Stauluftturbine

Eine Staudruckturbine (Ram Air Turbine , RAT ) ist eine kleine Windturbine , die an eine Hydraulikpumpe oder einen elektrischen Generator angeschlossen ist , in einem Flugzeug installiert ist und als Energiequelle dient. Die RAT erzeugt Strom aus dem Luftstrom durch den Staudruck, der durch die Geschwindigkeit des Flugzeugs entsteht. Bei manchen Flugzeugen wird sie auch als luftgetriebener Generator ( Air Driven Generator, ADG ) bezeichnet. ^{[ 1 ]}

Moderne Flugzeuge nutzen Notstromaggregate (RATs) in der Regel nur im Notfall. ^{[ 2 ]} Bei Ausfall der primären und der Hilfsstromversorgung versorgt das RAT lebenswichtige Systeme (Flugsteuerung, zugehörige Hydraulik und flugkritische Instrumente) mit Strom. ^{[ 3 ]} Einige RATs erzeugen ausschließlich Hydraulikstrom, der wiederum zur Stromversorgung von Generatoren genutzt wird.

In einigen frühen Flugzeugen (einschließlich Luftschiffen) waren kleine Turbinenantriebe fest installiert, die einen kleinen Generator oder eine Treibstoffpumpe betrieben . Manche Propeller mit konstanter Drehzahl , wie beispielsweise die der Argus-As-410 -Motoren in der Focke-Wulf Fw 189 , nutzten eine Propellerturbine auf dem Spinner , um einen autarken Drehzahlregler anzutreiben, der diese konstante Drehzahl steuerte.

Moderne Flugzeuge erzeugen ihren Antrieb in den Haupttriebwerken oder einem zusätzlichen, mit Treibstoff betriebenen Turbinentriebwerk , der sogenannten Hilfsturbine (APU ), die häufig im hinteren Rumpfbereich oder im Hauptfahrwerkschacht montiert ist. Das Notstromaggregat (RAT) nutzt den Luftstrom aufgrund der Flugzeuggeschwindigkeit zur Energiegewinnung. Bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten erzeugt das RAT weniger Leistung. Im Normalbetrieb ist das RAT im Rumpf (oder Flügel) eingefahren und wird bei vollständigem Stromausfall manuell oder automatisch ausgefahren. Zwischen Stromausfall und Ausfahren des RAT werden Batterien verwendet.

RATs sind in Militärflugzeugen weit verbreitet, da diese in der Lage sein müssen, einen plötzlichen und vollständigen Stromausfall zu überstehen.

Sie versorgen auch in Pods montierte Systeme wie die M61A1 Vulcan-Kanone mit Strom . Einige Freifall-Atomwaffen, wie die britischen Yellow Sun und Red Beard , nutzten RATs zur Stromversorgung von Radarhöhenmessern und Zündschaltungen; diese stellten eine zuverlässigere Alternative zu Batterien dar.

Hochleistungselektronik wie das Störsystem AN/ALQ-99 kann im Standardbetrieb durch eine Funkstation (RAT) selbstversorgt werden. Dadurch ist die Montage an einem Standard- Aufhängepunkt ohne separate Stromversorgung für die Gondel möglich. Bis zu fünf AN/ALQ-99-Systeme mit integrierten Stauluftturbinen können an einer Boeing EA-18G Growler montiert werden : zwei unter jeder Tragfläche und eines unter dem Rumpf . Jedes AN/ALQ-99-System besteht aus zwei Sendern mit jeweils eigener Richtantenne. Diese sind nicht eingefahren, sondern bleiben während des Fluges permanent ausgefahren. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Viele moderne Verkehrsflugzeuge, angefangen bei der Vickers VC10 der 1960er Jahre ^{[ 6 ]} , sind mit Stauluftturbinen ausgestattet. Für die VC10 wurde eine Stauluftturbine mit elektrischem Generator gewählt, da sie anstelle eines zentralen Hydrauliksystems über „ kompakte “ hydraulisch betriebene Flugsteuerungen verfügte. Die einzelnen Einheiten der VC10 wurden jeweils elektrisch mit Strom versorgt, sodass die Notstromversorgung der VC10 auf vier Generatoren und einem zusätzlichen Stauluftturbinengenerator basierte, während die meisten Stauluftturbinen damals Hydraulikpumpen antrieben. ^{[ 7 ]}

Der Airbus A380 verfügt über den weltweit größten RAT mit einem Durchmesser von 1,63 Metern (64 Zoll), üblicherweise sind jedoch Durchmesser um die 80 Zentimeter (31 Zoll) üblich. Ein typischer großer RAT in einem Verkehrsflugzeug kann folgende Leistung erbringen:5 bis 70 kW , je nach Generator. Kleinere Modelle mit niedriger Fluggeschwindigkeit erzeugen unter Umständen nur 400 Watt.

RATs werden auch zum Antrieb von Kreiselpumpen eingesetzt , um die Sprühsysteme von Flugzeugen unter Druck zu setzen, die als Agrarflugzeuge zur Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln auf Ackerland verwendet werden. Der Hauptgrund für die Wahl eines RAT ist die Sicherheit: In den USA können die FAA -zertifizierten Triebwerke und Antriebssysteme des Flugzeugs unverändert bleiben. Da die Pumpe tief oder unterhalb der Außenfläche des Flugzeugrumpfs angebracht werden kann, ist kein Nebenabtrieb erforderlich, was die Verrohrung erheblich vereinfacht. Als tiefster Punkt der Verrohrung wird sie durch Schwerkraft aus den Sprühtanks versorgt und muss nicht entlüftet werden. Im Falle eines Pumpenausfalls, der zu einem Blockieren führen könnte, hat dies außer der Funktionsunfähigkeit der Sprühsysteme keine Auswirkungen auf die Flugfähigkeit des Flugzeugs oder seiner Systeme.

Bei den folgenden Flugvorfällen kam eine Stauluftturbine zum Einsatz:

• 1974: British Airways Flug 910 ^{[ 8 ] [ 9 ]}
• 1983: Air Canada Flug 143 , auch bekannt als der Gimli-Gleiter-Vorfall
• 1996: Die Entführung des Ethiopian-Airlines-Flugs 961
• 2000: Hapag-Lloyd Flug 3378
• 2001: Air Transat Flug 236 , auch bekannt als der Segelfliegerunfall auf den Azoren.
• 2004: Pinnacle Airlines Flug 3701
• 2009: US Airways Flug 1549 ^{[ 10 ]}
• 2016: Air Canada Flug 361 ^{[ 11 ]}
• 2018: SmartLynx Estonia Flug 9001 ^{[ 12 ]}
• 2020: Pakistan International Airlines Flug 8303
• 2022: LATAM Flug 1325 nach Paraguay
• 2024: Virgin Atlantic Flug 105 ^{[ 13 ]}
• 2025: Air India Flug 171 ^{[ 14 ] [ 15 ]}
• 2025: LATAM Flug 603 ^{[ 16 ]}

• Emirates A380 mit aktiver Staudruckturbine bei der Landung in Hamburg-Finkenwerder auf YouTube
• Eine Studie zur Verwendung von Stauluftturbinen in Flugzeugen / AIP Conference Proceedings > Band 1831, Ausgabe 1 (2017) doi:10.1063/1.4981189
• Notfall-RATs für Flugzeuge – IEEE