Absturz AF 447

[Flieger Bernd]

Danke Thomas, Du stehst voll im Stoff

Heute darf ich das schreiben - wir holten von Minsk eine TU-134 (aus der Werft) nach hause ...
wir waren leer und wollten wir mal eine Nummer höher als sonst (und als erlaubt).
Wurde genemigt (unterwegs), so sind wir in den Höhen gewesen die Du beschreibst.
... keine besonderen Vorkommnisse ...

[EA-Henning]

Ich glaube, das ist auch das Problem: Sowohl in der Fliegerei ("Atari 320") als auch im Strassenverkehr nehmen zuviele Systeme dem Menschen das Fliegen/Fahren ab. Solange alles im grünen Bereich ist, funktioniert es. Wehe aber, es kommen unvorhergesehene Situationen.
In der Fliegerei steht dem wohl eine ausgeklügelte Ökonomie entgegen.

[Kilo Mike Sierra]

An manchen Stellen des ofiziellen Untersuchungsberichtes wird erstaunlich leisegetreten, indem erkannte Probleme nicht auf ihre unmittelbaren Auswirkungen auf die Flugführung untersucht werden.
Während überall die drängende Frage gestellt wird, warum in aller Welt haben die Piloten nach der automatischen Abschaltung des Autopiloten sofort am Steuer gezogen, beschränken sich die Autoren des Berichtes bei diesem Thema auf wenige Sätze.

Beim Betrachten der Diagramme aus dem Flugdatenschreiber (DFDR) ist mir eine Anomalie aufgefallen, die zeitgleich mit der Anomalie der Geschwindigkeitsmessung auftritt. Während die direkt gemessenen Außentemperatur (TAT) einen konstanten Verlauf zeigt, steigt die daraus durch den Luftdatenrechner (ADC) berechnete statische Außentemperatur (SAT) plötzlich um ca. 25 Grad an. Das ist alles andere als normal. Es wird jedoch sofort verständlich, wenn man sich erinnert, daß die gemessene Geschwindigkeit aufgrund der Staurohrvereisung viel zu niedrig ist. Dadurch ist auch die vom ADC berechnete Mach-Zahl viel zu niedrig. Die Mach-Zahl wiederum geht jedoch in die Berechnung der statischen Außentemperatur ein, die nun ihrerseits einen zu hohen Wert annimmt.

Leider ist die Fehlerkette nun noch lange nicht am Ende. Die statische Außentemperatur wird für die Temperaturkompensation der barometrischen Höhenmessung benötigt. Ist sie wie in diesem Fall zu hoch, wird eine zu niedrige Flughöhe berechnet und angezeigt. Außerdem schlägt auch das Variometer vorübergehend nach unten aus.

Nun ist es recht einfach nachvollziehbar, warum der Pilot des A330 am Sidestick gezogen hat. Seine Instrumente zeigten ihm an, daß das Flugzeug sich im Sinkflug befand und die freigegebene Reisehöhe von 35.000 ft bereits um 330 ft unterschritten hatte. In Wirklichkeit befand es sich jedoch nach wie vor in der richtigen Flughöhe.

Diese Details finden sich teilweise auch im Abschlußbericht. Doch während auf mögliche Trainingsmängel der Piloten beim manuellen Flug in großen Höhen lang und breit eingegangen wird, ist bei der Analyse der Unfallursachen von diesen heimtückischen Anzeigefehlern nichts mehr zu lesen. Es gibt auch keine Sicherheitsempfehlung zu diesem überaus dicken Glied der Fehlerkette.

Der französische Verkehrsminister hat nach dem Erscheinen des Unfallberichtes öffentlich verkündet, die Piloten seien zu 95 Prozent an dem Unfall schuld. Dem möchte ich vehement widersprechen. Selbst der Unfallbericht läßt diese Schlußfolgerung nicht zu.

Es gibt noch weitere, durch die fehlerhafte Geschwindigkeitsmessung verursachte Anzeigeeffekte, die später erneut dazu beigetragen haben können, daß am Steuer gezogen wurde.
Außerdem hat das Flugsteuerungssystem des A330 sogar selbst das Schicksal des Fluges besiegelt, indem es noch viel kräftiger als die Piloten "gezogen" hat, nämlich bis zum Anschlag - und von da an war ein Ausleiten nicht mehr möglich.
Darüber werde ich in einem späteren Beitrag berichten.

[Romeo Victor]

Nun ist es recht einfach nachvollziehbar, warum der Pilot des A330 am Sidestick gezogen hat. Seine Instrumente zeigten ihm an, daß das Flugzeug sich im Sinkflug befand und die freigegebene Reisehöhe von 35.000 ft bereits um 330 ft unterschritten hatte. In Wirklichkeit befand es sich jedoch nach wie vor in der richtigen Flughöhe.

Hallo Thomas, mir fehlt da wohl einiges an Wissen. In meinem "jungendlichen" Leichtsinn hätte ich gedacht, dass man am künstlichen Horizont sehen kann, ob man sinkt, Höhe hält oder steigt.
Zum Thema fliegen per Hand - gibt es keine Mindeststunden mehr, die ein Pilot per Hand fliegen muss? Mir ist so, dass es bei IF so war.

[Kilo Mike Sierra]

Bevore ich Romeo Victor antworte, möchte ich zu dem oben geschriebenen noch ein paar Zahlenwerte nachliefern.

In den ersten sechs Sekunden nach dem plötzlichen Abschalten von Autopilot und Schubregler ist die angezeigte Höhe um 388 ft (118 m) gesunken. Das entspricht einer Sinkgeschwindigkeit von 3.880 fpm (19,7 m/s). Das ist ein sehr rasanter Sinkflug, bei dem der Höhenmesser richtig in Fahrt kommt, nur war es hier ein übler Meßfehler aufgrund der vereisten Staurohre zur Messung der Geschwindigkeit.
Die angezeigte Sinkgeschwindigkeit ist aufgrund von Meßwertfilterung (z.B. zwecks "Glättung") und Mischung mit der vom Trägheitsnavigationssystem gemessenen (korrekten) Vertikalgeschwindigkeit jedoch geringer gewesen. Die Untersuchungskommision geht von einer Anzeige von ca. 750 fpm (3,8 m/s) aus. Aber auch das ist noch eine deutliche Sinkgeschwindigkeit und entspricht dem Wert, den man im Landeanflug sieht.
Auf jeden Fall ist klar, das die ersten Steuereingaben den Versuch darstellten, die Reiseflughöhe zu halten.

Aus dem Bericht geht leider nicht immer klar hervor, von welchem der drei Luftdatenrechnern die publizierten Werte gekommen sind und ob diese auf dem Bildschirm des linken (passiven) oder rechten (steuernden) Piloten zur Anzeige gekommen sind. Leider wurden die Meßwerte der rechten "Seite" vom Flugdatenschreiber nicht aufgezeichnet, was sich als ganz großes Pech für diese Untersuchung herausgestellt hat. Man kann nicht sicher alle Parameter rekonstruieren, die der steuernde Pilot auf dem rechten Sitz auf seinen Instrumenten gesehen hat.

Bei Betrachtung der Daten in Abb. 26 des Abschlußberichtes komme ich zu der Ansicht, daß das Staurohr des den rechten Piloten und Autopiloten versorgende Luftdatenrechner schon etwas früher vereist gewesen ist, als das auf der linken Seite. Am unverfälscht gemessenen Längsneigungswinkel kann man sehen, daß der Autopilot schon in den Sekunden vor seiner Abschaltung die Längsneigung des Flugzeuges langsam erhöht hat, was ohne Zweifel der Versuch war, die vermeintlich sinkende Flughöhe zu halten.

[Kilo Mike Sierra]

Nun ist es recht einfach nachvollziehbar, warum der Pilot des A330 am Sidestick gezogen hat. Seine Instrumente zeigten ihm an, daß das Flugzeug sich im Sinkflug befand und die freigegebene Reisehöhe von 35.000 ft bereits um 330 ft unterschritten hatte. In Wirklichkeit befand es sich jedoch nach wie vor in der richtigen Flughöhe.

Hallo Thomas, mir fehlt da wohl einiges an Wissen. In meinem "jungendlichen" Leichtsinn hätte ich gedacht, dass man am künstlichen Horizont sehen kann, ob man sinkt, Höhe hält oder steigt.
Zum Thema fliegen per Hand - gibt es keine Mindeststunden mehr, die ein Pilot per Hand fliegen muss? Mir ist so, dass es bei IF so war.

Der Künstliche Horizont zeigt "nur" die Fluglage an, d.h. die Orientierung des Flugzeuges im Raum in Bezug auf die Erdoberfläche. Diese Anzeige gibt somit nur Auskunft über die Längs- und die Querneigung des Flugzeuges und ob und wie schnell sie sich ändert.

Sichere Rückschlüsse auf den Flugweg (Steigen, Sinken oder Halten der Höhe) kann man aus der Anzeige des künstlichen Horizontes jedoch nicht ziehen, da er diese Information schlicht nicht anzeigt. Leider gibt es sehr viele Piloten, die es aber doch versuchen. Das ist allerdings ein Zeichen für qualitative Mängel bei der Anfangsausbildung der Piloten.
Erfahrene Piloten kennen natürlich, die Längsneigungswinkel, die sich normalerweise im Steig-, Horizontal- oder Sinkflug einstellen und wissen, welche Motorleistung oder welcher Triebwerksschub dazugehört. Riskant, weil falsch, ist es jedoch trotzdem. Der zu erwartende Längsneigungswinkel ändert sich nicht nur mit der Geschwindigkeit, sondern auch mit dem Fluggewicht, der Stellung von Klappen und Fahrwerk sowie mit der Höhe.
Lebensgefährlich wird diese Interpretation des Künstlichen Horizontes als Steig- oder Sinkflug-Indikator, wenn das Flugzeug in den Sackflug übergeht oder die Strömung abreißt.

Gerade dieser Unfall des A330 illustriert sehr deutlich die mögliche extreme Diskrepanz zwischen Längsneigung (Fluglage) und aktuellem Flugbahnwinkel (steiler Sinkflug).
Obwohl die Piloten in den kritischen Minuten immer eine fast noch als normal geltende Längsneigung (0...+15 Grad) einhielten, wurde der Flugbahnwinkel/Sinkflugwinkel/"Gleitweg" immer steiler und erreichte am Ende sogar -45 Grad. Was auf dem Künstlichen Horizont wie ein steiler Steigflug aussah, war genau das Gegenteil, ein extremer Sinkflug.

Es ist spekulativ, aber gut möglich (aufgrund der z.T. mangelhaften Anfangsausbildung), daß die A330-Piloten sich auch nicht vorstellen konnten, daß das Flugzeug bei dieser starken Längsneigung und mit Maximalschub etwas anderes tun könnte, als zu steigen.

[EA-Henning]

Dadurch ist auch die vom ADC berechnete Mach-Zahl viel zu niedrig. Die Mach-Zahl wiederum geht jedoch in die Berechnung der statischen Außentemperatur ein, die nun ihrerseits einen zu hohen Wert annimmt.

Hier stellt sich mir als Laienspieler folgende Frage:
Mittels D-GPS wäre es meiner Ansicht nach doch möglich, eine zweite Geschwindigkeitsreferenz einzuholen, sozusagen als Basis, in welche Richtung ich mich im Raum bewege. Das wäre dann zwar eine tatsächliche Geschwindigkeit über Grund und für die Berechnung von Schub völlig unbrauchbar, aber man hätte doch eine Angabe, was der Vogel macht?

[Flieger Bernd]

Es ist an der Zeit, sich in einen Simulator zu setzen und das nachzufliegen.

[Kilo Mike Sierra]

Dadurch ist auch die vom ADC berechnete Mach-Zahl viel zu niedrig. Die Mach-Zahl wiederum geht jedoch in die Berechnung der statischen Außentemperatur ein, die nun ihrerseits einen zu hohen Wert annimmt.

Hier stellt sich mir als Laienspieler folgende Frage:
Mittels D-GPS wäre es meiner Ansicht nach doch möglich, eine zweite Geschwindigkeitsreferenz einzuholen, sozusagen als Basis, in welche Richtung ich mich im Raum bewege. Das wäre dann zwar eine tatsächliche Geschwindigkeit über Grund und für die Berechnung von Schub völlig unbrauchbar, aber man hätte doch eine Angabe, was der Vogel macht?

Ja, das gibt es inzwischen - als Option.
Das Feature heißt Back-Up Speed Scale (BUSS) und zeigt auf dem PFD eine aus dem Anstellwinkel und anderen Parametern "zurückgerechnete" ungefähre IAS-Geschwindigkeit* auf dem PFD an.
Lufthansa Airbusse sollen diese Option haben, die von Air France hatten sie nicht (jedenfalls nicht zum Zeitpunkt des Unfalles).

Das konkrete Problem des Air France A330 wäre damit allerdings auch nicht unbedingt gelöst worden, aber sehr hilfreich wäre es schon gewesen. Fast so hilfreich wie eine Anstellwinkelanzeige.

*) Die Geschwindigkeit über Grund (Ground Speed - GS) oder die wahre Fluggeschwindigkeit (True Airspeed - TAS) sind nicht mit der angezeigeten oder Gerätegeschwindigkeit (Indicated Airspeed - IAS) gleichzusetzen. Die beiden ersteren (GS und TAS) braucht man für die Navigation, letztere (IAS) für die Flugführung, um die Geschwindigkeit-Limits einzuhalten.

[Kilo Mike Sierra]

Es ist an der Zeit, sich in einen Simulator zu setzen und das nachzufliegen.

Das wurde seitdem schon oft getan.

Unter anderen hat das auch Prof. Gerhard Hüttig vom Institut für Luft- und Raumfahrt der TU Berlin gemacht. Er hat 2010 mit weiteren Linienpiloten in einem A330 Trainingssimulator das Flugzeug in einen voll entwickelten Stall gebracht und dabei beobachtet, wie die trimmbare Höhenflosse (Stabi) langsam in Richtung Anschlag Nose Up gefahren ist - so wie es auch beim Unfallflug geschah. Mit dem derartig vetrimmten Stabi gelang es keinem der anwesenden Piloten, den überzogenen Flugzustand auszuleiten, mangels ausreichender Höhenruderwirkung. Seine Beobachtungen hat Prof. Hüttig in einem Gutachten dokumentiert und dieses der Europäischen Flugsicherheitsbehörde (EASA) und auch der französischen Untersuchungsbehörde für Flugunfälle (BEA) vorgelegt.
Die EASA hat jedoch abgewiegelt: "Wir vermuten, dass das von Ihnen vorgetragene Verhalten in dem bei der Studie verwendeten Flugsimulator zu suchen ist und nicht im Flugzeugmuster A330."

Wen es um brennende Fragen der Flugsicherheit eines in großer Zahl eingesetzten Verkehrsflugzeuges geht, dann begründet die EASA ihr Nicht-Tätigwerden also mit einer Vermutung.
(Ich hoffe, daß die EASA die Sache heute anders bewertet.)

Diese Vermutung kann man schon widerlegen, wenn man nur das Kapitel Flugsteuerung im Flugzeughandbuch des A330 liest und versteht. Es hätte gar keines Simulatorversuches bedurft, um das Problem mit der Autotrim-Funktion während eines Stalls zu erkennen. Ein Gedankenexperiment hätte genügt, aber ein Simulator demonstriert das komplexe Geschehen natürlich viel besser.
Lediglich die Frage, ob man das Flugzeug mit dem Stabi fast auf Anschlag noch retten kann, läßt sich mit einem Simulator nicht abschließend beweisen, weil sein flugmechanisches Modell für so hohe Anstellwinkel nicht validiert ist, da es hierfür keine Referenzdaten aus dem Flugtestprogramm gibt.

Andersherum finde ich es schon sehr gewagt, ernsthaft mit der Hypothese aufzutreten, das Ausleiten könnte funktionieren, besonders solange das Gegenteil noch nicht bewiesen ist.
Für diese Extrem-Optimisten schlage ich einen einfachen Test vor, der selbstverständlich innerhalb des validierten Bereiches des Simulationsmodelles geflogen wird.
Versucht doch einmal das Gegenteil. Versucht aus dem normalen Horizontalflug (d.h. mit optimale Anströmung) bei maximal angestelltem Stabilisator, den Eintritt in den überzogenen Flugzustand zu verhindern.
Anschließend dürft ihr die eingangs gestellte Frage nach dem Ausleiten noch einmal neu bewerten.