Notwassern musst du immer noch selbst

Airliner werden immer sicherer. Die wenigen Unfälle, die dennoch passieren, sind oft das Resultat von Missverständnissen zwischen Pilot und Computer. Sollte man also einen der beiden aus dem Cockpit werfen? Das wird durchaus diskutiert, und wer der Verlierer dabei wäre, das ist auch klar. 

Am 9. Januar 2021 verunglückte Flug J-182 kurz nach dem Start von Jakarta; alle 62 Personen an Bord kamen ums Leben. Eine offizielle Stellungnahme zur Ursache gibt es noch nicht, es spricht jedoch vieles dafür, dass es auch hier ein Problem mit dem Computer gab, genauer gesagt mit der „Autothrottle“, einer Art Tempomat. Siehe auch hier.

Ist der Computer an Bord („Computer“ steht hier für die gesamte digitale Automatisierung im Flugzeug) also ein Fluch oder ein Segen? Bevor wir das untersuchen, machen wir drei willkürliche, aber nützliche Unterscheidungen an unserem Fluggerät:

Da gibt es zuerst den „Airframe“, das „eigentliche“ Flugzeug sozusagen, bestehend aus Rumpf, Tragflächen und den diversen Rudern und Klappen. Man könnte das als Skelett des Flugzeugs bezeichnen. Dann gibt es die Motoren, das sind die Muskeln. Das dritte Element umfasst alles, was die Vorgänge im Flug beobachtet und steuert. Das nennen wir „Cockpit“, es ist das Gehirn.

Evolution

Das Skelett hat sich seit den frühen Jets wenig verändert. Die Profile der Tragflächen sind heute zwar raffinierter und es gibt „Winglets“, aber die Geometrie ist die gleiche wie früher: Tiefdecker, gepfeilte Flügel und die Motoren hängen in Gondeln darunter. Das war bei der Boeing 707 vor siebzig Jahren so, und so ist es noch heute beim Dreamliner oder dem A350 von Airbus.

Die Muskeln dagegen haben sich deutlich verbessert. Aus dem „Turbojet“ wurde der „Turbofan“, der weniger verbraucht und nicht so laut ist. Der ist zwar nach wie vor eine Turbine, der Antrieb kommt aber nicht nur vom Rückstoß der „Auspuffgase“, sondern primär von der Luft, die von einem riesigen „Fan“ nach hinten geblasen wird.

Deswegen haben Turbofans einen größeren Durchmesser als ihre Vorgänger. Versucht man nun, die neuen Muskeln an das alte Skelett zu bauen, dann kann es Probleme geben; da passen die dicken Muskeln dann nicht mehr gut unter die Flügel, weil das Skelett zu kurze Beine hat. Das war der eigentliche Murks, den sich Boeing bei der problematischen 737 Max geleistet hat (siehe hier).

Kein Dinosaurier

Der Fortschritt des Gehirns aber war eher Revolution als Evolution. Die heutigen Jets sind mit Sicherheit keine Dinos, deren Kopf bei der Entwicklung nicht mitkam, sondern eher Neurotiker, deren Hirn zu schnell gewachsen ist.

Warum Computer an Bord? So wie im Rest der Welt gibt es auch im Flieger unzählige Aufgaben, die sich immer in ähnlicher Weise wiederholen. Wichtige Stellgrößen müssen aus Gewicht, Temperatur, Wind etc. bei jedem Flug berechnet werden, und auch bei der Navigation gibt es beliebig viel Mathematik.

Solche Jobs haben früher der Flugingenieur oder der Pilot gemacht, heute überlässt man das dem „Flight Management System“, das beispielsweise ausrechnet, wieviel Power man zum Start braucht und welchen Kurs man steuern muss, um trotz Seitenwind ans Ziel zu kommen. Mit solchen Daten ausgerüstet, kann der Pilot nun das Flugzeug bewegen, er kann starten, steigen, cruisen und letztlich landen.

Fast all diese Jobs kann er aber auch dem Autopiloten überlassen, auch der kann Höhe und Steigrate halten, Kurs steuern, etc., und zwar besser als der Mensch. Und der Autopilot ist so programmiert, dass er keinen Unsinn machen kann. Er kann sogar den Menschen daran hindern, Unsinn zu machen, etwa zu stark ins Ruder zu treten oder einen Looping zu fliegen.

Die Automatisierung des Cockpits war sicher der größte Fortschritt in der Fliegerei. Sie hat den Flugingenieur, den dritten Mann im Cockpit, überflüssig gemacht und sie hat unzählige mehr oder weniger dramatische menschliche Fehler verhindert, die durch Müdigkeit oder Schlamperei passiert wären.

Insgesamt sind die heutigen Flieger ein wunderbares Ergebnis technologischer Kompetenz, trotz allen „Bashings“, das die Industrie bei jeder Gelegenheit erfährt.

Zwischen Langeweile und Panik

Es ist aber auch keine Frage, dass die Anforderungen an mentale Belastbarkeit und kognitive Fähigkeiten der Piloten durch die Automatisierung gesenkt wurden.

Ein Flug, insbesondere über lange Strecken, verlangt den Piloten zwar bei Start, Abflug, Anflug und bei der Landung einiges ab, aber unterwegs gibt’s wenig zu tun, außer dem Autopiloten dabei zuzuschauen, wie er alles richtig macht, und hin und wieder mit den Fluglotsen zu plaudern.

Der Autopilot aber ist nicht unfehlbar. In schwerer Turbulenz etwa oder bei Systemfehlern wird er sich unter lautem Alarm verabschieden. Der Pilot muss jetzt von einer Sekunde auf die andere vom Bediener eines Computers zum Luftfahrer alter Schule mutieren. Langeweile schlägt in Panik um, und manchmal ist er dann überfordert.

Ein tragisches Beispiel dafür ist Air France Flug 447 von Rio nach Paris. Der stürzte am 1. Juni 2009 aus 11 Kilometer Höhe in den Atlantik, wobei alle 228 Insassen ums Leben kamen. Ein Sensor für die Geschwindigkeit war vereist, dem Autopiloten wurden jetzt unrealistische Daten geliefert und er schaltete sich automatisch ab. Einer der Piloten übernahm das Kommando, machte aber elementare fliegerische Fehler. Er brachte den Airbus in einen „Stall“, d.h. die Tragflächen verloren den Auftrieb, und die ganze Maschine hörte auf, ein Flugzeug zu sein.

In der Ausbildung lernt der Pilot, wie er sich aus dieser fatalen Lage befreit. In diesem Zustand der Panik aber stand dem Mann am Steuer das notwendige Können nicht zur Verfügung. Über drei Minuten fiel das Flugzeug durch die Luft, bis es auf dem Meer zerschellte.

Der kritische Moment

Die Statistik berechnet weniger als einen tödlichen Crash pro einer Million Flüge. Die Summe aus Flugzeug, Crew und „Air Traffic Control“ (das sind Fluglotsen und Tower, etc.) scheint also eine zuverlässige Sache zu sein. Es ist in der Tat eines der perfektesten Systeme, das der Mensch erschaffen hat und eines der wenigen, das weltweit, über alle Grenzen hinweg, nahtlos funktioniert. Wenn Politik mit derselben Professionalität betrieben würde wie die Fliegerei, dann hätten wir es gut. Gerade deshalb ist jeder Unfall ein Anlass, um an Schwachpunkten zu arbeiten.

Piloten haben sich angewöhnt, dem Computer zu 100 Prozent zu vertrauen. Wenn der dann einen Fehler macht, reagieren sie nicht routiniert – das ist logisch, denn es passiert ja so gut wie nie. Sie fragen in der Situation nicht „Was muss ich jetzt machen?“, sondern „Was macht der denn jetzt?“ Statt sofort 100 Prozent Verantwortung für den Flugzustand zu übernehmen, geben sie dem Computer die Schuld für das Problem.

Wir Menschen neigen dazu, in Panik gemäß unserer frühkindlichen Prägungen zu reagieren. Wir rufen „Mama“ oder laufen weg. Dem Piloten muss in der Ausbildung eine andere frühkindliche Prägung zuteil werden: „Attitude – Speed – Power.“ In der ersten Sekunde der Krise muss er sich um die Lage des Flugzeugs, die Geschwindigkeit und den Antrieb kümmern. Das sind die Überlebensfaktoren.

Erst wenn das gesichert ist, kann er – oder der andere Pilot – sich um den Rest kümmern, etwa um den Computer, der gleichzeitig „Pull up“ und „Speed“ kräht und außerdem noch drei Alarmglocken eingeschaltet hat.

In seiner Ausbildung trainiert der Pilot solche kritischen Situationen im echten Luftraum, unter echter Schwerkraft, allerdings in kleineren Maschinen, mit einem oder zwei Propellern und mit weniger Computerei an Bord. In einem echten Airliner hat er nie einen Stall oder Spin ausprobiert. Er hat also nie in echt erlebt, was passiert, wenn da Attitude, Speed und Power nicht stimmen.

Die schwachen Glieder der Kette

Solche kritischen Situationen werden nur im Flugsimulator trainiert, und je öfter, desto besser eignen sich Piloten die richtigen Reflexe an und behalten sie bei. Zeit im Simulator ist aber teuer, auch weil sie den Piloten von der Arbeit abhält, und so mag es Airlines geben, die hier an der falschen Stelle sparen.

Ein anderer Schwachpunkt scheinen die Sensoren zu sein, die Sinnesorgane des Flugzeugs, die etwa Geschwindigkeit und Anstellwinkel signalisieren. Das Versagen dieser vergleichsweise billigen Teile kann gigantischen Schaden anrichten, wie bei den erwähnten Boeing Max und Air France 447. Aber nicht nur die Verkehrsflieger leiden an dieser Achillesferse.

Die US Airforce verlor einen Bomber vom Typ B2, dessen Sensoren beim Start die falsche Geschwindigkeit angaben. Die Piloten hatten versucht abzuheben, obwohl das Flugzeug noch zu langsam war. Die 1,4 Milliarden teure Maschine zerschellte wegen des Versagens einer lächerlich simplen Komponente.

Vielleicht ist das kennzeichnend für unsere Zeit: Die Computerei hat gigantische Fortschritte gemacht, aber vernünftige Sensoren bekommt man nicht hin. Das wäre eine Aufgabe für angewandte, klassische Physik. Deren Blütezeit aber ist Vergangenheit.

Das Wunder im Hudson

Kommen wir zurück zur Frage: ist der Mensch das schwächste Glied in der Kette der Flugsicherheit? Sollte man den Piloten aus Fleisch, Blut und Gehirn also aus dem Cockpit verbannen und alles Computern überlassen?

Das wäre keine gute Idee. Ein Computer kann nur auf Situationen reagieren, für die er programmiert ist. Er ist nicht mehr als ein sehr zuverlässiger Fachidiot. Die Wirklichkeit aber ist vielfältig, und es werden immer Dinge passieren, die außerhalb seiner „Envelope“ liegen, außerhalb des einprogrammierten Bildes, welches der Computer von der Welt hat. Hier sind menschliche Intelligenz und Kreativität unersetzlich.

Oder glauben Sie, dass ein Computer einen A320 nach Ausfall beider Motoren sicher in New Yorks Hudson River gelandet hätte? Am 15. Januar 2009 tat Sully Sullenberger genau das. Auf dem US-Airways-Flug 1549 waren kurz nach dem Start in knapp 1.000 m Höhe kanadische Wildgänse in die Triebwerke geraten und hatten sie zerstört. Sully hatte die Geistesgegenwart, sofort die „APU“, das kleine Hilfstriebwerk im Heck der Maschine zu starten, um Elektrizität und Hydraulik für die Steuerung zu haben. Als Segelflugpilot wusste er, dass man auch ohne Motoren fliegen kann. So glitt er zu einer Landung im Wasser, die sanft genug war, dass alle an Bord überlebten; für die leichtsinnigen Gänse aus Kanada hingegen kam jede Hilfe zu spät.

 

Dieser Artikel erschien zuerst im Blog des Autors Think-Again. Sein Bestseller „Grün und Dumm“ ist bei Amazon erhältlich.

Foto: John Christian Fjellestad CC-BY 4.0 via Wikimedia Commons

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Leserpost

netiquette:

Wolfgang Richter / 22.02.2021

@ Daniel Frey - Vielleicht sind es auch die Flugbewegungen, die bei aktuellem Fast-Stillstand der Luftfahrt nötig sind, den Piloten und Fluggeräten die minimal vorgeschriebenen Flugstunden zu ermöglichen, damit sie ihre Lizenzen nicht verlieren, also Leerflüge zum Erfüllen der Verwaltungsrichtlinien?

Wolfgang Richter / 22.02.2021

Wenn aber wie bei der Boeing 737-Maxx mittels Computerprogrammierung versucht wird, die durch eigentlich unsinnige Platzierung der Triebwerke veränderte Physik zu überwinden, könnten sich die Ingenieure etwas übernommen haben. Zumal wenn dieser Zusammenhang aus Vermarktungs- oder was auch immer für Gründen vom Hersteller verschwiegen wird, vor allem den diesen Flieger steuernden Piloten. Insofern gut, daß derzeit die Zivilluftfahrt nahezu vollständig am Boden bleibt, ich nicht in Versuchung komme, wieder mal eine Flugreise zu unternehmen, denn in diese Kiste würde ich sicher nicht einsteigen. Das Vertrauen ist dauerhaft weg. Da konnen die Zulassungsbehörden versichern, was sie wollen, denn das haben sie seinerzeit für die abgestürzten Flieger auch getan, sogar noch als die Katastrophen den Angehörigen ihre Verstorbenen im Sarg zurück brachten, wenn überhaupt. Es wurde zuerst einmal gelogen, was das Zeug hielt, bis die Fakten der durch Computersteuerung auszugleichenden veränderten Reaktionen des Fliegers infolge der “Fehlkonstruktion” nicht mehr zu leugnen waren.

Frances Johnson / 22.02.2021

Etwas Glück war auch dabei, wenn man an dieses Desaster denkt: KLM Flight 4805 and Pan Am Flight 1736, oder an die Andrea Doria und die Stockholm. Kein Nebel. und das im Januar.

E Ekat / 22.02.2021

@Swami Angora,wie kommt es, daß ich nach dem Lesen Ihres Beitrags fast sicher bin, in Ihnen einen tatsächlich sachkundigen Piloten vermuten zu dürfen.

Gerhard Volkmar / 22.02.2021

Ich schließe mich an, wären sie Lehrer von so manchen gewesen, dann hätten wir mehr technikbegeisterte, logisch denkende Menschen unter uns. Da gibt es bei manchen a/c’s aber noch so einen kleinen Propeller der ausfahren kann, auch oft Ratte genannt.. Als redundante Absicherung..? . VLG from EDDK

lutzgerke / 22.02.2021

Der Autor erkennt die Handreichungen des Computers sehr richtig auch als Mechanismus zur Verblödung des Menschen. Die Frage ist, ob der Computer nicht bald seinen kritischen Punkt erreicht, oder schon erreicht hat, wenn der Mensch immer mehr verlernt? Welche Krativität genau PC-Affine der Maschine vermitteln, wenn er selber nur noch in Algorythmen denken kann? Denn die Tatsache ist gemessen, daß nicht wir dem Computer unsere Denken aufzwingen, sondern wir alsbald so denken wie die Maschine. Intelligenz ist etwas anderes als Anpassung. Wer sich an alle Umstände anpaßt, sieht sich bald von den Umständen unter Druck gesetzt. Denn wenn wir ein Buch falsch herum in der Hand halten, sollten wir es dann falsch herum lesen? Die Autos, welche heute die Straßen bevölkern, haben wirklich nur noch den Charme von Kartoffeln.

W. Pfaller / 22.02.2021

Als Segelflugpilot wusste er, dass man auch ohne Motoren fliegen kann. In seinem Buch “Man muss kein Held sein”, Bertelsmann 2009, schreibt Sullenberger auf Seite 220, wie sich Flugeigenschaften, Geschwindigkeit und Gewicht eines Airbus von den Charakteristiken eines Segelflugueuges unterscheiden. “Mein Segelflugtraining konnte mir also kaum helfen. Stattdessen profitierte ich wahrscheinlich von meiner jahrelangen Erfahrung als Kampflieger, als ich immer auf das Energiemanagement achten musste… Ich glaube, dass mir dies beim Flug 1549 mehr als irgendeine andere Sache half. “

Karlheinz Patek / 22.02.2021

@Andreas Rühl. Ich lach mich tot. Sagen Sie ihrer “sicheren Quelle” mal schönen Gruss. Sie glauben doch nicht im Ernst dass in so einer Situation der Pilot das Kommando dem FO übergibt. Geht das schief und überlebt er landet er vor Gericht.

Karlheinz Patek / 22.02.2021

@Hannah Raitsch. “angle of attitude”? Gibt es nicht. Sie meinen “angle of attack”!!. Der Winkel zwischen Flugzeuglängsachse und der anströmenden Luft.

Ralf Pöhling / 22.02.2021

Eine Computer so zu programmieren, dass er unter bekannten Umständen und Bedingungen besser funktioniert, als ein Mensch, ist durchaus möglich. Schwierig sind in der Tat die unvorhergesehenen Ausnahmen. Denn was unvorhergesehen ist, kann man auch nicht programmieren. Eine KI ist dabei ebenso wenig hilfreich, denn die KI muss eine solche Ausnahme theoretisch ja zumindest einmal selbst erleben, damit sie richtig darauf reagieren lernt. Und dann ist das Flugzeug abgestürzt. Ausnahmen im Vorfeld zu simulieren, um die KI schon mal zu füttern bevor es schief geht, ist ebenso schwierig, denn da landen wir wieder bei dem Problem der Unvorhersehbarkeit. Es gibt unzählige denkbare Ausnahmefälle, die eintreten können. Luftloch, Vogelschwarm im Triebwerk, Kollision mit anderem Flugzeug, Raketentreffer aus allen erdenklichen Richtungen, etc.. Man sollte an automatisierten Piloten durchaus forschen. Aber von einem praxistauglichen Ersatz für einen echten Piloten, sind wir Äonen entfernt. Das klappt ja nicht mal bei Autos. Und Autofahren ist für einen Menschen schon mal deutlich leichter, als einen Airliner zu fliegen. Bei einer KI ist das natürlich nicht anders.

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