Damit´s nicht turbulent wird – Turbinenwartung sicher managen

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18 Stunden, 50 Minuten und 15.753 Kilometer – das ist der längste Nonstopflug der Welt, es ist die Verbindung von Singapur nach New York. Wie zu erwarten, ist die „Time on Wing“ eines Triebwerks, die Zeit bis zur nächsten Wartung, abhängig von den Variablen Flugstunden und Flugkilometern. Doch ganz so einfach ist die Rechnung nicht. „Vergleicht man unterschiedliche Triebwerks-Arten miteinander, ergeben sich ganz neue Beziehungen“, sagt MacLeod. Triebwerksarten lassen sich vor allem anhand der Schubkraft unterscheiden – also der Kraft, die ein Triebwerk auf das Flugzeug ausübt, um dieses durch die Luft zu bewegen. Die einzelnen Bauteile werden beim Flug stärker belastet. Dem größten Schub ist das Flugzeug beim Beschleunigen auf der Startbahn ausgesetzt, auch Startschub genannt. „Eine Turbine mit stärkerer Schubkraft kann beispielsweise bei gleicher Flugstrecke eine längere ‚Time on Wing’ aufweisen als eine Turbine mit schwächerer Schubkraft – trotz der größeren Belastung“, erklärt MacLeod. Entscheidend sind die Umgebungsbedingungen, in denen die Turbine geflogen wird. Aus diesem Grund analysiert und evaluiert Royal Aero die Daten, sei es von der Anzahl von Starts und Landungen bis hin zu Flugstunden und Klima. Vergleicht man die verschiedenen Einflussparameter, bauen sich wertvolle Brücken, die Flugzeiten verlängern und Wartungskosten senken.

Auf einem Flug von Frankfurt nach Dubai durchquert ein Flugzeug bis zu drei unterschiedliche Klimazonen. Temperatur und Druck im Triebwerk schwanken. Die Maschine ist großen thermischen Belastungen ausgesetzt. Mit jedem Flug dehnen und spannen sich die einzelnen Bauteile. „Druck, Temperatur und Feuchtigkeit beeinflussen den Brennstoffverbrauch, die Abgastemperatur und so auch die Leistung der luftatmenden Triebwerke“, erklärt MacLeod. Auch Korrosion mindert den Wirkungsgrad der Turbine. Die betroffenen Teile schmelzen oder werden rissig. Eine Heißgaskorrosion tritt bei Temperaturen oberhalb von etwa 650°C ein. Die Schädigung des Triebwerks ist jedoch abhängig von der Sulfat- und Natriumkonzentration der Umgebungsluft. Triebwerke, die vor allem in Meeresnähe operieren sind durch Heißgaskorrosion besonders gefährdet.

Triebwerk- und Risikomanagement verstehen

Die durchgesetzte Luftmenge eines großen Triebwerks liegt bei etwa 1000 m³ pro Sekunde. Kleinste vom Triebwerk eingesaugte Partikel, wie Sand oder Vulkanstaub, erodieren die Bauteile. Raue Oberflächen und verdünnte Schaufelhinterkanten sind das Resultat. Eingesaugte Vulkanasche hat unmittelbare Folgen: „Der Schmelzpunkt liegt mit 1.100°C deutlich unter der Temperatur im Triebwerk. Dort herrschen bis 1.400°C. Die Asche schmilzt“, erklärt MacLeod. Die Partikel lagern sich in den Turbinenschaufeln ab. Das mindert die Kühlung und somit die Leistung des Triebwerks. Der Partikelgehalt ist abhängig von den Windverhältnissen. Aschewolken setzen sich in 2.000 bis 6.000 m Höhe ab. Dort fliegen vermehrt Kurz- und Mittelstreckenflugzeuge, deren Triebwerke dann besonders häufig von den Partikeln in der Luft beansprucht werden. Eine weitere Variable ist das Alter der Turbinen. „Neue Triebwerke betrachten wir normalerweise als eigene Kategorie und analysieren sie getrennt“, so MacLeod.

Fluglinien müssen ihre Flotten effizient managen, einzelne Leasing-Objekte kartieren, bevorstehende Shop Visits planen und Rücklagen berechnen. Um diese Aufgaben mit geringen Kosten zu bewältigen, ist es notwendig, das Triebwerk- und Risikomanagement zu verstehen. Nicht alle Betreiber müssen Triebwerke mit der besten Startschubkraft nutzen. Die Wahl ist abhängig von der Nutzung, etwa nach geografischer Lage oder Umwelt. So sind die Informationen der Fluggesellschaften essentiell für die Analyse. „Wir können mit Hilfe der Statistiken Beziehungen erkennen und vorausberechnen, welche Art Triebwerk am günstigsten anzuschaffen und einzusetzen ist“, fasst MacLeod zusammen.

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