Warum vibrieren Flugzeuge beim Start?

Der Startlauf bringt ein Verkehrsflugzeug in etwa vierzig Sekunden vom Stillstand auf rund 270 km/h (145 kn), und fast die gesamte Zeit ist das Flugzeug ein 200-Tonnen-Fahrzeug auf Gummireifen mit sehr steifem Fahrwerk. Startbahnen sind nicht glatt. Betonplatten stoßen alle paar Meter an Dehnungsfugen aneinander, viele Oberflächen sind quer gerillt, um Wasser abzuleiten, und die Mittellinienleuchten stehen über dem Belag hervor. Das Bugrad trifft jede dieser Unebenheiten zuerst, einen Augenblick später folgt das Hauptfahrwerk, und die Stöße laufen direkt in den Rumpf. Bei niedriger Geschwindigkeit ist der Effekt ein rhythmisches Poltern; mit steigender Geschwindigkeit wandert die Frequenz in den Bereich, in dem Kabinenverkleidung, Gepäckfächer und Sitzlehnen mitschwingen, und die Fahrt wird zu einem anhaltenden Rütteln. Passagiere, die einen ruhigen Start auf einer frisch asphaltierten Startbahn und einen rauen auf einer älteren Betonpiste erlebt haben, kennen den Unterschied, den der Belag ausmacht.

Darunter fügen die Triebwerke ihre eigene Signatur hinzu. Mit Startschub drehen die Fans je nach Triebwerk mit etwa 2.500 bis 5.000 U/min, und die gesamte Gondel überträgt ein tiefes Brummen über Pylon und Flügel. Der Flügel selbst befindet sich in seiner unreinsten Konfiguration, mit ausgefahrenen Vorflügeln und Landeklappen, um bei niedriger Geschwindigkeit Auftrieb zu erzeugen; Luft, die über die Klappenkanten und durch die Spalte strömt, erzeugt Turbulenzen, die die Klappen schütteln und ein leises Rumpeln erzeugen, das in den Sitzen hinter dem Flügel zu spüren ist. Reifen, die mit über 1.000 U/min rotieren und eine gewisse Unwucht aufweisen, sowie ein Bugrad, das bei manchen Mustern ein Flattern entwickeln kann, fügen höherfrequente Anteile hinzu. All das erreicht sein Maximum in den letzten Sekunden vor der Rotation, wenn die Geschwindigkeit am höchsten ist und die Räder noch den größten Teil des Gewichts tragen.

In dem Moment, in dem das Hauptfahrwerk den Boden verlässt, verschwindet der Einfluss der Startbahn, und das Flugzeug wird zu einem Körper, der in einem Fluid schwebt, das Schwingungen dämpft, statt sie zu übertragen. Das Fahrwerk wird eingezogen, Landeklappen und Vorflügel werden mit zunehmender Geschwindigkeit nach und nach eingefahren, und die Triebwerke werden innerhalb von ein bis zwei Minuten auf Steigschub zurückgenommen. Was bleibt, ist ein deutlich geringeres Vibrationsniveau durch die Triebwerke und die Grenzschicht, das größtenteils durch die Flügelstruktur und die Lagerung der Kabine gefiltert wird. Keines der Rütteln beim Start ist ein Zeichen für ein Problem: Die Zulassung verlangt, dass die Zellenstruktur weit größere Lasten aushält, als eine raue Startbahn erzeugen kann, und das Fahrwerk ist darauf ausgelegt, bei jedem Flug eine Landung mit einer Sinkrate von 3 m/s (10 ft/s) abzufangen. Eine Vibration, die nach dem Einfahren des Fahrwerks anhält, oder eine, die sich plötzlich in ihrem Charakter ändert, ist das, worauf Besatzungen geschult sind zu achten; das gewöhnliche Rütteln des Startlaufs sagt einem einfach, wie der Belag beschaffen ist.