Wirbelschleppen

Wirbelschleppen – Luftfahrt-Sicherheitslexikon

Was sind Wirbelschleppen?

Wirbelschleppen sind ein Phänomen, bei dem bewegte Flugzeuge die umgebende Luft stören und dabei starke, unsichtbare, spiralförmige Luftströmungen erzeugen, die als Flügelendwirbel bezeichnet werden. Diese Wirbel ziehen sich von den Flügelspitzen als direktes Ergebnis der Auftriebserzeugung. Wenn Flugzeugflügel Auftrieb erzeugen, versucht die Hochdruckluft unterhalb des Flügels, sich mit der Niederdruckluft oberhalb auszugleichen, indem sie sich um die Flügelspitzen windet und so zwei gegenläufig rotierende Wirbelzylinder bildet. Dieser Effekt tritt bei allen Flugzeugen auf – unabhängig von Größe oder Antrieb.

Die Stärke und Beständigkeit der Wirbelschleppen hängen vom Gewicht, der Geschwindigkeit und der Konfiguration des Flugzeugs ab. Schwere, langsame und „saubere“ (Klappen und Fahrwerk eingefahren) Flugzeuge erzeugen die stärksten Wirbel. Die Internationale Zivilluftfahrtorganisation (ICAO) definiert Wirbelschleppen als Turbulenzen, die hinter einem Flugzeug durch Flügelendwirbel, Jetwash und Propellerwash entstehen, wobei die Flügelendwirbel das größte Risiko darstellen. Diese Wirbel können mehrere Minuten verweilen, mit dem Wind abdriften und sind unsichtbar – was sie vor allem beim Start, bei der Landung und in niedrigen Flughöhen zu einer kritischen Sicherheitsgefahr macht.

Wie entstehen Wirbelschleppen?

Wirbelschleppen entstehen durch die physikalischen Grundlagen des Fliegens. Während ein Flugzeug durch die Luft fliegt, erzeugen seine Flügel Auftrieb durch einen Druckunterschied: höherer Druck unter und niedrigerer Druck über dem Flügel. Die Luft strömt von unterhalb zu oberhalb der Flügelspitzen und bildet dabei intensive, spiralförmige Wirbel.

• Gewicht: Schwerere Flugzeuge verdrängen mehr Luft und erzeugen so stärkere Wirbel.
• Konfiguration: „Saubere“ Konfigurationen (Klappen und Fahrwerk eingefahren) konzentrieren die Wirbel, machen sie enger und intensiver.
• Geschwindigkeit: Geringe Geschwindigkeiten erfordern einen höheren Anstellwinkel, was den Auftrieb und damit die Wirbel verstärkt.

Auch Hubschrauber erzeugen durch ihre rotierenden Rotorblätter komplexe Wirbelmuster, sowohl nach unten als auch seitlich. Die Stärke und das Muster hängen von der Rotorgröße, dem Gewicht und den Flugmanövern ab.

Wirbel sinken mit 300–500 Fuß pro Minute und können bei ruhigen Bedingungen minutenlang bestehen bleiben, wie von ICAO und FAA dokumentiert.

Komponenten der Wirbelschleppen: Flügelendwirbel und mehr

Wirbelschleppen bestehen aus mehreren aerodynamischen Phänomenen:

1. Flügelendwirbel:
Die Hauptgefahr – gegenläufige Luftwirbel, die von jeder Flügelspitze ausgehen. Der linke Flügel erzeugt einen im Uhrzeigersinn rotierenden Wirbel, der rechte einen gegen den Uhrzeigersinn. Diese sind am stärksten, am beständigsten, sinken oft ab und driften von der ursprünglichen Flugbahn ab.

2. Jet Blast und Propellerwash:
Schnell ausgetriebene Luft von Triebwerken oder Propellern – hauptsächlich am Boden gefährlich, zerstreut sich aber rasch mit zunehmender Entfernung und Höhe.

3. Rotorabwind (Hubschrauber):
Abwärts- und seitwärts gerichtete Luftströmungen von Hubschrauberrotoren, die gefährliche Turbulenzen am Boden und für nahe Flugzeuge erzeugen.

4. Sekundärkomponenten:
Dazu zählen Rumpfwirbel und Grenzschichtspuren, die in der Regel schwächer und kurzlebig sind.

Flügelendwirbel sind wegen ihrer Stärke und Beständigkeit das Hauptsicherheitsrisiko.

Warum sind Wirbelschleppen ein Sicherheitsrisiko?

Wirbelschleppen können plötzliche, unkontrollierbare Rollbewegungen verursachen, den Auftrieb stören oder strukturelle Schäden bewirken – besonders bei kleineren nachfolgenden Flugzeugen. Die Gefahren umfassen:

• Unbeabsichtigte Rollbewegungen: Plötzliche Rollmomente übersteigen häufig die Steuerfähigkeit leichter Flugzeuge und können insbesondere in Bodennähe zum Kontrollverlust führen.
• Auftriebs- und Kontrollverlust: Gestörte Luftströmung kann abrupten Auftriebs- oder Steuerflächenverlust verursachen.
• Strukturelle Schäden: Schwere Begegnungen können Flugzeugstrukturen überlasten.
• Risiken am Boden: Jet Blast und Rotorabwind können Fahrzeuge und Ausrüstung umwerfen.

Das Risiko ist am höchsten beim Start, bei der Landung und bei Fehlanflügen, insbesondere bei ruhigem Wetter.

Welche Flugzeuge erzeugen Wirbelschleppen? (einschließlich Hubschrauber & Kleinflugzeuge)

Alle Flugzeuge erzeugen Wirbelschleppen. Schwere Maschinen wie der Airbus A380 oder Boeing 747 erzeugen die stärksten Wirbel, aber auch Kleinflugzeuge und Hubschrauber erzeugen Turbulenzen, die für leichtere oder langsamere Nachfolger gefährlich sein können.

• Flächenflugzeuge: Werden von Behörden in Super, Heavy, Large und Small eingeteilt, um Abstände festzulegen.
• Kleine Flugzeuge: Gefährlich vor allem für noch leichtere Maschinen.
• Hubschrauber: Große Hubschrauber können Turbulenzen ähnlich großer Flächenflugzeuge erzeugen; ihre Wirbel können unvorhersehbar abdriften.

Wirbelschleppen sind kein „Großflugzeugproblem“ – jedes Flugzeug kann für leichtere Maschinen zur Gefahr werden.

Kritische Flugphasen: Start, Landung, Reiseflug, Fehlanflug

Das Risiko durch Wirbelschleppen variiert je nach Flugphase:

• Start: Gefahr, wenn das nachfolgende Flugzeug nach dem Rotationspunkt eines schwereren Flugzeugs abhebt – es kann in frische Wirbel geraten.
• Landung: Risiko, wenn das nachfolgende Flugzeug unterhalb des Gleitpfads fliegt oder vor dem Aufsetzpunkt des vorherigen Flugzeugs landet.
• Fehlanflug/Go-Around: Der Steigflug durch verbleibende Wirbel ist gefährlich.
• Reiseflug: Seltener, aber möglich – vor allem in dichtem Luftraum und stabiler Luft.
• Warteschleifen: Anhaltende Wirbel in Warteschleifen können dauerhaft gefährlich sein.

Besonders bei ruhigem und stabilem Wetter verweilen Wirbel länger.

Wie bewegen sich Wirbelschleppen und wie lösen sie sich auf?

Wichtige Faktoren beim Wirbelverhalten:

• Anfangssinken: Wirbel sinken mit 300–500 Fuß pro Minute und stabilisieren sich 500–900 Fuß unter der Flugbahn.
• Seitliches Abdriften: Seitenwinde können Wirbel auf benachbarte Bahnen treiben; Rückenwind schiebt sie entlang der Bahn.
• Beständigkeit: Bei ruhiger Luft können gefährliche Wirbel bis zu drei Minuten bestehen bleiben.
• Auflösung: Bodenkontakt, Turbulenz oder Windscherung beschleunigen das Zerfallen; Hindernisse können die Muster beeinflussen.

Begegnung mit Wirbelschleppen: Was passiert?

Eine Begegnung tritt auf, wenn ein Flugzeug in die Wirbelschleppe eines anderen fliegt. Mögliche Effekte:

• Unbeabsichtigte Rollbewegung: Plötzliche, unkontrollierbare Querlage.
• Gier- und Nickauslenkungen: Plötzliche Änderungen von Richtung oder Höhe.
• Rütteln und Auftriebsverlust: Schneller Sinkflug oder harte Landung.
• Desorientierung: Plötzliche Bewegungen können Piloten verwirren.

Warnsignale sind unerwartetes Flügelwackeln, Nickbewegungen oder das Abschalten des Autopiloten. Die meisten Begegnungen sind kurz, können aber in niedriger Höhe katastrophal sein.

Beispiel:
Ein Regionaljet startete hinter einem A319 und erlebte in niedriger Höhe eine Rollbewegung von über 50 Grad, die maximale Gegensteuerung für die Erholung erforderte – ein Beispiel für die Gefahr unzureichender Abstände bei Windstille.

Mindestabstände und ATC-Verfahren bei Wirbelschleppen

Die Flugverkehrskontrolle (ATC) wendet strenge Wirbelschleppen-Mindestabstände je nach Flugzeugkategorie an:

• Super: z.B. Airbus A380 (MTOW > 560.000 kg)
• Heavy: MTOW > 136.000 kg, aber unter Super
• Large: MTOW zwischen 7.000 kg und 136.000 kg
• Small: Unter 7.000 kg

Die Mindestabstände variieren je nach Kategorie und Flugphase (z.B. 4–8 nautische Meilen im Anflug), mit zusätzlichen Abständen bei Parallelbahnen oder Windstille. Piloten wird geraten, vor dem Rotationspunkt des vorausfliegenden Flugzeugs abzuheben und nach dessen Aufsetzpunkt zu landen – insbesondere beim Folgen schwererer Typen.

Best Practices für Piloten und Fluglotsen

• Halten Sie die ATC-Mindestabstände ein.
• Seien Sie bei ruhigen oder schwachen Winden besonders wachsam auf Wirbelschleppen.
• Vermeiden Sie es, unterhalb und hinter größeren Flugzeugen zu fliegen.
• Achten Sie bei Seitenwind auf mögliches seitliches Abdriften der Wirbel.
• Bei Parallelbahnbetrieb: Beobachten Sie Wirbel, die von Nachbarbahnen abdriften.
• Vermeiden Sie am Boden Jet Blast- und Rotorabwindzonen.

Pilotenschulungen legen Wert auf das Erkennen von Gefahrenzonen, richtige Start-/Landetechniken und das Reagieren auf unerwartete Wirbelschleppenbegegnungen.

Fazit

Wirbelschleppen sind eine ständig präsente Gefahr in der Luftfahrt, deren Beherrschung eine Kombination aus gesetzlichen Vorgaben, operativer Wachsamkeit und Pilotenkönnen erfordert. Mit zunehmender Flugzeugtechnologie und steigender Verkehrsdichte bleibt das Verständnis und die Beachtung von Wirbelschleppen für die Flugsicherheit unerlässlich.

Quellen:

• ICAO Doc 4444: Procedures for Air Navigation Services — Air Traffic Management
• FAA AC 90-23G: Aircraft Wake Turbulence
• EASA Safety Information Bulletin: Wake Turbulence
• Skybrary: Wake Turbulence

Für weiterführende Literatur oder Trainingsressourcen wenden Sie sich bitte an Ihre lokale Luftfahrtbehörde oder besuchen Sie die oben genannten Links.

Wirbelschleppen sind unsichtbar, beständig und potenziell katastrophal. Wachsamkeit, Einhaltung der Verfahren und Respekt vor den gesetzlichen Abständen sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Flugsicherheit.