden. Das Besondere an Parabelflügen ist, dass Wissenschaftler und Techniker während des Fluges eigenhändig experimentieren. Sie beobachten den Versuchsablauf, beurteilen ihn und ändern eventuell die Versuchsparameter noch während eines Fluges. Bei medizinischen Versuchen können nacheinander mehrere Testpersonen untersucht werden. Das Beste daran: Die Wissenschaftler sind beim Ablauf ihrer Versuche selbst an Bord.

Airbus A310 ZERO-G - Schwerelosigkeitsflüge

Geschichte der Parabelflüge

Im Jahr 1950 haben die beiden deutschen Wissenschaftler Dr. Fritz und Dr. Heinz Haber die theoretischen Grundlagen dafür gelegt, wie man bei Parabelflügen Schwerelosigkeit erreicht. Seitdem werden sie für Forschung, technologische Tests und zur Vorbereitung von Astronauten für ihren Aufenthalt im All genutzt. Erforscht wurden hierbei besonders flugmedizinische Themen. Russische Kosmonauten sowie amerikanische und später europäische Astronauten übten den Umgang mit Raumanzügen und Experimentiergeräten und lernten geeignetes Verhalten in der Schwerelosigkeit. Zwar wurden bereits in den 1970er-Jahren einzelne Experimente auf kleinen Sportflugzeugen durchgeführt. Doch erst ab Beginn der 1980er-Jahre wurden Parabelflüge zunehmend für die Wissenschaft eingesetzt. Außerdem wurden neue, für den Weltraumeinsatz entwickelte Geräte getestet. In der russischen Raumfahrt wird eine Ilyushin 76 MDK für Parabelflüge verwendet. Die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA setzte hierzu früher eine Boeing KC-135, danach eine DC-9 beziehungsweise 10 und eine kommerziell betriebene Boeing 727 ein. In Europa flog man diese Manöver zunächst mit einer Caravelle. Von 1997 bis 2014 leistete der Airbus A300 ZERO-G seinen Dienst, ehe er im April 2015 vom A310 ZERO-G abgelöst wurde. Mit diesen Jets können 20 bis 23 Sekunden Schwerelosigkeit pro Parabel erreicht werden. Über mehrere Jahrzehnte hat die NASA auf diese Weise Astronauten trainiert, wissenschaftlich experimentiert und Technik getestet. Außerdem wurden Schülern, Lehrer und Studierende über ein umfangreiches Nachwuchsförderungsprogramm einbezogen. Seit den 1980er-Jahren organisierte das DLR Parabelflüge in den USA und ab den 1990er-Jahren auch mit dem russischen Flugzeug. Diese Flüge, an denen viele deutsche Wissenschaftler und Astronauten teilnahmen, bereiteten die großen deutschen Weltraummissionen wie Spacelab D-2 und MIR-92 vor.Die Europäische Weltraumorganisation ESA veranstaltet seit 1984 ein bis mehrmals jährlich Parabelflüge für die Wissenschaft. Außerdem hat sie regelmäßig auch Studierende eingeladen, Experimente für ihre Abschlussarbeiten durchzuführen. Da Deutschland Mitglied der ESA ist, können auch deutsche Forscher und Ingenieure diese Parabelflüge nutzen. Seit Mitte der 1990er-Jahre erhöhte sich in Deutschland jedoch sehr stark der Bedarf, in Schwerelosigkeit zu experimentieren. Das DLR hat deshalb 1999 entschieden, regelmäßig ein- bis zweimal im Jahr eigene Kampagnen in Europa zu fliegen. (Quellennachweis: DLR, anläßlich der ILA 2016)

Geschichte dieses Flugzeugs:

Der Airbus A310-304 „10+21“ trat 1989 seinen Jungfernflug an und wurde am 24. Juni 1989 vom Flugzeughersteller Airbus an die DDR-Fluggesellschaft „Interflug“ über geben. Er wurde bis 1991 als Linienmaschine auch von Regierungsmitgliedern genutzt. Am 27. August 1991 ging das Flugzeug ins Eigentum der bundesdeutschen Luftwaffe über und war als VIP-Maschine „Konrad Adenauer“ von 1993 bis 2014 für Reisen und Staatsbesuche von Bundeskanzlern und -ministern im Einsatz. Stationiert war der „Kanzler-Airbus“ bei der Flugbereitschaft des Bundesverteidigungsministeriums am Flughafen Köln/Bonn. Genau 25 Jahre nach der Erstzulassung wurde die „Konrad Adenauer“ am 24. Juni 2014 an den neuen Eigner Novespace übergeben, der anschließend zahlreiche Testflüge durchführte. Vom 3. September 2014 bis zum 18. März 2015 überholte die Lufthansa Technik AG in Hamburg die Maschine und baute sie zum Parabelflugzeug um. Zu seinem ersten wissenschaftlichen Parabelflug startete der Airbus A310-ZERO-G am 5. April 2015. Von nun an werden fünf bis sechs Kampagnen jährlich mit ihm geflogen. Das Vorgängermodell Airbus A300 Zero-G wurde 2014 ausgemustert

Das Cockpit des Airbus A310:

Der A310 ZERO-G wird nun von drei Testpiloten geflogen, die für je eine Raumrichtung verantwortlich sind. Nur das optimale Zusammenspiel zwischen den Piloten sorgt für sichere und präzise Flugmanöver. Vor jeder Parabelflugkampagne gibt es Trainingsflüge für die Cockpit-Crew, um diese speziellen, komplexen Manöver immer wieder zu üben. Als besondere Vorrichtung ist vor jedem Piloten ein Beschleunigungsmesser (Akzelerometer) eingebaut, nach dem die Piloten die Flugmanöver ausrichten. So wird die Restbeschleunigung des Flugzeugs in einem Bereich von nur wenigen Hundertsteln der Erdbeschleunigung gehalten. Während der Flugmanöver ist einer der Piloten für die Querachse, der andere für die Längsachse des Flugzeugs zuständig. Spezielle Vorrichtungen an den Lenksäulen verhindern, dass ein Pilot mehr als eine Flugzeugachse steuern kann. Der dritte Pilot regelt den Turbinenschub, der zweite überwacht den Luftraum und übrige technische Daten. Das eingesetzte Parabelflugzeug gehört der französischen Firma Novespace, die die Parabelflüge im Auftrag von Weltraumorganisationen durchführt.

Airbus A310-304 - Cockpit

Technische Daten:Airbus A 310-300 (= Grundlage des Airbus A310)

Flugzeugname

A310-300

Spannweite

43,90 m

Rumpflänge

46,67 m

Länge

47,21 m

Höhe

15,81 m

Höhenleitwerk (Spannweite)

16,26 m

Rumpfdurchmesser

5,64 m

Kabinenlänge

33,25 m

Max. Kabinenbreite

5,28 m

Max. Kabinenhöhe

2,33 m

Flügelfläche

219 m²

Flügelpfeilung

28 Grad

Flächenbelastung

749 kg/m²

Fahrwerk (Spur)

9,60 m

Fahrwerk (Radstand)

15,20 m

Max. Tankkapazität

48.880 Liter

Max. Rollgewicht

164.880 kg

Max. Startgewicht

157.000 kg

Max. Landegewicht

123.000 kg

Leergewicht

79.000 kg

Max. Nutzlast

33.000 kg

Höchstgeschwindigkeit

900 km/h in 30.000 ft

Normale Reisegeschwindigkeit

0.80 Mach

Wirtschaftl. Geschwindigkeit

825 km/h in 37.000 ft

Landegeschwindigkeit

250 km/h

Startgeschwindigkeit

295 km/h

Startrollstrecke

ca. 2.180 m bis 2.500 m

Landerollstrecke

ca. 1.550 m

Max. Reichweite

ca. 6.950 km (34 t)

Max. Reichweite

ca. 9.540 km (24 t)

mit Zusatztank

ca. 10.560 km (16 t)

Max. Passagiere

282 (9/Reihe, 76m)

Frachtvolumen

80 m³

Besatzung

2

Triebwerk (hier)

GE CF6-80C2A2

Triebwerksanzahl

2

Schubkraft (hier)

238 kN

Verbrauch

5.300 l/h

Spitzname: Kotzbomber

Technische Kurzbeschreibung des Airbus A-310:

  • Rumpf: Rumpf mit kreisförmigem Querschnitt; digitales Zwei-Mann-Cockpit
  • Tragfläche: freitragender, zweistrahliger Tiefdecker; Hochauftriebshilfen
  • Leitwerk: freitragende, gepfeilte Normalbauweise in Ganzmetall
  • Fahrwerk: Hauptfahrwerk je 4-fach bereift; wird nach innen in den Rumpf eingefahren
Parabelflug
Airbus A310 ZERO-G - Strahltriebwerk

General Elektric CF6-80-C2-A2: Triebwerk des Airbus A310

Bei der Baureihe General Electric CF6 handelt es sich um ein weit verbreitetes Strahltriebwerk der mittleren Schubklasse mit hohem Nebenstromverhältnis des US-amerikanischen Herstellers General Electric.

Technische Daten:

Basisdaten (CF 6-80E1-A3)

Gesamtlänge

--

Durchmesser

2.899 mm

Fandurchmesser

2.443 mm

Masse

5.092 kg

Länge

4.278 mm

Technische Daten

Bypass-Verhältnis

5,1:1

Gesamtdruckverhältnis

35:1

Luftdurchsatz

880 kg/s

Leistungsgewicht

6,4

Schubkraft

305 kN

Triebwerkssektion

Stufen

Fan

1

Niederdruckverdichter

4

Hochdruckverdichter

14

Hochdruckturbine

2    .

Niederdruckturbine

5                           .

Kenngrößen: CF 6-80 C2-A2

Art des Verdichters

Axial-Fan

Art der Turbine

Axial

Art der Brennkammern

Ringbrennkammer

Anzahl der Fan-Stufen

1

Anzahl der Niederdruckverdichterstufen

4

Anzahl der Hochdruckverdichterstufen

14

Anzahl der Hochdruckturbinenstufen

2

Anzahl der Niederdruckturbinenstufen

5

Wellenanzahl

2

Triebwerkslänge

4,267 m

Triebwerksdurchmesser

2,692 m

Trockengewicht

4.472 kg

Schub

232 bis 282 kN

Nebenstromverhältnis

5,31:1

Kompressionsverhältnis

32:1

Luftdurchsatz

ca. 780 kg/s

Kraftstoffverbrauch

ca. 0,66 kg/s

Airbus A310 ZERO-G - DLR Raumfahrtmanagement

Freischwebende Blasen und Luftsprünge in der Schwerelosigkeit:  Fremdfoto: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt anläßlich der ILA 2016 erhalten

Airbus A310 ZERO-G - DLR Schwerelosigkeitsflug

 

Copyright © Flugzeuglexikon von Wolfgang Bredow

 

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