Gesundheit: Über den Wolken gute Luft

Langstreckenpassagiere klagen häufig über Kopf- und Muskelschmerzen sowie Beschwerden im Hals-Nasen-Ohren-Bereich. Schuld ist das Klima im Flugzeug, und das wurde bisher durch technische Grenzen bestimmt. Nun lassen neue Flugzeugmaterialien und innovative Filtertechniken auf Besserung hoffen.

Jeder Trip mit einer modernen Verkehrsmaschine ist quasi ein Ausflug ins Hochgebirge bei sehr geringer Feuchtigkeit. Weil die Luft in den üblichen Flughöhen von zehn bis zwölf Kilometern zum Atmen zu dünn ist, wird sie in der Druckkabine verdichtet. Dazu wird ein geringer Teil der in den Triebwerken verdichteten Luft über Filter und Klimaanlagen in die hermetisch abgeschlossene Flugzeugzelle gepumpt.

Bei einem Druck, der einer maximalen Höhe von 8000 Fuß (2438 Meter) entspricht, war bisher die Grenze. Denn bereits hier ist der Druckunterschied innerhalb und außerhalb des Rumpfes so extrem, dass sich die Zelle eines Airbus A340 beispielsweise nach dem Start um bis zu 26 Zentimeter ausdehnt.

Eine noch größere Belastung würde das bisher im Flugzeugbau dominierende Aluminium zu schnell ermüden. Auch Feuchtigkeit ist Gift für das Material. So wird das Klima an Bord so trocken wie möglich gehalten. Üblich sind um die fünf Prozent Luftfeuchtigkeit. Das reizt aber die Schleimhäute der Passagiere, die zum Ausgleich viel alkoholfreie Flüssigkeit trinken sollen.

Alternative Materialien wären also vorteilhaft. Derzeit werden zwar bereits Leitwerke und Tragflächen überwiegend aus Kohlefaser-Verbundstoffen gefertigt, allerdings bisher nicht der Rumpf großer Verkehrsflugzeuge.

Das ist bei der Boeing 787 anders, die 2007 zum Jungfernflug starten soll, und zwar mit einen Rumpf aus Kunststoffmaterialien. Dieser Baustoff ist leicht und widerstandsfähig. „Materialermüdung und Korrosion sind keine Themen mehr“, so Projektingenieur Thomas J. Cogan. Für Boeing-Konkurrent Airbus ist der Kunststoffrumpf dagegen „kein Thema“, so Sprecher David Voskuhl. Grund: mögliche Instandsetzungsprobleme. Wird ein Jet beispielsweise von einem Servicefahrzeug gerammt, gibt es fast überall Wartungsbetriebe, die das Aluminium flicken können. Die Reparatur der Kunststoffteile gilt dagegen als ziemlich aufwendig.

Bei Boeing setzte man dagegen auf die geringere Schadensanfälligkeit von Kunststoff und ermittelte in Studien das optimale Bordklima. An der Staatsuniversität von Oklahoma im amerikanischen Tulsa wurden rund 500 „Passagiere“ im Alter von 21 bis 78 Jahren auf 45 simulierte 20-stündige Flüge geschickt. In der Kabine bestand Rauchverbot, alkoholische Getränke gab es nicht.

In regelmäßigen Abständen mussten die Passagiere Leistungstests absolvieren. Untersucht wurden das Sehvermögen, die manuelle Geschicklichkeit oder die Funktion des Kurzzeitgedächtnisses. Die Sauerstoffsättigung des Blutes und der Flüssigkeitsgehalt des Körpers wurden ermittelt. Auch Symptome von Höhenkrankheit wie Kopfschmerzen, Übelkeit, Atembeschwerden oder Schlafstörungen wurden ermittelt.

„Die ersten Hinweise auf körperliche Beschwerden kamen nach drei Flugstunden“, berichtet Boeing-Experte Billy Glover. Je länger die Flugdauer und je größer die Kabinenhöhe, desto stärker traten die Anzeichen der Höhenkrankheit auf. Nach fünf Stunden klagten bei den heute üblichen 8000 Fuß 24 Prozent aller Testpersonen über Kopfschmerzen, Übelkeit sowie 17 Prozent über Muskelbeschwerden. Bei 6000 Fuß (1829 Meter) waren es noch zwölf sowie fünf Prozent. Bei noch niedrigerer Kabinenhöhe gab es keine wesentliche Besserung mehr.

Parallel zu den Druckversuchen in Oklahoma wurde an der Technischen Universität Dänemarks (DTU) eine zweijährige Studie durchgeführt, um die Auswirkung der Luftqualität auf das Wohlbefinden der Passagiere zu testen. In fünf Szenarien mit jeweils 68 Personen beiderlei Geschlechts und aller Altersgruppen fanden sieben- bis elfstündige „Flüge“ statt.

Während der Tests wurden die natürlichen Anteile von 18 flüchtigen und halbflüchtigen organischen Verbindungen wie Duftstoffen und Alkohol in der Kabinenluft verändert und teilweise völlig herausgefiltert. Dazu gehörten das in der Parfümherstellung benutzte Azetaldehyd, das in Nagellack enthaltene Toluol, Äthanol und Formaldehyd. Alle diese Gerüche können die bisher üblichen Filtersysteme, die für eine keimfreie Luft an Bord sorgen, durchdringen.

Regelmäßig wurden die Teilnehmer nach Beschwerden wie Augen- und Rachenentzündungen, Trockenheitsgefühl sowie Kopfschmerzen befragt und untersucht. Gleichzeitig variierten die dänischen Wissenschaftler auf den simulierten Flügen die Luftfeuchtigkeit in der Kabine zwischen sieben und 28 Prozent.

Die Studie ergab, dass die Luftreinigung neben der Feuchtigkeitssteigerung viel bedeutender ist als vermutet. „Ohne die Forschung hätten wir uns vielleicht entschieden, nur die Feuchtigkeit zu erhöhen“, so 787-Programmchef Mike Blair. Nun wisse man, dass eine neue Filtertechnologie das Wohlbefinden von Passagieren und Besatzung zusätzlich steigern könne.

So wird die Kabinenluft bei dem neuen Jet über eine zweite Filterstufe geleitet werden, die nach Bakterien, Viren und Pilzen auch die Duftstoffe eliminiert. Die Luftfeuchtigkeit wird auf 15 Prozent gesteigert, die maximale Kabinendruckhöhe um rund 600 Meter auf 6000 Fuß gesenkt. Das lässt die Konkurrenz nicht ruhen. Beim A350 will Airbus jetzt ähnliche Werte erreichen, obwohl der Rumpf aus einer Aluminium-Lithium-Legierung besteht.

Rainer W. During