Triebwerke der McDonnell Douglas MD-80

Für den Antrieb der neuen DC-9 Super 80 (MD-80) wählte McDonnell Douglas das Pratt & Whitney JT8D-200. Die -200 Serie basiert auf dem älteren JT8D-9 mit einem erheblich verbesserten Niederdruck-Kompressor und einer gründlich überarbeiteten Turbinensektion und es kam zuerst exklusiv nur bei der MD-80-Serie zum Einsatz.  Die ältere zweistufige Fansektion wurde durch eine einstufige Einheit mit einem Durchmesser von 1,25 m ersetzt. Das Bypass-Verhältnis konnte somit auch von 1.0 bei dem JT8D-9 auf 1.7 bei dem JT8D-200 erhöht werden. So konnte besonders der Lärmpegel beim Start deutlich reduziert und die Umweltverträglichkeit und Leistungsfähigkeit erheblich verbessert werden. Eine genauere Erklärung folgt noch.

Jedes zweistrahlige, moderne Verkehrsflugzeug muß in der Lage sein, auch mit nur einem arbeitenden Triebwerk sicher abzuheben. Hier macht die MD-80 logischerweise keine Ausnahme. Aus diesem Grunde ist die MD-80 im Grunde völlig überpowert, wobei im Normalbetrieb die Triebwerksleistung nicht ausgereizt wird und somit die MD-80 über sehr hohe Reserven verfügt. Das JT8D-209 hat einen Lärmteppich von nur noch 2,5 Quadratkilometern. Damit war die MD-81 seinerzeit das leiseste Flugzeug ihrer Klasse. Bisher (Stand: Mitte 2002) haben alle JT8D-200 insgesamt 50 Millionen Flugstunden absolviert. Einerseits zeigt sich im Alltag und auch anhand des langjährigem Einsatzes dieses Triebwerkmodells, daß die Zuverlässigkeit überaus groß ist.     

Fluglärmreduzierung

Die MD-80 reduzierte den durch den Fluglärm betroffenen Bereich der Ab- und Anflugschneisen von Flughäfen mit Hilfe des JT8D-200 gegenüber älteren Flugzeugtypen auf ein Fünftel! Das sollte bei aller Kritik im Bezug auf die „laute“     MD-80 erwähnt werden. Leider geht in der Diskussion über Fluglärm sehr oft unter, daß seit Jahren zum Teil sehr komplexe Startprozeduren zur Vermeidung der Fluglärmbelastung über Wohngebieten existieren. So kommt es vor, daß es notwendig ist, mit voller Leistung abzuheben und kurzfristig mit circa 20 Grad Steigwinkel den Steigflug durchzuführen. Kurz darauf könnten weitere Anweisungen folgen und die Cockpitbesatzung  muß sich strikt an festgelegte Kurven halten und dabei mit möglichst gedrosselter Triebwerksleistung (noise-abatement-procedures) so schnell wie möglich den Steigflug fortsetzen oder auf weitere Anweisungen warten. Manch ein "Standardmanöver" (Standard Instrument Departure (SID)) führt dazu, daß Flugzeuge mehr oder weniger ihren gedrosselten, aber steilen Steigflug sehr nahe an der Abrissgeschwindigkeit bewerkstelligen. Diese komplexen Einschränkungen dienen dem Lärmschutz, erhöhen aber die Flugsicherheit nicht unbedingt.

In kritischen meteorologischen Situationen könnte die volle Triebwerksleistung fehlen und es wurden in den vergangenen Jahrzehnten immer wieder Flugzeuge beim Start durch starke vertikale Windscherung auf dem Boden gedrückt.  Das Verhältnis zwischen der durch den Fan in die Brennkammer geführten und der an der Brennkammer vorbeigeführten Luft, wird als By-pass-Verhältniss bezeichnet. Je höher das By-pass-Verhältniss ist, um so positiver zeichnen sich die Vorteile eines solchen Triebwerks aus.  Das JT8D-200 der MD-80 zeichnet sich durch ein gutes Nebenstromverhältnis aus. 2/5 der angesaugten Luft wird zur Verbrennung des Kerosins verwendet, während die restliche Luft (3/5) nach der ersten Kompressorstufe direkt zum Triebwerksausgang geführt wird und hier den heißen Schubstrahl umschließt. Dadurch konnte eine erhebliche Lärmminderung gegenüber älteren Flugzeugtypen erreicht werden. Es ist eher unwahrscheinlich, daß Flugzeuge in naher Zukunft noch erheblich leiser werden.

Vielen ist nicht bewußt, daß zum Beispiel im Landeanflug der Lärm hauptsächlich durch das ausgefahrene Fahrwerk und die ausgefahrenen Landeklappen erzeugt wird. Durch den hohen Luftwiderstand muß andererseits der Schub erhöht werden, damit eine sichere Anfluggeschwindigkeit gewährleistet werden kann. Viele Flughäfen haben aus diesem Grund ein Verfahren übernommen (in Frankfurt von Lufthansa entwickelt), daß ein späteres Ausfahren der Landeklappen vorsieht. Dadurch kann der Lärm reduziert werden und der erforderliche Schub kann somit auch verringert werden. Dieses Verfahren wurde vielfach übernommen. Das JT8D-209 ist für einen Schub von 19250 Kilopond ausgelegt. Im Flugbetrieb ist der Schub auf 18500 Kilopond reduziert und diese Tatsache erhöht die Lebensdauer des Aggregats erheblich und trägt zu einer deutlich höheren Wirtschaftlichkeit bei. Mit der MD-80 wurde (optional?) mit einem ART- (Automatic Reserve Thrust) installiert. Fällt ein Triebwerk aus, dann erhöht das System den Schub des verbliebenen Triebwerkes um 750 Kilopond. Die MD-80 kann dann mit einer besseren Leistungsreserve in einen (flacheren) Steigflug übergehen und alle Vorbereitungen für eine Notlandung treffen. Das System wird automatisch beim Ausfahren der Vorflügel aktiviert. Dieses System scheint nur optional zu sein, denn nach mir vorliegenden Informationen hatte SAS dieses System nicht bestellt, aktivierte sich aber automatisch in den wenigen Sekunden vor einer Bruchlandung einer MD-81 Ende 1991, d.h. SAS wusste nichts von der Existenz  dieses Systems und McDonnell Douglas installierte es einfach...  

Modifikationspaket für das JT8D-200?

Pratt & Whitney arbeitet unbestätigten Informationen zufolge intensiv an einem Modifikationspaket für das JT8D-200. Es ist im auch Interesse des Triebwerksherstellers, daß sie ihr Monopol an der MD-80-Serie betreut und für Chapter 4 aufrüstet. So soll alleine der Ausstoß an Ruß um 52 % reduziert werden! Der Treibstoff soll noch effektiver genutzt, dadurch der Verbrauch gesenkt und die Leistung noch weiter optimiert werden. Der durchschnittliche Treibstoffverbrauch wird mit 2700-2900 Liter Treibstoff für eine MD-87 und ca. 3250 Liter bei einer MD-83 angegeben. Diese Angaben sind NICHT gesichert und unterliegen Schwankungen je nach Einsatzprofil. 

Es ist generell sehr schwierig, ein schon ausgereiftes Triebwerk noch weiter zu verfeinern und eventuell bei verringertem Verbrauch noch ein paar Kilopond Schub herauszuholen. Modifikationen haben meistens negative Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit eines Triebwerkes und können nur durch spürbare Veränderungen umgesetzt werden. Es ist auch eine Lehre seinerzeit für Boeing gewesen, daß sie das CFM56 für die B737-300 "ganz einfach" für den Einsatz der größeren B737-400 "hochrechnete" und mehr Schub herauskitzelte. Dies ging nicht lange gut, denn mehr oder weniger war dies die Ursache für einen Triebwerksausfall bei einer 737-400 der British Midland. Versehentlich wurde dann das falsche Triebwerk abgestellt (erschreckend, daß man es verwechseln konnte und natürlich waren einzig die Piloten schuld und nicht die Darstellung der Instrumente) und die 737-400 stürzte nur wenige Meter vor dem Flughafen East Midlands in die Böschung einer Autobahn und es gab viele Tote zu beklagen.

Deshalb zögern auch diverse MD-80-Betreiber bei den vollmundigen Planungen von Verbesserungen, denn es ist nicht ratsam, daß zum Beispiel die Temperatur in den Brennkammern weiter ausgereizt wird.      

Zweifel am JT8D-200?

Zweifel an der Zuverlässigkeit des JT8D-200 kamen aber auf, nachdem 1996 eine MD-88 der Delta Air Lines in Pensacola (Florida/USA) ihren Startlauf mit 142 Passagieren und fünf Crew abbrechen musste, nachdem sich Fanschaufeln des linken Triebwerkes lösten und wie Geschosse in die hintere Kabine gerieten. Zwei Passagiere wurden durch die Schaufeln getötet und die MD-88 brach ihren Start ab und es wurde eine Evakuierung eingeleitet. Es wurde nicht erkannte Materialermüdung als Unglücksursache festgestellt. Der Hersteller Pratt & Whitney und McDonnell Douglas gaben zusätzliche Anweisungen für die Inspektion von JT8D-200 heraus und bisher hat es kein so schwerer Zwischenfall mit Verletzten oder sogar Toten wiederholt.

McDonnell Douglas

Courtesy: McDonnell Douglas

Zeitlimit von Schub:

Bei Start und go-around: 5 Minuten

Bei Start und go-around mit einem Triebwerk: 10 Minuten

Beim Triebwerksstart darf zwischen erstmaliger Treibstoffzufuhr und "light-up" eine Zeitspanne von 5- 20 Sekunden liegen.

Treibstoffverbrauch:

stabilisierter Leerlauf : max. 1100 lb./Std.

normaler Startschub: max. 12566 lb./Std.

Der Treibstoffverbrauch einer MD-81 liegt bei durchschnittlich 1400 Kg/Triebwerk/pro Stunde.

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