Wirbelschleppen-Vermeidung (Wake Turbulence)
Wirbelschleppen sind aerodynamische Wirbel an den Flügelenden eines Flugzeugs — erzeugt durch den Druckausgleich zwischen Unter- und Oberseite des Tragflügels. Sie können schwere Steuerungsverluste beim nachfolgenden Flugzeug verursachen.
Quelle: ICAO Doc 4444 PANS-ATM Kapitel 5 (Separation); EUROCONTROL RECAT-EU (Re-Categorisation, seit 2015).
Physik der Wirbelschleppen
- Verursacher: Unterdruck auf Oberseite und Überdruck auf Unterseite des Tragflügels → an den Wingtips strömt Luft vom Hochdruck zur Niederseite → zwei gegenläufige Wirbel (counter-rotating).
- Entstehung im Flugverlauf: Wirbel entstehen, sobald der Flügel Auftrieb erzeugt — also genau in dem Moment, in dem das Flugzeug bei der Rotation vom Boden abhebt (Bug-/Hauptfahrwerk lift off) und der Flügel beginnt, das Gewicht zu tragen. Sie enden, sobald der Flügel keinen Auftrieb mehr erzeugt — also beim Touchdown.
- Stärke: proportional zum Gewicht (höheres Gewicht = mehr Auftrieb = stärkere Wirbel) und umgekehrt proportional zur Spannweite (kürzere Spannweite = konzentriertere Wirbel) und Geschwindigkeit (geringe Speed → höherer Anstellwinkel → stärkere Wirbel).
- Besonders stark in Bodennähe und bei langsamer, schwerer Konfiguration (z.B. schwer, langsam, Klappen draußen — also Take-off oder Final).
- Verhalten in Luft:
- Vertikal: sinken mit ca. 400–500 fpm für 1–2 min, dann stabilisieren ca. 500–900 ft unter Erzeuger.
- Horizontal: driften mit Wind ab; bei seitlichem Wind verschieben sich Wirbel zur Lee-Seite mit Windgeschwindigkeit.
- Lebensdauer: 2–5 Minuten typisch; bei Bodennähe und Wind länger (haftet am Boden).
Sonderfall: Wirbel bleiben auf der Bahn
- Bei sehr leichtem Seitenwind (oder Wind genau in Bahnrichtung) driften die Wirbel kaum seitlich ab — sie können auf oder direkt neben der Bahn liegen bleiben, fast stationär.
- → Größtes Risiko beim Start unmittelbar hinter Heavy/Super mit ruhigem oder schwach querliegendem Wind.
- Bei stärkerem Seitenwind werden Wirbel zwar abgedrängt, aber landen ggf. auf parallelen Bahnen oder Taxiways.
ICAO Wake-Turbulence-Kategorien
Traditionell (ICAO Annex 6):
| Kategorie | Gewicht MTOM |
|---|---|
| HEAVY (H) | ≥ 136 000 kg (300 000 lb) |
| MEDIUM (M) | 7 000 – 136 000 kg |
| LIGHT (L) | < 7 000 kg |
Spezial-Kategorien:
- SUPER (J): Airbus A380, Antonov An-225.
EUROCONTROL RECAT-EU (seit 2015) hat 6 Kategorien (A bis F) für feinere Abstufung — primär für ATC-Separation.
Standard-Separation (hinter Heavy / Super)
Im Anflug (Final) — IFR-Trennung in NM:
| Vor mir | Nach mir | Mindestabstand |
|---|---|---|
| Super (A380) | Heavy | 6 NM |
| Super | Medium | 7 NM |
| Super | Light | 8 NM |
| Heavy | Heavy | 4 NM |
| Heavy | Medium | 5 NM |
| Heavy | Light | 6 NM |
| Medium | Light | 5 NM |
Quelle: ICAO Doc 4444 Tabelle 5-8 (Standard Wake-Turbulence Separation Minima for Arriving Aircraft).
Take-off — Zeit-Separation:
- 2 Minuten hinter Flugzeug der nächsthöheren Wake-Turbulence-Kategorie.
- 3 Minuten hinter Heavy/Super, wenn Light/Medium folgen oder bei Mid-Runway-Departures (intersection take-off vor Heavy-Rotation-Point).
Wirbel beim Rollen — Taxi-Abstand
- Beim Rollen hinter einem Flugzeug der nächsthöheren Wake-Turbulence-Klasse soll ein Mindestabstand von ca. 200 m gehalten werden (Empfehlung; siehe FAA AIM 7-3-7).
- Grund: Jet-Blast und Wirbel auf dem Taxiway können auch im Stand wirken; bei Leichtflugzeugen kann Jet-Blast zum Kippen führen.
Vermeidung — VFR-Praxis
Take-off-Szenarien
- Hinter einem Heavy auf gleicher Bahn:
- 2-3 Minuten warten bevor Take-off-Roll.
- Rotation vor Predecessor's Rotation-Point (wenn möglich) — bleibst über der Wirbelschleppe; Lift-off vor dem Lift-off-Punkt des Heavy.
- Steigflug mit höherem Winkel (Vx) → Trajektorie über der Heavy-Trajektorie bleiben.
- Quering einer Bahn mit jüngst Heavy-Take-off: 2-3 min warten.
Landung-Szenarien
- Hinter Heavy im Anflug:
- Über dem Anflugpfad des Vorgängers bleiben.
- Touchdown hinter der Touchdown-Position des Vorgängers — z.B. hinter der Position, an der das Bugfahrwerk des Heavy aufsetzte (typischerweise nach dem ersten Drittel der Bahn).
- Steiler Anflug und lange Landung — bewusst weit hinter Touchdown-Punkt aufsetzen.
- Wirbelschleppen driften mit Wind — Berücksichtigung bei Crosswind: Wirbel der vorausfliegenden Maschine drift bei Seitenwind in Richtung Lee-Seite.
En-route
- Hinter größerem Flugzeug folgen: 1000 ft tiefer, 5 NM seitlich versetzt.
- Überholen: oberhalb passieren (Wirbel sinken nach unten).
- Hinter sinkendem Flugzeug: über dessen Sinkpfad bleiben.
Sonderfall: Helikopter
- Helikopter im Schwebeflug oder beim Take-off in Bahnnähe erzeugen starken Downwash und Turbulenz — vergleichbar mit Wirbelschleppen, aber breiter und stationärer.
- Pilot eines Light Aircraft soll vor Take-off auf einer Bahn nahe einem schwebenden/startenden Helikopter warten, bis der Helikopter weggeflogen ist oder der Downwash durch Wind abgetragen wurde.
- Quelle: FAA AC 90-23G und FAA AIM Section 7-4 Helicopter Vortices.
Wirkung beim Treffer
Severity abhängig von Größenverhältnis Folger/Erzeuger:
- Leicht hinter Heavy: schwere Roll-Tendenz, Steuerwiderstand, ggf. unkontrollierbarer Bank-Angle.
- Medium hinter Heavy: spürbare Roll, beherrschbar mit Aileron + Power.
- Heavy hinter Heavy: leichte Roll, kaum kritisch.
Hauptregel
Visuell vermeiden kombiniert mit ATC-Separation. Wenn ATC nicht trennen kann (z.B. Sichtfliegen unkontrollierter Platz), Pilot eigenverantwortlich Abstand wahren.