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McDonnell Douglas MD-11

McDonnell Douglas MD-11
Entwicklungsgeschichte MD-11
Ab 1983/84 waren die DC-10, die aus den frühen 1970iger Jahren stammten, bereits technologisch am veralten, besonders die Passagierkapazität, die Reichweite und der Treibstoffverbrauch waren absolut unbefriedigend geworden. Bei McDonnell Douglas untersuchte man daraufhin die Möglichkeiten für eine gestreckte, technologisch modernisierte Version der DC-10. Zwei Varianten wurden ernsthaft geprüft: eine DC-10-10 mit einem um 12,19 m gestreckten Rumpf und eine DC-10-30 mit einem um 9,14 m gestreckten Rumpf. Gleichzeitig untersuchte man Möglichkeiten, um den Widerstand der Triebwerke und der Tragflächen zu reduzieren. Später kam noch eine DC-10 global dazu, mit der man gegen die Boeing 747SP antreten wollte. Diese Variante war eigentlich nur eine DC-10-30 mit mehreren Zusatztanks, um so in den Reichweitenbereich der 747SP zu kommen. Während die Untersuchungen zu einem neuen Flugzeug weiterliefen, gab McDonnell Douglas die Bezeichnung DC-10 Super 60 bekannt. Die Maschine sollte ein Interkontinental-Langstreckenflugzeug mit einem um 8,13 m verlängerten Rumpf, der bis 350 Passagiere aufnehmen sollte, einer verbesserten Aerodynamik und Avionik werden. Analog zur DC-8 wollte man dann drei Ausführungen anbieten, die Super 61, mit einem um 12,00 m verlängertem Rumpf für 390 Passagiere für den amerikanischen Inlandsmarkt, die Super 62, mit einem um 8,10 m verlängertem Rumpf für 350 Passagiere als Interkontinentalflugzeug und letztlich die Super 63 als Kombination aus beiden. Nachdem es aber 1979 in kurzer Zeit zu drei Abstürzen von DC-10 Maschinen gekommen war (American Airlines Flug 191, New Zealand Air Flug 901 und Western Airlines Flug 2605), was eine große Diskussion über die grundsätzliche strukturelle Sicherheit der Trijets auslöste, wurde das gesamte DC-10 Super 60 Programm gestoppt, da in einer Medienkampagne grundsätzliche Zweifel an der Sicherheit der DC-10 geäußert wurden, welche die Marke stark beschädigte. Mitte 1981 begann man zusammen mit der NASA an einer DC-10-10 der Continental Airlines verschiedene Ausführungen von Winglets zu untersuchen. Nach dem erfolgreichen Abschluss der Versuche begann man wieder über eine neue DC-10 Version mit modernsten Triebwerken, wie Pratt & Whitney PW 2037 oder Rolls Royce RB.211-535, und den neuen Winglets zu diskutieren. Aus diesen Plänen wurde dann die MD-EEE, später nach weiterer Überarbeitung in MD-100 umbenannt. Man plante von Anfang an zwei Versionen, die MD-100-10 für maximal 270 Passagiere und die MD-100-20 für maximal 333 Passagiere. Aber die erwarteten Aufträge für diese neue DC-10 Version blieben aus und für die weitere Entwicklung fehlte das Geld, so dass man am 22. November 1983 erneut beschloss, alle Arbeiten an dem Projekt einzustellen. Das Jahr 1984 brachte McDonnell Douglas eine stattliche Anzahl Aufträge für die MD-80 Familie, aber keinen einzigen für die DC-10. Zwar stand die Fertigungsstraße in Long Beach nicht still, weil man einen Auftrag der US Air Force über 60 KC-10A Luftbetankungsflugzeuge erhalten hatte, aber zivile DC-10 wurden nicht gefertigt. Da man bei Mc Donnell Douglas aber davon überzeugt war, dass ein Ersatztyp für die DC-10 gebaut werden müsse, begann man 1984 mit der Konzeption der MD-11, von der man ebenfalls von Anfang an zwei auf der DC-10-30 basierende Versionen plante, die MD-11X-10 für 270 Passagiere und die MD-11X-20 mit verlängertem Rumpf für 331 Passagiere. Nachdem wieder einige Aufträge für die DC-10 eingegangen waren, nahm man Kontakt zu den Hauptkunden auf und bot ihnen die Entwicklung eines neuen Trijets, der MD-11 an, während man die DC-10 Fertigung auslaufen lassen wollte. Inzwischen hatte man für beide Versionen einen gleichlangen Rumpf vorgesehen, eine Version für 337 Passagiere bei einer maximalen Reichweite von 8.850 km und eine andere für 331 Passagiere bei einer maximalen Reichweite von 12.850 km. Einige Luftverkehrsgesellschaften hatten sich relativ schnell für das neue Flugzeug entschieden, besonders bei den von McDonnell Douglas bekanntgegebenen Leistungs- und Verbrauchsdaten. Nachdem 52 feste Bestellungen und 40 Optionen eingegangen waren, gab man am 30. Dezember 1986 offiziell den Beginn der Entwicklung der MD-11 bekannt.
Konstruktionsmerkmale MD-11
Die MD-11 ist ein Ganzmetalltiefdecker mit drei Triebwerken, zwei unter den Flächen und eines auf dem Rumpfheck unter der Seitenleitwerksflosse. Der Rumpf ist eine Halbschalenkonstruktion, wobei die Außenbeplankung teilweise geklebt ist. Die Tragflächen sind zweiholmig aufgebaut, verfügen über siebenteilige Vorflügel und vier als Doppelspaltklappen ausgeführte Landeklappen. Zwischen Triebwerk und Rumpf befinden sich die inneren Querruder. Auf der Tragflächenunterseite sind je drei Spoiler als Störkörper angebracht. Das Leitwerk ist ebenfalls eine Ganzmetallkonstruktion, daß aus dem dritten Triebwerk, welches auf einem Sockel auf dem Rumpfheck montiert ist, herausragt. Die Steuerung erfolgt mechanisch über Seilzüge und Steuerstangen, die Ruder wurden hydraulisch bewegt. Die MD-11 war eines der ersten Flugzeuge, bei dem in größeren Mengen moderne Faserverbundwerkstoffe eingesetzt worden, besonders am Leitwerk, den Klappen und Fahrwerkabdeckungen. Das Bugradfahrwerk besteht aus einer zwillingsbereiften Bugradstrebe und je einem Wagenkasten mit vier Rädern pro Hauptfahrwerkstrebe. Das Hauptfahrwerk wird hydraulisch gebremst und verfügt über ein Antiblockiersystem. Neu war auch die Auslegung des Cockpits für zwei Mann mit sechs Bildschirmen und Honeywell VIA 2000 Computern, elektronischem Flug-Management-System, GPS Navigationssystem und dem automatischen Landesystem, das Landungen der Kategorie IIIb ermöglicht. Das Cockpitdesign ACF (Advanced Common Flightdeck) ähnelte stark dem der MD-80 und MD-90 und der späteren Boeing 717. Das Bordhydrauliksystem, das Ursache für Abstürze von DC-10 Maschinen gewesen war, wurde völlig neu konzipiert und mit verschiedenen Sicherungssystemen versehen, so das ein Totalversagen, auch nach Beschädigungen, nicht mehr möglich sein sollte.
Erstflug, Zulassung und Einführung der MD-11
Am 9.März 1988 begann man in Long Beach mit der Montage der ersten MD-11, deren Erstflug ursprünglich für 1989 vorgesehen war. Aber ungezählte Probleme mit der Teilefertigung und verschiedenen Zulieferern ließen den Zeitplan völlig aus dem Ruder laufen, so dass erst am 12. September 1989 der feierliche Roll-out aus der Montagehalle in Long Beach stattfand. Am 10. Januar 1990 fand dann der Erstflug, der über drei Stunden dauerte, statt. Am 8.November 1990 erfolgte nach einem Testprogramm von über 2.000 Flugstunden, an dem 5 Maschinen teilnahmen, die Musterzulassung durch die FAA, während die europäische Zulassung durch die European Joint Aviation Authorities erst am 17.Oktober 1991 erfolgte, nachdem über 200 Beanstandungen beseitigt wurden. Die erste Maschine wurde am 7.Dezember 1990 feierlich an den Erstkunden Finnair in Palm Beach übergeben und bereits am 20. Dezember 1990 fand der erste Linienflug von Helsinki nach Teneriffa statt. Der erste US Kunde Delta Airlines erhielt ebenfalls noch im Dezember 1990 ihre erste MD-11. Berits zu diesem Zeitpunkt wurden die Mängel der MD-11 in bezug auf Kraftstoffverbrauch und Reichweite akut, was zu heftigen Problemen mit den Luftfahrtgesellschaften führte. So stornierte Singapore Airlines ihren Auftrag über 20 Maschinen und bestellte statt dessen Airbus A-340, während American Airlines ihre Bestellung von 19 MD-11 ausdrücklich bestätigte. Ursachen für die Leistungsverluste waren einmal der an sich zu hohe Verbrauch der Pratt & Whitney PT 4460 Triebwerke, zum anderen der hohe Luftwiderstand des Hecktriebwerkes durch aerodynamische Mängel in Verbindung mit der hohen Leermasse des Flugzeuges. So sollte die MD-11 mit 27.680 kg Nutzlast eine Reichweite von 12.950 km erreichen, in Wirklichkeit schaffte sie diese Entfernung aber nur mit einer Nutzlast von 22.000 kg. Bereits Anfang 1991 begann man bei McDonnell Douglas zusammen mit den Triebwerkherstellern ein sogenanntes Leistungssteigerungsprogramm zu entwickeln (Performance Improvement Program, PIP), zu dem man später noch das NASDA Forschungszentrum in Langley dazuholte, um aerodynamische Verbesserungen zu erreichen. Das Programm lief bis 1995 und die erzielten Verbesserungen, wie Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften der Seitenleitwerksflosse und des Hecktriebwerks, sowie ein automatisches Flugstabilisierungssystem mit einem Kraftstoffausgleichsbehälter im Leitwerk ermöglichten es, die ursprünglichen Vorgaben für Reichweite und Kraftstoffverbrauch zu erreichen und zu unterbieten. Diese positiven Ergebnisse kamen aber zu spät, der Imageschaden für McDonnell Douglas war nicht mehr reparabel.
Versionen der MD-11
Die MD-11 wurde in verschiedenen Versionen gebaut. Die Standardversion ist die MD-11, manchmal auch als MD-11P (Passanger) bezeichnet von der von 1990 bis 1998 insgesamt 131 Exemplare gebaut wurden. Die größten Betreiber waren American Airlines mit 19, Delta Airlines mit 17, Swissair mit 16, KLM mit 10, Finnair mit 7und VARIG mit 6 Maschinen. Die MD-11C (Combi) wurde als kombinierte Passagier- und Frachtflugzeug entwickelt und in fünf Exemplaren für Alitalia 1992 gebaut. Die Maschinen erhielten eine seitliche Frachttür am hinteren Rumpf von 4,06 m x 2,59 m und verfügten über einen Frachtvolumen von 309 m² im Hauptdeck, wo bis zu 10 Frachtpaletten verladen werden können. Die Anzahl der Passagierplätze liegt je nach Bestuhlung zwischen 168 in einer Zweiklassenausführung und 240 in einer Einklassenausführung. Die MD-11CF (Convertible Freighter) wurde als umrüstbares Passagier- und Frachtflugzeug 1994 in sechs Exemplaren, vier für Martinair und zwei für World Airways, gebaut. Die Maschinen erhielten eine zusätzliche Frachttür von 3,56 m x 2,59 m am Vorderrumpf zwischen der ersten und zweiten Passgiertüre. Das Frachtraumvolumen liegt bei 411 m² und die maximale Zuladung beträgt 89.325 kg. Die beiden Maschinen von World Airways wurden 2002 in reine Frachtflugzeuge umgebaut. Die MD-11ER (Extended Range) wurde im Februar 1994 auf der Singapore Airshow vorgestellt. Bei dieser Version wurden alle Ergebnisse des Performance Improvement Programs realisiert. Ein Zusatztank von 11.356 Litern im vorderen unteren Frachtraum ermöglicht eine maximale Reichweite von 13.450 km. Insgesamt wurden fünf Maschinen gebaut, drei für Garuda Indonesia und zwei für World Airways. Eine Maschine wurde rückgebaut und fliegt seit Februar 2007 für Finnair. Die MD-11F ist die reine Frachtversion und wurde in 53 Exemplaren gebaut. Sie hat ein Gesamtfrachtvolumen von 598 m² und kann eine Nutzlast von 91.670 kg über maximal 7.250 km befördern. Hauptbetreiber sind FedEx, UPS und Lufthansa Cargo, deren Flotte 19 MD-11F umfaßt. Nach der Übernahme von McDonnell Douglas durch Boeing 1997 wurde bekannt gegeben, dass die Fertigung der MD-11 zumindest als Frachtflugzeug weiterlaufen wird. Aber bereits 1998 ließ man die Fertigung auslaufen, die beiden letzten MD-11F wurden bis September 2000 gebaut und am 21.Januar und 22.Febraur 2001 an Lufthansa Cargo übergeben. Die Ursache des Fertigungsstops lag darin, dass Boeing mit der 777F selbst beabsichtigte, ein modernes Frachtflugzeug zu bauen, zum anderen durch die Konkurrenz von Airbus mit den Frachtversionen A330-200F und A330-300F stark zunimmt. Beide Modelle sind zweimotorig und zwei Triebwerke verbrauchen eben weniger Treibstoff als drei. Frühere Studien von McDonnell Douglas zur Schaffung einer zweimotorigen MD-11 aber wurden abgebrochen. Obwohl die vorhandenen MD-11 verstärkt in reine Frachtflugzeuge umgebaut werden, ist das Ende der Trijets doch deutlich erkennbar. Insgesamt wurden 200 MD-11 aller Versionen gebaut, von denen Ende Juni 2009 noch 181 im Liniendienst waren, wobei die Anzahl der Passagierversion stetig abnimmt.
MD-11 (Foto: Boeing)
Technische Daten: MD-11
Verwendung: Langstrecken-Verkehrsflugzeug
Triebwerk: drei Zweikreis-Turbinen-Luftstrahltriebwerke Pratt & Whitney PW4460 oder wahlweise drei General Electric CF6-80C2D1F
Startleistung: je 26.188 kp Schub (256,9 kN)
Dauerleistung: je 16.880 kp Schub (164,81 kN) in 9.600 m
Startleistung CF6-80C2D1F: je 27.887 kp Schub (273,57 kN)
Dauerleistung CF6-80C2D1F: je 18.040 kp (176,97 kp) in 9.600 m
Besatzung: 2 Mann und bis zwölf Flugbegleiter
Passagiere: 286 in einer Dreiklassenbestuhlung und bis 410 in einer Einklassenbestuhlung
Erstflug: 10. Januar 1990
Spannweite: 51,66 m
Spannweite Höhenflosse: 18,03 m
Länge: 61,21 m
größte Höhe: 17,60 m
Rumpfdurchmesser: 6,02 m
Kabinenbreite: 5,80 m
Kabinenhöhe: 2,86 m
Kabinenlänge: 40,02 m
Frachtraum: 194,20 m³
Spurweite: 10,57 m
Radstand: 24,61 m
Flügelfläche: 338,9 m²
V-Form: 3,66°
Pfeilung der Flügelvorderkante: 37°
Streckung: 7,87
Leermasse: 125.870 kg
Startmasse normal: 273.300 kg
Startmasse maximal: 286.040 kg
Landegewicht maximal: 200.000 kg
Tankinhalt: 152.440 Liter
Nutzlast: 55.655 kg
Flächenbelastung: 844,02 kg/m²
Leistungsbelastung PW4460: 3,64 kg/kp Schub
Leistungsbelastung GE CF6-80: 3,42 kg/kp Schub
Höchstgeschwindigkeit in Bodennähe: 934 km/h
Höchstgeschwindigkeit in 9.450 m: 972 km/h
Reisegeschwindigkeit in 9.450 m: 945 km/h
Langstrecken-Reisegeschwindigkeit in 10.670 m: 890 km/h
Landegeschwindigkeit: 266 km/h
Gipfelhöhe: 13.720 m
Reiseflughöhe: 10.800 m
Steigleistung: 15,7 m/s
Steigzeit auf 1.000 m: 1,2 min
Steigzeit auf 5.000 m: 7,33 min
Steigzeit auf 10.000 m: 17,0 min
Reichweite normal: 9.270 km
Reichweite maximal: 12.655 km
Flugdauer: 15 h
Startrollstrecke: 2.210 m
Landerollstrecke: 1.450 m
Landerollstrecke aus 15 m: 1.970 m
Text: Eberhard Kranz

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