Fly-by-Wire: Digitale Flugsteuerung vom Verkehrsflugzeug zum Business Jet
In einem Fly-by-Wire-Flugzeug gehen die Eingaben des Piloten an Computer statt an Seilzüge. Die Falcon 7X brachte das Prinzip 2007 zu den Business Jets, und heute prägt es die meisten neuen Großraumkonstruktionen.
In einem konventionellen Flugzeug zieht die Bewegung der Steuersäule an Seilzügen und Schubstangen, die zu den Steuerflächen führen, oft über hydraulische Verstärker. In einem Fly-by-Wire-Flugzeug sendet die Hand des Piloten ein elektrisches Signal an eine Reihe von Computern, und diese entscheiden, wie die Steuerflächen bewegt werden. Die Idee stammt aus Kampfflugzeugen und Verkehrsflugzeugen. In den vergangenen zwei Jahrzehnten ist sie zur prägenden Technologie neuer großer Business Jets geworden.
Was es ist
Ein Fly-by-Wire-System besteht aus drei Hauptteilen. Sensoren erfassen die Eingaben des Piloten und die Bewegung des Flugzeugs. Flugsteuerungsrechner, meist doppelt oder dreifach vorhanden, damit ein einzelner Ausfall keine Rolle spielt, berechnen die erforderliche Reaktion. Elektrische oder elektrohydraulische Stellantriebe bewegen dann Querruder, Höhenruder, Seitenruder und Spoiler.
Weil ein Computer zwischen Pilot und Steuerflächen sitzt, kann er mehr als nur Befehle weitergeben. Die wichtigste Zusatzfunktion ist der Flugbereichsschutz (Flight Envelope Protection): Die Software lässt nicht zu, dass das Flugzeug überzieht, zu schnell wird oder sich zu stark neigt, ganz gleich, wie fest der Pilot zieht. Die Systeme arbeiten nach verschiedenen „Gesetzen“. Das Normal Law umfasst den vollen Schutz; fallen Sensoren oder Rechner aus, schaltet das System auf das Alternate Law mit weniger Schutzfunktionen zurück und im äußersten Fall auf das Direct Law, das die Befehle des Piloten unmittelbar an die Steuerflächen weitergibt.
Vom Kampfflugzeug zum Verkehrsflugzeug
Die Concorde nutzte ab 1976 eine analoge Form von Fly-by-Wire. Den Durchbruch bei Verkehrsflugzeugen brachte der Airbus A320, der 1988 als erstes in Serie gebautes Verkehrsflugzeug mit digitaler Fly-by-Wire-Steuerung und kleinen Sidesticks statt einer Steuersäule in Dienst ging. Boeing übernahm die Technologie bei der 777, die 1994 erstmals flog, behielt aber ein klassisches Steuerhorn bei und erlaubte den Piloten, die Schutzfunktionen zu übersteuern, ein grundsätzlicher Unterschied, der die beiden Hersteller bis heute trennt.
Business Jets ziehen nach
Dassault brachte Fly-by-Wire mit der Falcon 7X in die Geschäftsluftfahrt. Sie flog erstmals am 5. Mai 2005, wurde am 27. April 2007 von EASA und FAA zugelassen und ging im Juni desselben Jahres als erster Business Jet mit volldigitaler Flugsteuerung in Dienst. Falcon 8X, Falcon 6X und die neue Falcon 10X setzen diesen Ansatz fort; laut Dassault ergänzt die 10X einen mit beiden Triebwerken verbundenen „Smart Throttle“ und einen vom Kampfjet Rafale abgeleiteten Schutzmodus.
Gulfstreams G650, am 7. September 2012 von der FAA zugelassen, war der zweite Fly-by-Wire-Business-Jet. G500 und G600 gingen mit aktiven Sidesticks noch weiter, die elektronisch gekoppelt sind, sodass jeder Pilot spürt, was der andere tut. Die am 29. März 2024 zugelassene G700 und die im April 2025 zugelassene G800 teilen diese Bauweise, ebenso die G400.
Embraer brachte die Technologie eine Größenklasse tiefer. Die Legacy 500, am 21. Oktober 2014 von der FAA zugelassen, war der erste mittelgroße Business Jet mit Fly-by-Wire und einer Stehhöhenkabine mit ebenem Boden. Die Legacy 450 folgte 2015, und beide wurden 2019 zu Praetor 600 und Praetor 500 weiterentwickelt. Bombardiers Global 7500, am 28. September 2018 von Transport Canada zugelassen, nutzt eine Fly-by-Wire-Architektur auf Basis des Verkehrsflugzeugs, das heute Airbus A220 heißt, mit aktiver Lastabminderung, die die Wirkung von Turbulenzen verringert. Der Global 8000 übernimmt sie.
VIP-Versionen von Verkehrsflugzeugen bringen die Technologie mit: Jeder Airbus Corporate Jet, vom ACJ318 bis zum ACJ350, sowie die Boeing BBJ 787 fliegen mit Fly-by-Wire. Die BBJ-Versionen der 737 nicht.
Vorteile, Grenzen und was als Nächstes kommt
Fly-by-Wire spart Gewicht, weil Seilzüge und Umlenkrollen entfallen, und es erlaubt den Ingenieuren, ein Flugzeug über seinen gesamten Geschwindigkeitsbereich gleich reagieren zu lassen. Die Schutzfunktionen verringern das Risiko eines Kontrollverlusts, laut vielen Studien zur Flugsicherheit die häufigste Kategorie tödlicher Unfälle. Die Lastabminderung sorgt für einen ruhigeren Flug, und eine Flugzeugfamilie kann dieselbe Steuerungssoftware nutzen, was die Umschulung von Piloten zwischen Modellen verkürzt.
Die Kosten sind hoch. Die Software muss nach den strengsten Standards zertifiziert werden, die Hardware braucht mehrfache Redundanz und unabhängige Stromversorgung, und die Entwicklungskosten lassen sich bei einem kleinen, günstigen Jet kaum wieder hereinholen. Deshalb nutzt kein leichter Jet im JetAtlas-Katalog ein vollständiges Fly-by-Wire-System. Mit jeder neuen Großraumkonstruktion verbreitet sich die Technologie ein Stück weiter. Ob sie die Klasse der leichten Jets erreicht, hängt von günstigeren Rechnern und Stellantrieben ab und von einem Hersteller, der bereit ist, die Zulassung als Erster zu bezahlen.