Ganz schön unter Spannung - Blitzeinschlag am Flugzeug

Schlechtes Wetter? In der Verkehrsluftfahrt findet das meist unterhalb der Reiseflughöhe statt. Und auch in niedrigeren Flughöhen ist das Wetter immer seltener ein Thema. Heutzutage besitzt jedes moderne Verkehrsflugzeug ein Wetterradar, damit lassen sich Schlechtwetterfronten rechtzeitig erkennen. Doch nicht immer kann der Pilot den Hagelschauern oder Gewittern auch rechtzeitig ausweichen. Letztere erschrecken die Passagiere in Ausnahmefällen mit einem gleißenden Licht und einem lauten Knall, dem meist direkt eine Durchsage aus dem Cockpit folgt: „Blitzschlag". Ein solches Ereignis ist sehr selten, selbst für Vielflieger ist die Wahrscheinlichkeit für einen miterlebten Blitzschlag äußerst gering. Ein Verkehrsflugzeug hingegen wird während seines gesamten Lebens gleich mehrere Male vom Blitz getroffen.

Dabei wirkt das Flugzeug ähnlich wie ein Blitzableiter, seine leitende Metallstruktur stellt für die Entladung den „Weg des geringsten Widerstands" zwischen den Wolken und dem Erdboden dar. Nicht selten tritt dabei eine ganze Serie von Blitzschlägen kurz nacheinander auf, meistens zwischen drei und fünf, in Ausnahmefällen bis zu 25. Da das Flugzeug in der Luft aber keine Erdung besitzt, treten die Blitze darin aber nicht nur ein- sondern auch wieder aus. Das Prinzip kennt jeder aus dem Physikunterricht. Ähnlich wie die Karosserie eines Autos wirkt beim Flugzeug der Rumpf wie ein „Faraday'scher Käfig", er leitet den Strom um das Innere des Flugzeugs herum. Anschließend verlässt er die Rumpfstruktur wieder. Für Passagiere und Besatzung des Flugzeugs stellt ein Blitzschlag daher keine Gefahr dar, und im Normalfall kann das Flugzeug seine Reise ungehindert fortsetzen. Dennoch werden derartige Ereignisse von der Crew dokumentiert, damit beim nächsten Check eine spezielle Nachkontrolle erfolgen kann, die auch bei Lufthansa Technik regelmäßig durchgeführt wird.

Rollt das Flugzeug mit einer Blitzschlagmeldung in den Wartungshangar, tritt eine Prozedur in Kraft, die streng im Wartungshandbuch des Flugzeugherstellers festgelegt ist. Stufe 1 sieht eine gründliche äußere Sichtkontrolle auf Spuren des Ein- und Austritts eines Blitzes vor. Obwohl die Brandspuren, die ein Blitzschlag auf dem Lack hinterlässt, oft nur stecknadelkopfgroß sind, werden sie von den geschulten Augen der Mitarbeiter von Lufthansa Technik meist schnell ausgemacht. Aufgrund ihrer jahrelangen Erfahrung kennen die Experten die bevorzugten Ein- und Austrittspunkte bei den unterschiedlichen Flugzeugtypen. Der auch auf dem Boden vorherrschende Irrglauben, dass ein Blitz immer in die höchste Stelle einschlägt, trifft aber auch beim Flugzeug nicht zu. Nicht das hohe Seitenleitwerk ist der bevorzugte Eintrittspunkt, bei vielen Flugzeugmustern finden sich die Eintrittspuren am Rahmen der Cockpitfenster oder an den Vorderkanten der Flügel. Austrittstellen sind dagegen oft die Leitwerksspitzen oder Winglets. Auch an den Rändern der Niete finden die Experten von Lufthansa Technik oft Blitzspuren, genauso an den Hinterkanten der Tragflächen. Hier sind so genannte Statikentlader montiert, die normalerweise zur Abgabe der durch die Luftreibung entstehenden natürlichen Aufladung des Flugzeugs dienen. Über diese kleinen Drähte treten oft auch Blitze wieder aus und brennen diese nicht selten regelrecht weg. Ihre Zerstörung hat aber keine sicherheitsrelevanten Auswirkungen. 

Blitzschlag-Inpektion: Routine für Lufthansa Technik

Der Check eines Verkehrsflugzeugs kann je nach Größe und Sichtverhältnissen mehrere Stunden dauern. Haben die Mitarbeiter von Lufthansa Technik dabei die Ein- und Austrittsstellen gefunden, tritt Stufe 2 der Wartungsvorschrift in Kraft. Nun werden die Einschlagsstellen einer genaueren Betrachtung unterzogen, von außen wie von innen. Weggebrannte Statikentlader werden ausgewechselt, durch Blitzschlag in Mitleidenschaft gezogene Niete werden zerstörungsfrei überprüft und gegebenenfalls getauscht. Blitzschlagschäden an der Struktur des Rumpfes, der Flügel und der Leitwerke treten bei der Verwendung von Aluminium im Normalfall nicht auf. Anders verhält es sich aber bei Strukturen aus Kohlefaser-Verbundstoffen (CFK). Die beim Blitzschlag kurzzeitig entstehenden Temperaturen von mehreren hundert Grad können die bei diesen Werkstoffen verwendeten Harze verkochen und so die Struktur schädigen. Kommende Flugzeugmuster wie Boeing 787 oder Airbus A350, deren Rumpf nahezu vollständig aus CFK besteht, werden daher spezielle Metall- oder Glasgewebe in den entsprechenden Bauteilen verwenden, die eine sichere Ableitung der Blitze ermöglichen. Beim Radom an der Nase des Flugzeugs ist die Verwendung eines Metallgewebes aber nicht möglich, da die dichte Anhäufung von Metall zu falschen Anzeigen im „Blickfeld" des darunter liegenden Wetterradars führt. Hier wird das Metall dagegen in schmalen Blitzstreifen verwendet, die elektrisch leitend mit der Flugzeugstruktur verbunden sind und so eine Ableitung sicherstellen. Damit diese auch bei beweglichen Teilen funktioniert, werden beispielsweise Fahrwerksklappen oder Hochauftriebshilfen durch Leiterkabel mit der Rumpfstruktur verbunden.

Die Flugzeugstruktur ist auch bei regennasser Außenhülle gegen einen Blitzschlag geschützt. Ist jedoch Wasser in die Struktur eingedrungen, kann das sowohl für Aluminium- als auch für Bauteile aus Verbundstoffen zu Problemen führen. Wasser in einem Hohlraum könnte durch die Energie eines Blitzes schlagartig verdampfen und dabei die Struktur beschädigen. Ein solcher Vorfall ist allerdings enorm unwahrscheinlich, da das Eindringen von Wasser in Strukturbauteile schon aus Gründen des Korrosionsschutzes vermieden wird. Doch nicht nur die Struktur, sondern auch die Elektronik eines Flugzeugs kann theoretisch von einem Blitzschlag in Mitleidenschaft gezogen werden. Obwohl die meisten Avionik-Komponenten und ihre Leitungen durch den Faraday'schen Käfig geschützt sind, kann über externe Quellen, beispielsweise Antennen, ein Blitz auf die Elektronik einwirken. Diese ist dagegen aber wirksam mit einem Überspannungsschutz gesichert und darüber hinaus mehrfach redundant ausgelegt. Bei einer Beschädigung springt daher immer sofort ein Ersatzsystem ein. Den erfahrenen Experten der Lufthansa Technik sind daher auch keine durch Blitze verursachten Schadensfälle an der Avionik bekannt. Die Betriebssicherheit eines Flugzeugs ist daher auch bei einem Blitzschlag jederzeit gewährleistet. Zudem führt Lufthansa Technik nach jedem Blitzschlag die oben beschriebenen Kontrollen durch, um den sicheren Betrieb des Flugzeuges vor dem nächsten Flug zu gewährleisten.