Flugzeugkatapult

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Katapultstart einer F/A-18 Hornet

Blick aus dem Cockpit einer F/A-18 Hornet kurz vor dem Katapultstart

Start einer F/A-18F Super Hornet von der USS Kitty Hawk (CV-63)

Flugzeugkatapulte werden in der Luftfahrt als Starthilfevorrichtung verwendet, wenn Flugzeuge nicht durch eigene Kraft die nötige Startgeschwindigkeit erlangen können. Dies kann der Fall sein, wenn etwa die Startbahn zu kurz ist oder die Antriebsleistung des Fluggerätes nicht ausreichend für einen Start ist. Die häufigste Anwendung finden Flugzeugkatapulte auf Flugzeugträgern, da die Flugzeuge auf den kurzen Startstrecken ohne Unterstützung nicht die erforderliche Geschwindigkeit erreichen könnten.

[Bearbeiten] Geschichte

Bis zum Zweiten Weltkrieg wurden die meisten Flugzeugkatapulte hydraulisch betrieben. Dampfkatapulte wurden aber bereits auf Katapultschiffen wie der Schwabenland eingesetzt. Der Dampf wurde von der Antriebsanlage zur Verfügung gestellt. Alternativ konnte man den Dampf auch durch einen Wasserstoffperoxid-Dampfgenerator erzeugen.

Die Entwicklung von Dampfkatapulten begann in den 1930er Jahren, als Schwimmerflugzeuge und Flugboote von Schiffen gestartet werden sollten, ohne sie vorher zu Wasser zu lassen.

Später sollten Flugkörper von Schleudern gestartet werden (z.B. Fieseler Fi-103). Moderne Flugzeuge konnten nicht mehr konventionell (d.h. ohne Unterstützung) von Flugzeugdecks abheben, weil die Rollgeschwindigkeit und der Fahrtüberschuss des Trägers nicht mehr ausreichte, um die minimale Fluggeschwindigkeit zu erreichen, die die immer schwerer werdenden modernen Flugzeuge zum Auftrieb benötigten. Deswegen wurden dort Startdampfkatapulte eingesetzt.

Die Verwendung von Dampfkatapulten in der heute bekannten Form wurde 1950 auf der HMS Perseus erprobt und ab den 50ern Jahren rüsteten Marinen ihre Flugzeugträger mit Dampfkatapulten aus.

[Bearbeiten] Dampfkatapulte

In den Boden des Flugdecks ist dazu eine Schiene eingelassen, auf der ein „shuttle“ genannter Schlitten mittels Dampfdruck beschleunigt wird. Dieser Dampf wird bei Flugzeugträgern mit Atomantrieb direkt aus dem Sekundärkreis des Reaktors entnommen. Am Vorderrad des Flugzeugs sorgt ein ausklappbares Verbindungstück („tow bar“) für die Kraftübertragung. Das Flugzeug fährt an den Schlitten heran, bis die tow bar eingerastet ist. Daraufhin zieht das Katapult kurz an, damit eine Spannung zwischen dem Flugzeug und dem Schlitten besteht und kein plötzlicher Ruck das Bugrad beschädigen könnte.

Der Druck des Dampfkatapults wird auf das jeweilige Gewicht des Flugzeuges eingestellt, damit auch die erforderte Geschwindigkeit für den Auftrieb am Ende der Startbahn erreicht werden kann. Der Vorteil des Katapults zeigt sich darin, dass er es Flugzeugen ermöglicht, auch größere Traglasten mitzuführen.

Vor dem Start wird das Flugzeug zunächst über eine Haltestange („release bar“) in seiner Position gehalten bis genügend Dampfdruck aufgebaut wurde und die Triebwerke Maximalschub erreicht haben. Dann wird die Halterung gelöst und das Flugzeug wird sehr schnell beschleunigt bis seine Tragflächen ausreichend Auftrieb erzeugen.

Der Schlitten wird am Ende der Startbahn auf kürzester Strecke abgebremst. Dies geschieht über einen langen Kegel an der Vorderseite des Schlittens, der am Ende des Katapultweges in ein mit Wasser gefülltes Rohr eindringt. Dank der Kegelform und der dadurch steigenden Wasserverdrängung nimmt auch die Bremswirkung schnell zu und bringt den Schlitten zum Stillstand. Daraufhin wird der Schlitten für den nächsten Start in seine Ausgangsposition zurückgezogen.

[Bearbeiten] Elektromagnetische Katapulte

Seit dem Beginn des 21. Jahrhunderts werden auch elektromagnetisch betriebene Katapulte erforscht, weil zukünftige Flugzeugträger durch die Verwendung von Gasturbinen keinen Dampf mehr bereitstellen und der Betrieb somit sehr aufwendig wäre. Die US Navy rüstet ihre Flugzeugträger momentan mit elektromagnetischen Katapulten (Electromagnetic Aircraft Launch System, EMALS) mit Linearmotoren ähnlich den Magnetschwebebahnen aus. Dabei wird der Schlitten durch elektromagnetische Wellen beschleunigt, ähnlich dem Transrapid-System. Durch die genauere Wirkungsweise lassen sich mit diesen Systemen auch bessere Startbedingungen erreichen.

[Bearbeiten] Alternativen

Die meisten Marinen (außer der United States Navy, der russischen Marine, der französischen Marine und der brasilianischen Marine) haben die Verwendung von Katapulten aufgegeben und setzen dafür Senkrechtstarter wie die Harrier II ein. Die Trägerschiffe können daher kleiner und somit billiger gebaut werden. Als Ausgleich besitzen solche Flugzeugträger eine Startrampe (ski-jump) am Bug.