Warum brauchen Flugzeuge einen Luftstart?

Ein Kolbenmotor kann von einem Elektromotor durchgedreht werden und läuft ab dem ersten Zündhub. Bei einer Gasturbine ist das nicht möglich. Ihre Brennkammer funktioniert nur, wenn ein stetiger Luftstrom durch sie hindurchströmt, und diese Luft kommt vom Verdichter, der von der Turbine angetrieben wird, die wiederum die laufende Verbrennung benötigt. Der Kreisprozess muss von außen hochgedreht werden, bis er sich selbst erhalten kann. Bei einem großen Turbofan bedeutet das, die Hochdruckwelle auf etwa 20 bis 25 Prozent ihrer Nenndrehzahl zu bringen, bevor Kraftstoff und Zündung eingeleitet werden, und sie weiter zu unterstützen, bis das Triebwerk den Leerlauf erreicht. Einen Verdichter dieser Größe schnell genug zu drehen erfordert in kurzer Zeit sehr viel Leistung, mehr, als ein herkömmlicher Elektrostarter mit vernünftigem Gewicht bei Flugzeugen liefern konnte, die in der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts entworfen wurden.

Die Standardlösung ist ein Druckluftstarter, eine kleine Luftturbine am Zubehörgetriebe des Triebwerks. Sie benötigt Druckluft mit etwa 3 bar, und das Flugzeug hat drei Möglichkeiten, diese zu erhalten. Die übliche ist die Hilfsturbine (APU), eine kleine Turbine im Heck, die am Boden auch die Klimaanlage und die Elektrik versorgt. Die zweite ist das Cross-Bleed-Verfahren: Sobald ein Triebwerk läuft, kann Luft von seinem Verdichter durch die Druckluftleitungen geleitet werden, um das nächste zu starten. Die dritte ist extern, die Bodenluftstartanlage, ein auf einem Anhänger montierter Kompressor, der an einer Anschlussbuchse am Rumpf des Flugzeugs angeschlossen wird. Bodenaggregate halten einen Flug am Laufen, wenn die APU nicht einsatzbereit ist, und deshalb kann ein Flugzeug mit ausgefallener APU von einem gut ausgestatteten Flughafen noch starten, aber nicht von einem abgelegenen.

Kleinere Turbinen verwenden schon lange elektrische Starter, und die Boeing 787 hat dieses Prinzip auf ein Großraumflugzeug übertragen. Ihre Triebwerke haben überhaupt kein Zapfluftsystem; große Anlasser-Generatoren an jedem Triebwerk wirken als Motoren, um den Kern zu drehen, und schalten dann auf Stromerzeugung um, sobald er läuft. Airbus hat beim A350 den Druckluftstart beibehalten, aber der breitere Trend zu stärker elektrifizierten Flugzeugen dürfte sich fortsetzen, da die Leistungselektronik leichter wird.

Piloten verwenden den Begriff auch für das Wiederzünden eines Triebwerks, das im Flug ausgegangen ist. In diesem Fall hält der Luftstrom durch das Triebwerk den Kern im Windmill-Betrieb drehend, und wenn sich das Flugzeug innerhalb des Wiederzünd-Bereichs von Geschwindigkeit und Höhe befindet, führt die Crew einfach Kraftstoff und Zündung wieder ein; unterhalb dieser Windmill-Drehzahl wird der Starter zugeschaltet, versorgt von der APU oder per Cross-Bleed von einem laufenden Triebwerk.