Der Rögerhaken und DG/LS Flugzeuge

Nahezu jeder Segelflugpilot trägt beim Fliegen einen Fallschirm. Natürlich rechnen wir nicht damit, ihn jemals zu gebrauchen, aber man will ja kein unnötiges Risiko eingehen. Dabei nützt in einer Notsituation ein Fallschirm natürlich nur dann etwas, wenn der Pilot auch in der Lage ist, rechtzeitig das Cockpit des wahrscheinlich unkontrolliert fliegenden Flugzeugs zu verlassen. Das aber ist meist das Problem!

Über das NOAH-System ist ausführlich berichtet worden, aber es setzt – ebenso wie z. Bsp. ein Raketen-Auszugssystem – voraus, dass zuerst die Haube abgeworfen wird. Und da gibt es leider denkbare Fälle, in denen das nicht möglich ist:

Wenn ein Flugzeug unsteuerbar vom Himmel fällt und der Pilot in höchster Not den Entschluss zum Aussteigen gefasst hat, wird sich seine Maschine im allgemeinen nicht in einem geraden Sturz abwärts befinden sondern in einer taumelnden Bewegung, wobei das Cockpit mehr oder weniger von schräg vorn angeblasen wird und zwar mit hoher Geschwindigkeit. Manchmal schiebt sich dann die Haube nach Auslösung des Notabwurfs nur etwas zurück und zur Seite und saugt sich im Luftstrom so fest, dass der Pilot größte Mühe hat, sie weg zu drücken. Das kostet aber wertvolle Zeit.

Viel schlimmer ist allerdings, dass eine gelöste Haube dem Piloten unkontrolliert an den Kopf schlagen kann, wodurch er bewusstlos wird. Das passiert besonders bei starker seitlicher Anströmung – z. Bsp. nach Verlust eines Flügelteiles.

Selbst wenn der Pilot vom Haubenrahmen “nur” an der Schulter getroffen wird, wird ihn dies für einen Moment außerstande setzen, sich gegen die Beschleunigungs- und Fliehkräfte aus dem Cockpit zu heben. Und das war der entscheidende Moment, der ihm einen Notausstieg noch erlaubt hätte.

Diese Gedanken sind keine Theorie:
Aufgrund genauer Statistiken weiß man, dass etwa 45% aller versuchten Notausstiege misslingen und damit tödlich enden!

Zur Vermeidung dieser Situationen hat Prof. Röger von der Fachhochschule Aachen vor vielen Jahren den nach ihm benannten Haken erfunden:

Mit Auslösung des Notabwurfs dreht sich ein Haken unter den hinteren Haubenrand und verhindert dessen Hochsteigen. Der Luftstrom, der das Cockpit durch die nur vorn gelöste und hochgehobene Haube füllt, kann damit nicht mehr abfließen und hebt die Haube blitzartig an. Sie dreht sich um den Rögerhaken herum, über die senkrechte Stellung hinweg und fliegt im hohem Bogen über das Leitwerk nach hinten.

Ein solcher Rögerhaken ist seit Jahren bei allen neu zugelassenen Flugzeugkonstruktionen mit nach vorn öffnender Haube Vorschrift. – Wunderbar! Problem gelöst!

Es gibt aber noch Tausende von Flugzeugen ohne Rögerhaken aus früheren Zeiten. Und im Frühjahr 99 ist wieder in den USA ein Pilot umgekommen, der nach einem Zusammenstoß in der Luft den Notabwurf gezogen hatte und dann im Flugzeug sitzen geblieben war, ohne sich auch nur los zu schnallen. Anhand seiner Kopfverletzungen ließ sich rekonstruieren, dass er den linken Haubenrahmen an den Kopf bekommen hatte und bewusstlos geworden war……

Wir haben uns daraufhin und auch auf Bitte der FAA hin entschlossen, eine Lösung zu erarbeiten, auch ältere Maschinen mit einer Einrichtung zu versehen, die die Funktion eines Rögerhakens erfüllt. Der Haken selbst ließe sich nur mit sehr großem Aufwand nachrüsten, aber ein kleiner Federstift tut die gleichen Dienste, wenn er die Haube nach Auslösung des Notabwurfs noch kurz in ihrer hinteren Position durch eine Art Gelenk fixiert, bis sie sich vorn hebt und über den Piloten hinweg fliegt. Die dazu benötigte Haltekraft beträgt nach den Versuchen von Prof. Röger etwa 80 N. Zum Lieferumfang dieses Stiftes gehört auch ein zusätzlicher Handgriff am Haubenrahmen, mit dem sich die Haube leichter öffnen lässt – ein Komfortgewinn!

Wir bieten hiermit allen Piloten mit Flugzeugen der Baureihen DG-100, DG-200, DG-300, DG-400, DG-600, die noch keinen Rögerhaken haben, einen Einbausatz an, mit dem sie sich eine Art “Rögerhaken” nachrüsten lassen können. Ebenso ist eine Nachrüstung in allen LS-Flugzeugen möglich. Für die LS4 bis LS8 gibt es fertige Technische Mitteilungen. Für die LS1f und LS3 ist ein Einbau ebenfalls möglich.

Mit dem Rögerhaken erhalten Sie damit einen signifikanten Sicherheitsgewinn.

Links der Stift, der in die rechte Stahlfeder einrastet
– eingebaut bei einer älteren DG-300

Technische Zeichnung-1

Technische Zeichnung-2

In den LBA-Info vom Mai 1991 findet sich der folgende Beitrag zur Funktion des Rögerhakens,
der hier mir freundlichem Dank an das LBA veröffentlicht wird:

Forschungsprojekt: Haubennotabwurf bei Segelflugzeugen

Bestimmt hat sich irgendwann einmal jeder Segelflugzeugpilot mit der Problematik des Rettungsabsprunges befasst. Doch kaum jemand denkt vor dem Start ernsthaft an ein Sicherheitsrisiko und somit an die Notwendigkeit, einmal den Haubennotabwurf wirklich ausführen zu müssen. Die Analyse von 34 Flugunfällen der Jahre 1975 – 88, bei denen Piloten gezwungen waren, das Flugzeug in der Luft zu verlassen, zeigte einen hohen Anteil von tödlichen Verletzungen (45 %) bei den beteiligten Personen. Zu etwa 92 % war die Unfallursache ein Zusammenstoß von zwei Flugzeugen in der Luft, fast immer beim gemeinsamen Thermikkreisen. In dieser Flugphase ist der Pilot bemüht, sein Flugzeug optimal zu fliegen und ist nicht voll auf die Luftraumbeobachtung konzentriert. Die restlichen Unfälle sind auf technische Störungen oder ein unterschreiten des Flugbereichs zurück zu führen.

Bei der Beschäftigung mit der Problematik des Notausstieges kristallisierte sich u. a. ein Schwerpunkt heraus, der auf Schwierigkeiten beim Haubennotabwurf deutete. Das LBA regte daraufhin die Durchführung einer Forschungsarbeit an, die vom Bundesminister für Verkehr an die Fachhochschule Aachen – Fachbereich Flugzeugbau, Triebwerksbau und Raumfahrttechnik – vergeben wurde. Das Projekt ist inzwischen abgeschlossen.

Der Zusammenstoß in der Luft trifft den Flugzeugführer meist völlig überraschend. Im ersten Augenblick herrscht ein Unglaube und ein Schock vor. Der Pilot benötigt einige Zeit, den Schock zu, überwinden, die Situation zu erkennen und die Entscheidung zum Ausstieg zu treffen. Er unterliegt dabei der Versuchung, sich der Situation zu ergeben. Nach der Entscheidung zum Notausstieg versucht der Flugzeugführer die Haube so schnell wie möglich abzuwerfen, ohne sich dabei den notwendigen Vorgang zum Haubennotabwurf für das geflogene Muster bewusst zu machen. Oft haben sich die Piloten auch vorher nicht mit dem Haubennotabwurfverfahren vertraut gemacht. Aufgrund der hohen Sinkgeschwindigkeit nach dem Unfall hat der Pilot jedoch meist nur wenige Sekunden zur Verfügung zum Abwerfen der Haube, zum Aussteigen und zum Ziehen des Fallschirms. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass noch etwa 100 m Höhe zum Öffnen des Fallschirms und zum Abbremsen der Fallgeschwindigkeit nötig sind. Alles muss sehr schnell gehen. Jede gewonnene Sekunde verbessert die Wahrscheinlichkeit für eine sichere Rettung.

Vor diesem Hintergrund war zunächst die Frage zu klären, in wieweit die Piloten mit den einzelnen Haubennotabwurfsystemen der von ihnen geflogenen Muster vertraut sind. Zur Ermittlung des allgemeinen Kenntnisstandes wurde ein Fragebogen den Piloten zur Beantwortung vorgelegt. Bei der Auswertung stellte sich heraus, dass 67 % der Piloten den zu bedienenden Hebel je nach Muster nicht richtig nennen konnten! Die meisten Piloten haben auch eine ungenaue Vorstellung, wie sich im Notfall die Cockpithaube, vom Flugzeug löst. Viele Personen sind der Meinung, dass ihr Muster eine Mechanik besitzt, welche die Haube nach der Entriegelung an der Vorderseite anhebt und dass kein weiteres Zutun des Piloten erforderlich ist, die Haube abzuwerfen.
Das ist nicht der Fall!

Für die Erforschung des tatsächlichen Ablaufes des Haubennotabwurfes wurden daher Versuche im Windkanal durchgeführt. Ziel der experimentellen Untersuchungen war es, die an der Cockpithaube angreifenden Luftkräfte, deren Angriffspunkte sowie die Momente um den Haubenschwerpunkt zu bestimmen. Wie die Untersuchungen im Windkanal ergaben, reichen die Luftkräfte an der Haube bei geringen Anstellwinkeln und mittleren Fluggeschwindigkeiten nicht aus, um die Haube vom Rumpf abzuheben!

Auch ein vorderes Anheben der Haube oder ein seitliches Aufklappen genügt nicht, da die Momente um den Haubenschwerpunkt die Haubenvorderkante nach unten drücken bzw. die Haube wieder zuklappen. Das Offnen des Haubenverschlusses allein bewirkt also Im Normalfall keine Trennung der Haube vom Rumpf.

Bei weitergehenden Versuchen wurde ein Segelflugzeugrumpf auf das Dach eines Kraftwagens montiert und der Notabwurf unter realen Bedingungen in Fahrversuchen auf einer Landebahn untersucht.

Die Ergebnisse der Windkanalmessungen wurden bestätigt. Die Haube wird im gesamten erprobten Geschwindigkeits- (75 – 140 km/h) und Anstellwinkelbereich (-10 bis +10 Grad) nach dem Entriegeln nicht vom Luftstrom weggerissen, sondern bleibt meist ohne erkennbare Bewegung auf dem Rumpf liegen! Auch mit einer Anhebevorrichtung konnte die Haube nicht abgeworfen werden. Es gibt zwar durch den Anhebevorgang eine Haubenbewegung, aber die Haube bleibt auf dem Rumpf liegen. Eine vordere Haubenanhebung allein ist daher nicht ausreichend, um ein gefahrloses Abwerfen der Haube zu ermöglichen.

Tritt allerdings bei der Anhebung ein Seitenwind auf, so wird die Haube vom Rumpf seitlich weggeblasen, wobei sie sich um die Hochachse dreht. Bei kleinen Anhebehöhen verbleibt die Flugbahn der Haube in Höhe des Rumpfes. Die Flugbahn der Haube weist dabei allerdings immer eine seitliche Versetzung auf, so dass bei starkem Seitenwind keine Beschädigung des Leitwerks zu erwarten ist.

Aus den Versuchen ergab sich die Notwendigkeit, den Drehpunkt der Haube möglichst weit hinter den Angriffspunkt der Luftkräfte zu legen, um beim Öffnen eine Unterstützung des Abwerfens durch die Strömung zu erreichen. Es wurde eine Lösung gewählt, welche den Haubendrehpunkt durch ein Gelenk zwangsweise an das hintere obere Haubenende verlegt. Dann müssen die an der Haube angreifenden Luftkräfte die Haube um diesen Punkt drehen und damit ein Moment erzeugen, welches die Haube nach dem Entriegeln nach hinten klappt. Da hier keine feste Verbindung geschaffen werden sollte, die beim Abwurf erst getrennt werden müsste, wurde ein einfacher Haken angebracht.

Die anschließenden Versuche wurden mit einer vorderen Haubenanhebung durchgeführt, da nur hierdurch größere Luftkräfte als das Gewicht erreicht werden können und somit ein Aufklappen der Haube stattfinden kann. Mit dem Haken konnte die Haube einwandfrei bei einer minimalen Anhebung von 68 mm und einer Mindestgeschwindigkeit von 100 km/h abgeworfen werden. Wird die Haube noch höher angehoben (105 mm), so zeigt sich ein problemloses Öffnen und Abwerfen.

Die Haube löst sich vom Rumpf bei einem Öffnungswinkel von ca. 45 bis 60 Grad, steigt dann nach oben weg und überfliegt das Seitenleitwerk in einer Höhe von ca. 4 m. Die Gefahr einer Beschädigung des Leitwerks besteht nicht.

Die Zeit vom Öffnen der Haube bis zur Freigabe das Cockpits beträgt 0,75 Sekunden und die Flugzeit bis zum Passieren des Seitenleitwerks ca. 1,7 Sekunden. Die Haube wird also unmittelbar nach dem Entriegeln vom Cockpit weg gerissen. Aufgrund des Öffnungsvorgangs um den hinteren Haubenpunkt besteht kein Risiko eines Hängenbleibens der Haube oder der Verletzung des Piloten.

Manuelle Versuche mit Testpersonen zeigten ein problemloses Abwerfen der Haube ohne eine Gefährdung des Piloten. Die Haube lässt sich mit geringen Kräften anheben und wird ab einer gewissen Anhebehöhe dem Piloten aus der Hand gerissen. Die Zeit bis zur Trennung der Haube vom Rumpf beträgt ca. 0,7 Sekunden und nach 1,4 Sekunden passiert die Haube das Leitwerk. Die Haube lässt sich also sehr schnell und problemlos abwerfen. Damit gewinnt der Pilot bei der nach am Unfall auftretenden hohen Sinkgeschwindigkeit wertvolle Zeit zu seiner Rettung. Der Aufwand für den zusätzlichen Haken ist minimal, der bewirkte Effekt bringt einen großen Wahrscheinlichkeitszuwachs für eine sichere Rettung.

– H. Fendt –

Das Forschungsprojekt von Professor Röger

Im vorherigen Beitrag ist von Herrn Fendt vom LBA recht genau die erkannte Problematik und die mögliche Lösung beschrieben worden. Aber wie genau die Versuche abliefen und was für verblüffende Ergebnisse dabei heraus kamen, habe auch ich nicht gewusst. Seit dem ersten Erscheinen dieses Artikels sind etwa 5 Jahre vergangen – Aufträge für Nachrüstungen für den Hauben-Sicherungsstift gab es so gut wie nicht, was eigentlich verwundert angesichts der sehr deutlichen Kommentare, die Sie am Ende dieses Artikels lesen können.

Ein Kunde – Jürgen Riel – brachte nun das Thema wieder nach vorn und so habe ich mit Prof. Röger telefoniert, der mir sofort eine DVD mit den Original-Filmen zur Verfügung stellte. Das sind mehrere Gigabyte an Daten und die lassen sich hier nicht veröffentlichen, aber im Folgenden sehen Sie in verschiedenen kleinen Videoclips die auffallendsten und wichtigsten Szenen und Ergebnisse.

Hier ist also eine stark gekürzte Fassung der Ergebnisse des Forschungsprojektes von Professor Röger, welches vom Bundesministerium für Verkehr im Auftrag des Luftfahrt-Bundesamtes zugunsten der Sicherheit von uns Segelflugpiloten gefördert wurde.

Wie Sie oben schon gelesen haben, erfolgte zuerst ein umfangreicher theoretischer Abschnitt unter anderem mit Versuchen im Windkanal – ausgehend von der Forderung:

“Die Zeit für das Verlassen eines Segelflugzeugs muss erheblich verkürzt werden!”

Es stellte sich dabei im wesentlichen heraus,

dass die Hebel der Haubennotabwurf-Systeme alle unterschiedlich und für die Piloten in der Notsituation oft verwirrend sind,
dass eine für das Abwerfen aerodynamisch optimale Haube eine Form hätte, die dem Piloten einen Ausstieg fast unmöglich macht
dass besonders ältere Piloten unter einer Belastung von 1,5 g kaum eine Chance haben, das Flugzeug rechtzeitig zu verlassen.

Es mussten eine Menge Basis-Untersuchungen gemacht werden, denn damals gab es praktisch überhaupt kein Grundlagenwissen.

Interessant und spektakulär waren dann zum Schluss die Fahrversuche mit der “Erfindung” des Hakens, der seit dem nach Professor Röger benannt ist.

Auf einem still gelegten Flugplatz mit einer 2 KM langen Betonbahn wurde ein etwas urig aussehendes Gefährt in Bewegung gesetzt:

Als Erstes wurden Versuche gefahren, bei denen man die Haube nur entriegelte. Sie blieb bis zu einer Geschwindigkeit von 160 km/h auf dem Rumpf liegen. Eine Feder, die vorn die Haube anhebt, um so den Luftstrom darunter zu leiten und das “Wegfliegen” zu ermöglichen, bringt – ohne den später entwickelten Rögerhaken – auch nichts:

Bei diesem Bild besteht die offensichtliche Gefahr, dass der Pilot die Haube vor die Stirn geschlagen bekommt und zumindest einen Moment lang benommen ist!

Es gibt zu diesen Ergebnissen eine kaum glaubhafte aber wahre Anekdote:

Walter Schneider, der Chef der damaligen Rolladen-Schneider wollte einfach nicht glauben, dass die Haube unbeweglich liegen bleibt und auch mit vorderem Anheben nicht wegfliegt. Er wiederholte auf eigene Kosten die Versuche auf dem Flugplatz Egelsbach, der aber zu kurz dazu war. Daraufhin ließ er seine Beziehungen spielen und bekam die “Startbahn-West” des Frankfurter Rhein-Main Airports für Testfahrten zur Verfügung gestellt!!!
Die Bahn war lang genug und schließlich war auch Walter Schneider überzeugt…..

Als nächstes wurde ein Pilot in den Rumpf gesetzt, der also eine echte Abwurfsituation herbei führen sollte. Schauen Sie sich genau die letzten Sekunden an:

Beim endgültigen Wegfliegen der Haube bekommt er sie an den Kopf und wäre ohne Schutzhelm wahrscheinlich nicht mehr handlungsfähig gewesen.

Die theoretischen Voruntersuchungen hatten eine mögliche Lösung aufgezeigt, die Hinterkante des Haubenrahmens fest zu halten. Das hätte man mit einem Gewicht von mehr als 6 KG machen können (nicht sehr populär vermutlich!) oder eben mit einem Haken. Der “Röger-Haken” war geboren!:

Der positive Effekt eines solchen Rögerhakens war allen am Versuch Beteiligten wie auch dem LBA absolut klar, und der Rögerhaken wurde für Neuflugzeuge mit vorn gelagerter Haube zur Pflichtausrüstung. Natürlich kann man einen solchen Haken nicht fest anbringen, denn dann ließe sich die Haube nicht mehr schließen. Also braucht man eine Mechanik, die z. Bsp. beim Ziehen des Notabwurfgriffs einen Haken unter den Haubenrahmen dreht. So etwas lässt sich nur beim Neubau realisieren, wurde aber von allen Herstellern von Flugzeugen mit solchen Hauben nach und nach angeboten.

Die Versuche fanden erst Ende der 80er Jahre statt und viele Flugzeuge fliegen heute noch ohne diese wichtige Sicherheitseinrichtung. Nachrüsten lässt sich ein “echter” Rögerhaken leider nur mit sehr großem Aufwand, aber für die Nachrüstung haben wir eben den “Ersatz-Rögerhaken”, den Hauben-Sicherungsstift entwickelt (siehe oben!).

Der Rögerhaken ist ein typisches Beispiel für eine ganz wichtige Entwicklung, deren Notwenigkeit zu Anfang kaum jemand erkannt hat, da die physikalischen Abläufe einfach nicht geglaubt wurden. Bis eben eine Idee, ein wissenschaftliches Institut mit einem engagierten Leiter und Fördermittel des Ministeriums zusammen kamen und diese einfache und dennoch äußerst wichtige Lösung erarbeiteten. Den Haken anschließend nach seinem Erfinder zu nennen, ist sicher eine angemessene Würdigung seiner Arbeit und der seines Teams.

Eine Bemerkung zu seitlich gelagerten Hauben:

Sie sind nach den Filmaufnahmen unter dem Gesichtspunkt des Notausstiegs den vorn gelagerten Hauben deutlich unterlegen. Die beste Lösung seitlich aufgehender Hauben ist die mit einer Sollbruchstelle am Scharnier. Wenn die abreißt, fliegt die Haube problemlos weg. Nur muss die Sollbruchstelle dann so schwach dimensioniert sein, dass sie im Alltagsbetrieb nicht ausreichend stabil sein wird. Macht man sie stabil genug für den Normalbetrieb, besteht die Gefahr – wie man aus einem Doppelsitzer-Unfall gesehen hat – dass die Haube gar nicht wegfliegt und den Piloten massiv behindert oder einen Ausstieg sogar unmöglich macht.

Die zwei Hauben der DG-1000 sind sicher leichter zu öffnen, als es eine einteilige wäre. Sie sind aber – da seitlich angeschlagen – sicherheitstechnisch eindeutig schlechter als die Hauben unserer Einsitzer. Leider können wir die Hauben der DG-1000 nicht vorn und hinten befestigen, denn die Abschrägung des Haubenausschnitts erlaubt keine Öffnung nach oben. Wollte man das ändern, wäre ein ganz neuer Rumpf fällig! Vielleicht wäre die ideale Lösung ein Notabwurfsgriff, der nur das vordere Scharnier frei gibt. Dadurch würde die Haube so sehr in den Wind drehen, dass das hintere Scharnier von selbst abreißt, auch wenn es vergleichsweise stabil gebaut ist. Mal sehen….. Immerhin ist die Notwendigkeit eines Notabsprungs aus offensichtlichen Gründen bei Doppelsitzern extrem seltener als bei Einsitzern.

– Friedel Weber –