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Wie steht es um die Luftqualität in Flugzeugkabinen?

Dies untersuchten Forschungsteams des Fraunhofer IBP bereits in mehreren Studien. Kernpunkt dabei waren »Fume Events« an Bord von kommerziellen Flügen – also Ereignisse, welche die Kabine in sichtbaren Rauch hüllen und die mitunter auch von ungewöhnlichen Gerüchen begleitet werden. Gründe für solche Fume Events sind Flugzeugbetriebsmittel wie Triebwerksöl oder Enteisungsmittel, die mit der Zapfluft in die Kabine gelangen. Flugbegleiter und Piloten berichteten, dass sie aufgrund solcher Rauchentwicklungen gesundheitliche Beschwerden entwickelten.

Luftqualität in Flugzeugen
© Shutterstock / kryzhov
Die Luftqualität in Flugzeugen sollte zu keinen Beeinträchtigungen für Passagiere, Piloten und Flugbegleiter führen.
Kabinenluftversorgung
© Shutterstock
Durch beschädigte Dichtungen kann verdampftes Triebwerksöl in die Kabinenluftversorgung gelangen.
BACS
© Fraunhofer IBP
Bleed Air Contamination Simulator (BACS).

Allerdings zeigten vergangene Messkampagnen: Fume Events kommen so selten vor, dass auf kommerziellen Flügen mit Messausrüstung an Bord kein Fume Event auftrat oder diese messtechnisch nicht exakt erfasst werden konnten. Zielführender ist es, Fume Events zu simulieren und wenn möglich auch in einem Flugzeug – ohne Passagiere – zu untersuchen.

Im Europäischen Projekt FACTS bestimmen Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IBP die physikochemischen Charakteristika eines Fume Events und analysieren, wie diese sich gesundheitlich auswirken. Dies geschieht auf dreierlei Wegen:

  • Am Boden in einem Versuchsstand: Hier werden die Bedingungen bei der Zapfluftentnahme im Triebwerk nachgestellt; man spricht dabei von einem Bleed Air Contamination Simulator (BACS).
  • An einem Triebwerksprüfstand, ebenfalls am Boden: An bekannten, kritischen Stellen wird absichtlich Triebwerksöl injiziert.
  • An Bord von ausgewählten Flugzeugtypen bzw. Flugzeug-/Triebwerkstyp-Kombinationen: Fume Events werden absichtlich hervorgerufen, beispielsweise durch bestimmte Flugmanöver.

Von besonderem Interesse ist dabei pyrolysiertes Triebwerksöl. Dieses kann unter Umständen durch beschädigte Dichtungen im Triebwerk in die Kabinenluftversorgung gelangen. Die entscheidende Frage dabei lautet: Ist die detektierte physikalische und chemische Zusammensetzung der Fume Events bei allen drei Untersuchungsmethoden vergleichbar?

Gelangen Spuren von Triebwerksöl in den Luftstrom eines Triebwerks, wird das Öl stark komprimiert und erhitzt. Dies wurde in bisherigen Studien jedoch nicht berücksichtigt. Daher stellt das Forscherteam diese Druck- und Temperaturbedingungen am Boden kontrolliert nach. Es kontaminiert heiße, komprimierte Luft gezielt mit Triebwerksöl und stellt den Weg vom Zapfluftentnahmepunkt bis in Kabine und Cockpit nach (simuliertes Environmental Control System). Dabei entnehmen die Wissenschaftler an verschiedenen Stellen Luftproben und charakterisieren die Verunreinigungen physikochemisch.

Mit BACS ist es möglich, Umgebungsbedingungen (Druck bis 8 bar, Temperatur bis 600 °C) verschiedener Triebwerkstypen nachzustellen und auch andere mögliche Kabinenluftverunreinigungen wie Hydrauliköl oder Enteisungsflüssigkeit zu untersuchen. Über Vergleichsmessungen stellt das Team sicher, dass die Ergebnisse am BACS, am Triebwerksprüfstand und auf einem realen Flug mit Fume Event weitgehend übereinstimmen.

Im zeitgleich laufenden nationalen Luftfahrtforschungsprojekt »Klimaanlagentechnologien für Innovative Systeme« kurz KlimaTIS – untersuchen die  Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ebenfalls potenzielle Kabinenluftverunreinigungen sowie Technologien zu deren Beseitigung.

 

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