Warum fahren Flugzeuge das Fahrwerk ein?

Ein ausgefahrenes Fahrwerk ist einer der am wenigsten aerodynamischen Teile eines Flugzeugs: Beine, Räder, Stoßdämpfer, Hydraulikleitungen und offene Klappen, die einem Luftstrom von mehreren Hundert Kilometern pro Stunde ausgesetzt sind. Diese Geometrie erzeugt parasitären Luftwiderstand, einen Widerstand, der nicht zum Auftrieb beiträgt und das Flugzeug nur abbremst. Bei einem Leichtflugzeug mit festem Fahrwerk nimmt man diesen Nachteil zugunsten der Einfachheit in Kauf, doch bei einem Verkehrsflugzeug erhöht ein ausgefahrenes Fahrwerk den Gesamtwiderstand so deutlich, dass Piloten es bei schnellen Sinkflügen bewusst als aerodynamische Bremse einsetzen. Wird es gleich nach dem Start eingefahren, kann das Flugzeug beschleunigen, mit weniger Leistung steigen und während des gesamten Reiseflugs weniger Treibstoff verbrauchen.

Der Luftwiderstand wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit, sodass es umso teurer ist, mit ausgefahrenem Fahrwerk zu fliegen, je schneller ein Flugzeug unterwegs ist. Bei den Reiseflug-Geschwindigkeiten eines Verkehrsflugzeugs, etwa 800 bis 900 km/h, wäre ein ausgefahrenes Fahrwerk schlicht undenkbar: Neben dem Treibstoffverbrauch würden die aerodynamischen Lasten auf Klappen und Beine die strukturellen Grenzen überschreiten. Deshalb gibt es eine Höchstgeschwindigkeit für das Fliegen mit ausgefahrenem Fahrwerk und eine noch niedrigere für dessen Betätigung. Das Einfahren verringert zudem den Lärm: Das Fahrwerk ist eine der Hauptquellen aerodynamischen Lärms im Anflug, bei manchen Flugzeugen sogar noch vor den im Leerlauf laufenden Triebwerken.

Im Reiseflug liegt die Außentemperatur bei etwa -55 °C, und die Luft ist extrem trocken und dünn. Reifen, Hydraulikdichtungen und Bremsen kommen in der geschlossenen Umgebung der Fahrwerksschächte besser zurecht, wo sie zudem etwas Wärme von benachbarten Systemen abbekommen. Nach dem Start werden die Bremsen kurz betätigt, um die Räder zum Stillstand zu bringen, bevor sie eingefahren werden, damit kreiselbedingte Vibrationen den Schacht nicht beschädigen.

Ein einziehbares Fahrwerk benötigt Hydraulikaktuatoren, Positionsverriegelungen, Sensoren, Klappen und ein Notausfahrverfahren per Schwerkraft für den Fall, dass die Hydraulik ausfällt. All das erhöht das Gewicht und erfordert Wartung. Deshalb behalten viele Schulflugzeuge, leichte Nutzflugzeuge und manche regionale Turboprops ein festes Fahrwerk, manchmal verkleidet, um einen Teil der verlorenen Effizienz zurückzugewinnen. Ein einziehbares Fahrwerk lohnt sich erst, wenn die Reisefluggeschwindigkeit hoch genug ist, dass die Treibstoffersparnis das Gewicht und die Kosten des Mechanismus deutlich übertrifft.