Am 1 April 2011 kam es, wahrscheinlich aufgrund von Materialermüdung, zum Bruch von Teilen der Rumpfbeplankung im Dach eines Verkehrsflugzeugs vom Typ Boeing 737-300 der US Fluggesellschaft Southwest Airlines. Dies geschah während eines Linienflugs von Phoenix, Arizona nach Sacramento, Kalifornien.

Trotz des Schadens und der resultierenden explosiven Dekompression blieb das Flugzeug steuerbar; die Piloten leiteten einen steilen Abstieg aus der Flughöhe von 34000 Fuß (10300 m) auf 11000 Fuß (3300 m) und eine Notlandung auf dem Flughafen von Yuma, Arizona ein.

Materialermüdung ist bei zyklisch belasteten Bauteilen aller Art prinzipiell unvermeidbar. Gerade Kurzstreckenflugzeuge wie die Boeing 737, die eine große Zahl von Starts und Landungen absolvieren und deswegen viele Belastungszyklen durchlaufen, sind einem hohen Risiko ausgesetzt.

Das Problem kann durch weitere Faktoren verschärft werden, beispielsweise Korrosion, Materialfehler wie Lunker in Gussteilen, Fertigungsfehler wie feine Anrisse an Bohrungen, Montagefehler oder Konstruktionsfehler wie die ungeeignete Materialwahl oder Unterdimensionierung. Streng genommen ist hier eigentlich eine Abgrenzung zum Phänomen der Materialermüdung nötig. Ein Haarriss durch einen Fertigungsfehler, der sich im Betrieb mehr und mehr ausdehnt, bis das Bauteil versagt, ist etwas Anderes als Materialermüdung. In der Praxis jedoch ist die Abgrenzung nicht immer einfach. 

Wenn es gelingt, diese Faktoren auszuschalten, kann man das Problem durch häufige Kontrollen im Griff behalten – diese Kontrollen müssen aber sein, insbesondere bei Fluggerät, das schon eine hohe Zahl von Lastzyklen absolviert hat. Da zu sparen bedeutet am falschen Ende zu sparen.

Der Vorfall vom 1. April 2011, der zum Glück glimpflich abging, war nicht der einzige Zwischenfall dieser Art bei Southwest Airlines. Bereits im Juli 2009 kam es, ebenfalls bei einer Boeing 737-300, zu einem Versagen eines Bauteils der Dachbeplankung aufgrund von Materialermüdung. Auch jenes Ereignis ging glimpflich ab, auch dank der Bauweise moderner Flugzeuge, die auf dem “Fail-Safe”-Prinzip basiert: Begrenzte lokale Schäden werden durch die konstruktive Auslegung in ihrer Ausbreitung limitiert.

Aloha-Flug 234

Der berüchtigste Fall von Materialermüdung bei einer Boeing 737 betraf ein Modell der älteren Baureihe -200 von der Fluggesellschaft Aloha Airlines im US-Bundesstaat Hawaii. Am 28. April 1988 rissen bei diesem Flugzeug mit 95 Menschen an Bord auf dem Flug von Hilo nach Honolulu große Teile der vorderen Rumpfbeplankung samt Spanten und Längsträgern bis hinunter zum Kabinenboden ab. Eine Flugbegleiterin wurde dabei in den Tod gerissen. Die übrigen 94 Insassen hatten großes Glück, dass der Rumpf nicht auseinanderbrach, sondern bis zur Notlandung auf dem Flughafen der Stadt Kahului auf der Insel Maui hielt, auch wenn der vordere Rumpfteil sich bereits sichtbar gesenkt hatte.

Auch beim Aloha-Zwischenfall hatte das Flugzeug in 19 Jahren Einsatzdauer die hohe Zahl von 90000 Zyklen auf dem Buckel, zumeist auf kurzen Flügen zwischen den hawaiianischen Inseln. Hinzu kam Korrosion, begünstigt durch den Salzgehalt der Meerluft.

In den genannten drei Beispielen gelang immer noch die Notlandung, sodass das Schlimmste verhindert werden konnte. Bei zwei durch Materialermüdung verursachten Unglücken von Großraumflugzeugen des Typs Boeing 747 verloren Hunderte Menschen ihr Leben. Beide Unglücke sind einander sehr ähnlich.

Japan Airlines-Flug 123

Am 12. August 1985 versagte auf einer Boeing 747 der Baureihe -100 der Japan Airlines das hintere Druckschott. Der herausschießende Luftstrom aus dem Rumpf drang in das Seitenleitwerk ein und riss es komplett vom Rumpf ab. Dabei verloren auch alle redundanten Hydrauliksysteme ihre Flüssigkeit. Das Flugzeug wurde damit weitgehend unkontrollierbar; es gelang den Piloten nicht, allein mithilfe der Variation des Schubs der vier Triebwerke, die weiterhin funktionierten, die Katastrophe abzuwenden. Die Boeing zerschellte an einem Bergrücken, nur vier von insgesamt 524 Insassen konnten lebend geborgen werden.

Bei der Untersuchung der Wrackteile stellte sich heraus, dass das Druckschott, das bereits 7 Jahre zuvor bei einem in der Luftfahrt nicht seltenen “Tailstrike” (dem Aufsetzen des Hecks, meist wenn beim Abheben die Maschine zu steil hochgezogen wird, manchmal aber auch während der Landung) beschädigt worden war, nicht sachgerecht repariert wurde. Deswegen war die Reparaturstelle bleibend geschwächt und einer hohen Wahrscheinlichkeit des Bruchs infolge von Materialermüdung ausgesetzt – der schließlich auch eintrat und damit die Katastrophe auslöste. 

Augenzeugenaufnahme der beschädigten Boeing 747 von Japan Airlines in den Minuten vor dem Absturz. Die körnige Aufnahme lässt deutlich erkennen, dass fast das gesamte Seitenleitwerk fehlt. Quelle: securiteaerienne.fr

Der Fehler wurde von Technikern des Herstellers Boeing begangen. Er wurde danach aber auch 7 Jahre lang nicht von den Ingenieuren und Mechanikern der Fluggesellschaft bemerkt. Eigentlich müsste in den 7 Jahren mindestens ein D-Check stattgefunden haben. Ein solcher intensiver Test, bei dem das Flugzeug weitgehend auseinander genommen und in jedem Winkel untersucht wird, findet in 4-5-jährigem Turnus statt. Da das betreffende Flugzeug eine speziell für japanische Kunden entwickelte Kurzstreckenversion des Modells 747 darstellte und auf der Rennstrecke zwischen Tokio und Osaka eingesetzt wurde, besteht aufgrund der vielen Lastzyklen (beim betreffenden Flugzeug fast 19000) ein besonders hohes Risiko der Materialermüdung.

Deswegen macht man doch horrend teure D-Checks: eben damit auch verborgene Probleme ans Licht kommen. Gerade Reparaturstellen sollte man sich besonders genau anschauen, oder nicht?

Zumindest aber sollte man erwarten können, dass man weltweit nach dem Japan Airlines-Unglück mit 520 Todesopfern genau diesem Art von Schadensverlauf besonderes Augenmerk gewidmet hätte und dass nicht einige Jahre später genau dasselbe nochmals passieren würde. Aber es passiert fast haargenau analog zum Unfall der japanischen 747.

China Airlines-Flug 611 

Am 25. Mai 2002 versagte das hintere Druckschott einer Boeing 747 der taiwanesischen Fluggesellschaft China Airlines. Von hier an war der Schadensverlauf ein anderer als 1985, das gesamte Flugzeug brach in der Luft auseinander und die Trümmer stürzten ins Meer. Dies kostete alle 225 Insassen das Leben. Die Maschine hatte 1979 ihren Erstflug absolviert und hatte zum Zeitpunkt des Unfalls mehr als 21000 Lastzyklen hinter sich. Ihr Druckschott wurde 1980 nach einem Tailstrike während der Landung von Technikern von China Airlines repariert, allerdings wiederum nicht sachgemäß, sodass es auch hier zu lokalen Überbeanspruchungen kam.

Auch diese fehlerhafte Reparatur blieb bei Untersuchung über Untersuchung 22 Jahre lang unbemerkt. Hätte zumindest nach dem japanischen Unfall jemand gesagt: “Moment mal, die hatten eine Druckschottreparatur, wir hatten eine, bei denen war sie nicht korrekt ausgeführt, deswegen mussten 520 Menschen sterben, also schauen wir doch bei unserer Maschine lieber nochmal ganz genau nach …“, dann hätte die fehlerhafte Reparatur eigentlich auffallen müssen. Aber vielleicht sagte sich das niemand. Oder aber jemand sagte es und er musste sich anschnauzen lassen: “Weißt du, was sowas kostet? Hast du irgendein konkretes Indiz, warum wir jetzt so eine Untersuchung vornehmen sollen?“.

Doch selbst wenn keine zeitnahe Überprüfung stattfand, es erklärt immer noch nicht, warum bei den obligatorischen Checks nicht genau hingeschaut wurde. Jeder Verantwortliche bei einer großen Fluggesellschaft kennt sich doch aus und ist gut über die sicherheitsrelevanten Ereignisse informiert. Zudem geben die Hersteller, wenn sie Kenntnis von Problemen mit ihren Produkten erlangen, diese in Form von Direktiven an die Wartungsabteilungen aller ihrer Kunden weiter.

Ich habe hier nur einige Unfälle aus der Luftfahrtgeschichte genannt, bei denen Materialermüdung im Spiel war. Es gab noch viele andere, und diese betreffen beleibe nicht allein die Produkte des Herstellers Boeing. In allen genannten Fällen war das Unglück vermeidbar, denn es trat als eine Folge von Faktoren auf, bei denen Nachlässigkeit ein Rolle spielte. Unkenntnis des Phänomens der Materialermüdung kann man nicht als Entschuldigung gelten lassen, denn sowohl der Prozess selbst als auch die ihn begünstigenden Faktoren waren schon damals wohlbekannt.

Somit ist es mir ein Rätsel, wie sich annähernd derselbe Unfall zweimal hintereinander ereignen kann.

Weitere Information

Die Webseite des Aviation Safety Network mit einer umfangreichen Datenbank aller Unglücke und Zwischenfälle in der Luftfahrt