Reibungsprüfung – Messung der Oberflächenreibung von Belägen – Flughafeninstandhaltung

Überblick

Die Reibungsprüfung von Rollbahnbelägen an Flughäfen ist ein hoch technischer und wesentlicher Prozess für die Flugsicherheit. Sie quantifiziert die Wechselwirkung zwischen Flugzeugreifen und dem Belag, was für die Bremsfähigkeit und Richtungssteuerung bei allen Bodenbewegungen – insbesondere bei Landungen, Starts und Startabbrüchen – entscheidend ist. Die verfügbare Reibung variiert je nach Wetter, Oberflächenverunreinigung, Belagsabnutzung und Instandhaltungsmaßnahmen. Regulierungsbehörden wie ICAO und FAA schreiben regelmäßige Messungen und Überwachung der Pistenreibung vor, um Rutschvorgänge, Aquaplaning und Kontrollverluste zu verhindern.

Die Reibungsprüfung erfolgt mit Spezialgeräten und standardisierten Prüfverfahren, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse genau, wiederholbar und regelkonform sind. Die gewonnenen Daten sind entscheidend für die Instandhaltungsplanung, Sicherheitsbewertungen und die Veröffentlichung betrieblicher Hinweise (wie NOTAMs). Dieser Glossarbeitrag behandelt die zentralen Begriffe, Verfahren, Gerätetypen und Standards der Reibungsprüfung und Instandhaltung von Flughafenbelägen.

Zentrale Begriffe und Konzepte

Bremsfähigkeit von Flugzeugen und Richtungssteuerung

Die Bremsfähigkeit eines Flugzeugs beschreibt dessen Fähigkeit, auf der Piste sicher abzubremsen. Sie hängt von der Reibung zwischen Reifen und Belag ab. Richtungssteuerung bedeutet, das Flugzeug auf der Mittellinie der Piste zu halten. Beide Faktoren beruhen auf dem Reibungskoeffizienten, oder Mu-Wert, an der Schnittstelle zwischen Reifen und Belag.

Sinkt die Reibung unter vorgegebene Schwellenwerte – verursacht durch Wasser, Schnee, Eis, Gummiablagerungen oder Belagsverschleiß – verschlechtern sich die Brems- und Lenkeigenschaften, was das Risiko von Pistenabkommen erhöht. Internationale Standards (ICAO Anhang 14, FAA AC 150/5320-12D) verpflichten Flughäfen zur Überwachung und Einhaltung von Mindestreibungswerten und zur Einleitung von Korrekturmaßnahmen, wenn diese nicht eingehalten werden.

Flughafenbetreiber

Flughafenbetreiber sind für den sicheren, regelkonformen und effizienten Betrieb der Flughafeninfrastruktur verantwortlich. Ihre Aufgaben umfassen die Planung und Durchführung von Reibungsprüfungen, Kalibrierung der Geräte, Schulung des Personals, Dokumentation und Organisation von Instandhaltungsmaßnahmen. Bei Unterschreitung der Sicherheitswerte müssen sie umgehend handeln, z.B. durch Reinigung, Gummiabrieb oder Oberflächenbehandlung. Sie sind zudem für die Veröffentlichung von NOTAMs und die Koordination mit der Flugsicherung bei veränderten Pistenbedingungen zuständig.

ASTM-Standards (E2340, E1551, E524, E670)

ASTM International veröffentlicht technische Standards zur Messung der Belagsreibung:

• ASTM E2340: Verfahren zur Messung der Makrotextur von Belägen mit dem Dynamic Friction Tester (DFT).
• ASTM E1551: Anforderungen an Reifen für Reibungsprüfungen.
• ASTM E524 & E670: Anforderungen an Reifen für Blockier- und Seitenkraftmessgeräte.

Die Einhaltung dieser Standards gewährleistet, dass Geräte, Verfahren und Ergebnisse konsistent, wiederholbar und von Behörden anerkannt sind.

Bremswirkungsberichte

Bremswirkungsberichte liefern Echtzeitinformationen zur Bremswirkung auf der Piste. Piloten oder Betreiber stufen die Berichte als „Gut“, „Mittel“, „Schlecht“ oder „Keine“ ein – basierend auf gemessener Reibung oder Pilotenwahrnehmung. Solche Berichte lösen außerplanmäßige Reibungsprüfungen aus und können zu Einschränkungen oder Sperrungen der Piste führen, wenn die Reibung unter Betriebsgrenzen liegt. Sie dienen außerdem der Überprüfung von Instandhaltungsmaßnahmen und unterstützen das Sicherheitsmanagement.

Kontinuierliche Reibungsmessgeräte (CFME)

CFME sind spezielle Fahrzeuge oder Geräte, die die Reibung kontinuierlich über die gesamte Länge der Piste messen. Ausgestattet mit standardisierten Prüfreifen und Wasserapplikationssystemen erfassen sie Reibungsdaten in regelmäßigen Abständen und erstellen umfassende Profile für Sicherheitsbewertungen, Instandhaltungsplanung und Nachweis der Regelkonformität.

Beliebte CFME-Geräte sind:

• Dynatest Runway Friction Tester
• ICC-DFT™
• GripTester
• Mu-Meter
• Skiddometer

CFME müssen regelmäßig kalibriert und von geschultem Personal bedient werden.

Kalibrierung von Messgeräten

Die Kalibrierung stellt sicher, dass Reibungsmessgeräte genaue und zuverlässige Ergebnisse liefern. Sie beinhaltet die Überprüfung der Ausgabewerte anhand von Referenzstandards und gegebenenfalls Anpassungen. Die Kalibrierung umfasst Wasserdurchflussraten, Reifenluftdruck, Sensoren und Datenaufzeichnung. Ausführliche Kalibrierungsprotokolle sind für behördliche Prüfungen und Untersuchungen erforderlich.

Korrekturmaßnahmen

Sinken die Messwerte unter festgelegte Schwellen, stellen Korrekturmaßnahmen sichere Pistenbedingungen wieder her. Übliche Methoden sind:

• Mechanische oder Hochdruckwasser-Entfernung von Gummiablagerungen
• Chemische Reinigung
• Oberflächenstrukturierung (Rillenfräsen, Kugelstrahlen)
• Dünnbeschichtungen oder Slurry Seals

Die Maßnahmen richten sich nach dem Ausmaß des Reibungsverlusts, dem Belagstyp und den betrieblichen Anforderungen. Pisten können gesperrt werden, wenn die Reibung unter Mindeststandards liegt, bis diese wiederhergestellt und nachgemessen wurde.

Kontaminierte Piste

Eine kontaminierte Piste ist zu mehr als 25 % ihrer Oberfläche mit Wasser, Eis, Schnee, Sand oder Gummi bedeckt, was die verfügbare Reibung erheblich verringert. Dies verlängert die Landestrecken und erschwert die Richtungssteuerung. Vorgeschrieben sind dann das Veröffentlichen von NOTAMs, außerplanmäßige Reibungsprüfungen und die Beseitigung der Verunreinigungen.

Trockene, nasse und rutschige nasse Piste

• Trockene Piste: Keine sichtbare Feuchtigkeit oder Ablagerungen; höchste Reibung.
• Nasse Piste: Dünner Wasserfilm (bis 3 mm); reduzierte, aber noch ausreichende Reibung, sofern über Instandhaltungsschwellen.
• Rutschige nasse Piste: Reibung unter sicheren Werten durch Oberflächenverschleiß, Gummi oder Politur; erfordert sofortige Korrekturmaßnahmen.

Der Pistenstatus beeinflusst Betriebsverfahren, Landestrecken und Wartungsplanung.

Dynamic Friction Tester (DFT)

Der DFT misst die dynamischen Reibungseigenschaften, indem er eine rotierende Scheibe mit Gummipads mit vorgegebenen Geschwindigkeiten und Schlupfwerten über den Belag führt. Er erstellt Reibungs-Geschwindigkeits-Kurven und hilft, Flächen mit Aquaplaning- oder Verschleißrisiko zu identifizieren. Der DFT wird zusammen mit anderen Texturmessmethoden zur umfassenden Sicherheitsbewertung eingesetzt.

FAA AC 150/5320-12D

Dieses FAA Advisory Circular definiert Standards für die Messung und Erhaltung der Rutschfestigkeit von Flughafenbelägen. Es legt zulässige Geräte und Methoden, Kalibrierung, Messintervalle, Mindestreibungswerte und Korrekturverfahren fest. Die Einhaltung ist für Part-139-Flughäfen verpflichtend und wird für Verkehrsflughäfen dringend empfohlen.

Reibungskoeffizient (Mu-Wert)

Der Mu-Wert quantifiziert das Verhältnis der horizontalen Zugkraft zur vertikalen Radlast. Er ist die Hauptkenngröße für die Rutschfestigkeit von Pisten. Behörden legen Planungs-, Instandhaltungs- und Mindest-Mu-Werte fest, um Wartungs- und Betriebsentscheidungen zu steuern. Werte unter 0,5 gelten im Allgemeinen als unsicher.

Reibungsmessgeräte

Zu den Reibungsmessgeräten zählen CFME, Mu-Meter, GripTester, Runway Friction Tester, Skiddometer und Surface Friction Tester. Diese Geräte müssen den Standards von FAA, ICAO und ASTM entsprechen und regelmäßig kalibriert werden.

Häufigkeit der Reibungsprüfungen

Die Häufigkeit richtet sich nach den täglichen Landungen von Turbinenflugzeugen gemäß FAA- und ICAO-Richtlinien:

Außerplanmäßige Prüfungen sind nach Vorfällen oder widrigen Wetterbedingungen erforderlich.

GripTester

Der GripTester ist ein CFME-Gerät, das die Reibung mit einem glatten Prüfreifen bei festgelegter Geschwindigkeit und mit Wassersystem für Nassmessungen bestimmt. Er ist bei Luftfahrtbehörden anerkannt und für Zuverlässigkeit und Bedienkomfort bekannt.

Aquaplaning

Aquaplaning tritt auf, wenn Wasser die Flugzeugreifen vom Belag abhebt und Brems- sowie Steuerfähigkeit verloren gehen. Beeinflusst wird dies durch Wasserhöhe, Geschwindigkeit, Reifendruck und Belagstextur. Reibungsprüfungen unter nassen Bedingungen helfen, Aquaplaning-Risiken zu erkennen und zu minimieren.

Operativer und regulatorischer Kontext

Die Reibungsprüfung ist eine behördliche Vorgabe nach ICAO Anhang 14, FAA AC 150/5320-12D und ASTM-Standards. Sie bildet die Grundlage für das Pisten-Sicherheitsmanagement, die Instandhaltungsplanung und betriebliche Entscheidungen. Die Daten der Reibungsprüfung steuern Korrekturmaßnahmen, informieren NOTAMs und sichern die Einhaltung internationaler Luftfahrtsicherheitsstandards.

Flughafenbetreiber müssen ein Reibungsmanagementprogramm mit regelmäßigen Prüfungen, Gerätekalibrierung, Personalschulung, Dokumentation und schneller Reaktion auf Reibungsverlust unterhalten. Dieser umfassende Ansatz ist essenziell, um die Sicherheit des Flugbetriebs zu gewährleisten und Pistenereignisse zu minimieren.

Zusammenfassung

Die Reibungsprüfung von Flughafenbelägen ist ein komplexer, aber entscheidender Bestandteil der Instandhaltung und des Sicherheitsmanagements. Durch systematisches Messen, Überwachen und Erhalten der Pistenreibung sichern Flughäfen sichere Landungen und Starts, die Einhaltung von Vorschriften und die Vermeidung von Vorfällen wie Rutschen oder Aquaplaning. Ständige Weiterentwicklungen bei Standards, Geräten und Verfahren verbessern weltweit die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der Reibungsprüfung.