Tests gemäß RTCA DO-227B
Mindestleistungsanforderungen für nicht wiederaufladbare Lithiumbatterien in der Luftfahrt
Die RTCA DO‑227B ist eine der zentralen Luftfahrtnormen, wenn es um die sichere Auslegung, Prüfung und Installation nicht wiederaufladbarer Lithiumbatterien geht. Sie wurde von der Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA) entwickelt und dient als verbindliche technische Grundlage für Hersteller, Integratoren und Zulassungsbehörden weltweit. Die aktuelle Ausgabe stammt vom 12. Dezember 2024 und ist als modernisierte Version der vorherigen DO‑227A vollständig überarbeitet.
- Hintergrund und Bedeutung der Norm
Nicht wiederaufladbare Lithiumbatterien (sog. Primary Lithium Batteries) werden in einer Vielzahl sicherheitskritischer Systeme an Bord von Flugzeugen genutzt – z. B. in:
- Notfallsendern (ELTs)
- Back-up‑ und Standby‑Stromversorgungen
- Navigations‑ und Kommunikationssystemen
- Überwachungs‑ und sicherheitsrelevanten Instrumenten
Ihre hohe Energiedichte macht sie zuverlässig, aber auch potenziell gefährlich, wenn Konstruktion, Qualität oder thermisches Verhalten nicht strikt kontrolliert werden. Die DO‑227B legt deshalb MOPS – Minimum Operational Performance Standards fest, die das sichere Funktionieren unter allen luftfahrtspezifischen Bedingungen sicherstellen.
- Anwendungsbereich der DO‑227B
Die Norm gilt für:
- Nicht wiederaufladbare Lithiumzellen und ‑batterien
- Batteriesysteme, einzeln oder als Teil größerer Baugruppen
- Endgeräte, die dauerhaft im Flugzeug installiert sind
Wichtig:
Wiederaufladbare Batterien sowie tragbare elektronische Geräte (PEDs) sind nicht durch DO‑227B abgedeckt.
- Zielsetzung der Norm
Die DO‑227B verfolgt drei zentrale Ziele:
- Sicherstellung der Flugtauglichkeit der Batterien unter allen Betriebsbedingungen
- Definition von Prüfverfahren, um thermische, elektrische und mechanische Risiken auszuschließen
- Bereitstellung von Design‑ und Installationsrichtlinien, um Luftfahrtbehörden (z. B. EASA, FAA) eine saubere Zulassungsbasis zu bieten
Diese Anforderungen stellen sicher, dass Batterien selbst bei Fehlfunktionen oder extremen Umgebungsbedingungen ihre Aufgabe erfüllen, ohne Brand‑ oder Explosionsgefahr hervorzurufen.
- Prüf- und Bewertungskriterien
Die Norm definiert eine umfangreiche Testmatrix, die u. a. folgende Prüfungen umfasst:
4.1 Mechanische Belastungen
- Schock- und Vibrationsprüfungen
- Prüfung der strukturellen Integrität / Falltest
4.2 Thermische Belastungen
- Temperaturwechsel und thermischer Schock
- Simulation extremer Klimabedingungen
4.3 Atmosphärische Bedingungen
- Schnell-Dekompressionsprüfungen
- Tests unter extrem niedrigen Drücken
4.4 Umweltbedingungen
- Feuchte- und Korrosionstests
4.5 Batteriespezifische Sicherheitsprüfungen
- Prüfung auf Thermal Runaway
- Kurzschluss- und Fehlermodi-Analyse
- Validierung der Entladetoleranzen
Diese Testmethoden gewährleisten, dass die Batterien sowohl im normalen Flugbetrieb als auch im Störfall sichere Leistung erbringen.
- Wichtige Aktualisierungen gegenüber DO‑227A
Die DO‑227B enthält erhebliche Weiterentwicklungen, u. a.:
- Integration neuer Erkenntnisse über Thermal Runaway‑Mechanismen
- Präzisere Vorgaben zu Vibrations‑ und Schocktests
- Anpassung der Anforderungen an moderne Lithiumchemien
- Klarere Definition der Prüfsequenzen und Abnahmekriterien
Diese Änderungen reflektieren den technischen Fortschritt sowie Erfahrungen aus der Praxis und sorgen für eine bessere Harmonisierung mit europäischen und internationalen Normen (z. B. EUROCAE ED‑62B).
- Verantwortlichkeiten der Hersteller und Integratoren
Die DO‑227B betont ausdrücklich die Verantwortung derjenigen, die die Batterien im Flugzeug installieren:
- Die Eignung der Batterie für die jeweiligen Einsatzbedingungen muss nachgewiesen werden.
- Zertifizierungsnachweise müssen vollständig und nachvollziehbar sein.
- Bei Systemen mit mehr als einer Batterie ist eine gesonderte Bewertung erforderlich.
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Damit unterstreicht die Norm, dass nicht nur die Batterie selbst, sondern auch deren Integration in das Gesamtsystem sicherheitsrelevant ist.
- Bedeutung für die Luftfahrtindustrie
Die DO‑227B ist ein wesentlicher Baustein der modernen Luftfahrtsicherheit:
- Sie minimiert Risiken wie Brände, Funktionsausfälle und Leckagen.
- Sie hilft Herstellern, frühzeitig Designfehler zu vermeiden.
- Sie ermöglicht Luftfahrtbehörden eine einheitliche Beurteilung.
- Sie unterstützt Airlines und Betreiber dabei, Ausfall- und Brandrisiken im laufenden Betrieb zu reduzieren.
Da Primär-Lithiumbatterien in immer mehr avionischen Systemen eingesetzt werden, wächst die Relevanz der Norm kontinuierlich.
Fazit
Die RTCA DO‑227B stellt den aktuellen Stand der Technik für die sichere Auslegung und Qualifikation nicht wiederaufladbarer Lithiumbatterien in der Luftfahrt dar. Durch umfassende Testanforderungen, klare Designrichtlinien und präzise Installationskriterien bietet sie Herstellern und Betreibern eine solide Basis für die Zertifizierung und den sicheren Betrieb dieser kritischen Komponenten.
