Pilotentraining Treibstoff

[Peter Guth]

Wissenswertes zum Treibstoffverbrauch

Die Weiterentwicklung der Flugsimulatoren in Richtung Realität macht es sinnvoll, sich noch einmal etwas detaillierter mit dem Treibstoff zu beschäftigen. Nämlich deshalb, weil auch der PC Pilot die Prozeduren der Mengenberechnungen, der korrekten Betankung, der Treibstoffentnahme während des Fluges und andere Randbedingungen beeinflussen kann. Und dementsprechend auch eine korrekte Handhabung des Treibstoffs erlernen sollte. Denn wer die realen Fakten kennt, der kann diese auch beim Simulatorflug anwenden.

Die Berechnung der erforderlichen Betankungsmenge für einen Flug (tripfuel) habe ich im Pilotentraining (bezogen auf den Flightsimulator) bereits erläutert. Deshalb hier zunächst eine kurze Erinnerung:

Die Feststellung der benötigten Treibstoffmenge basiert zunächst immer auf dem Gewicht der Maschine beim Start, der Last aus Flugzeugeigengewicht, der Beladung (payload) bestehend aus Fracht (chargo), Passagiere (pax), Crew, Catering, aber ohne Kraftstoff. Dieses Gewicht (zero fuel weight/ZFW) differiert real sehr stark, nicht aber im Simulator. Dieser kennt nur ein ZFW und die Variation der Treibstoffmenge als Gewicht.

Also muss der PC Pilot das ZFW seiner Maschine grundsätzlich kennen. Aber woher die Daten nehmen. Nun, da helfen die vielen Infotabellen in der Presse, Büchern und Fachliteratur, aber auch sehr gut die -bescheidenen- Angaben im Flightsimulator. Man veröffentlicht nämlich dort sehr gerne beeindruckende Zahlen, nämlich das maximale Startgewicht und häufig eine hohe Literzahl als Fassungsvermögen der Tanks.

Mit Litern rechnen Piloten nicht, sondern mit Gewichten (Tonnen) des Treibstoffs. Warum? Kerosin ist temperaturempfindlich, dehnt sich bei Wärme im Volumen aus, es "entstehen" mehr Liter als im kalten Zustand. Aber der Brennwert einer Tonne bleibt dagegen immer gleich. Eine Tonne Kerosin (auch Jetfuel A 1 genannt, ein petroleumähnliches Abfallprodukt der Benzinherstellung) ergibt durch das Spezifische Gewicht von 0,8 (bei ca. 16°Cel. oder 60° Fahrenheit) somit 1250 Liter. Wer das weiß, der kann nun anhand o.g. Technikdaten errechnen, wieviel Tonnen ein (sein)Flugzeug maximal an Bord nehmen kann. Oder einfacher, man multipliziert die Literzahl mit 0,0008, was ebenfalls die Tonnage ergibt. Zieht man dieses Gewicht dann vom Wert eines maximal möglichen Startgewichtes ab, so bleibt das Zero Fuel Weight der Maschine übrig. Und genau damit agiert auch der Flugsimulator.

Treibstoffberechnung basieren also immer auf das ZFW. Und der Tripfuel wird dann entweder grob ermittelt oder etwas genauer, wobei der spätere Verbrauch in Abhängigkeit von der Softwareprogrammierung individuell etwas differieren kann. Hier sind also später eigene Beobachtung und Vergleich erforderlich, um sich in eigener Regie dem FS Flugzeug anzupassen. Wir bleiben aber bei den Basis Faustformeln, die folgende Richtlinien haben:

Bodenlaufzeit der APU, Taxiing, herumkurven auf der Ramp ca. 2,5 Tonnen die Stunde, wobei 10 - 15 Minuten (0,25 Stunden) als Basis zu erfassen wäre. Macht also 2,5 to mal 0,25 = 0,6 to

Start und Steigflug: hier schmatzen sich die Triebwerke je nach Flugzeuggewicht zwischen 12 Tonnen (Twinjets ala MD80, B737 oder A310/A320) so um die 12 bis 14 Tonnen und größere Maschinen (B 767, A 330...) bis zu 16 Tonnen je Stunde weg. Da man im Mittel eine Steigrate von 2300ft/min als Rechenbasis annimmt, dauert also der Climb auf FL 230 ca. 10 Minuten (0,17 Std.)

Dementsprechend müßte man für den Steigflug also z.B. 16 Tonnen mal 0,17 Std. = 2,7 to erfassen.

Erst beim Streckenflug auf Reiseflughöhe wird erstmals das Zero Fuel Weight interessant: nämlich man setzt 4% vom ZFW je Stunde Flugzeit auf dieser Höhe fest.

Auch beim Sinkflug spielt in der Simulatorberechnung das ZFW eine Rolle, hier setzt man 3% je Stunde an. Wobei darin nicht nur der Sinkflug (mit fast Leerlauf der Triebwerke enthalten ist), sondern auch ein adäquater Zuschlag für den Anflug auf festgelegter Höhe und Landeanflug, bei dem ja wieder mehr Schub zu setzen ist, nämlich bis zu 65% N1 mit Flaps und Gear Down.

Hinzu käme dann noch die vorgeschrieben Reserve, also für Holdings/Warteschleifen, Anflug zu einem Ausweichairport und ggf. eine Crew Korrektur zur Aufrundung der Reservemenge. Mit 5 Tonnen Reserve ist ein PC Pilot anfangs sehr gut bedient, bis er die spezifischen Abweichungen des Simulatorflugzeuges erkannt hat. Aber merke: NIE auch nur eine Tonne mehr als nötig mitnehmen (also noch mehr, als die Menge für den Flug plus Reserve). Deshalb korrekt rechnen und lieber für den Rückflug am Zielort nachtanken. Im Simulator braucht man nämlich zum Glück nicht auch noch die unterschiedlichen Kerosinpreise auf verschiedenen Airports zu berücksichtigen.

Hat man den Tripfuel also errechnet, so muss auch im Simulator die Maschine betankt werden. Aber wie verteilt man den Treibstoff auf die Tanks? Merke dazu: in der Regeln werden zuerst die Flächentanks befüllt, ggf. voll bis zum Stehkragen und erst danach der/die Zentraltanks, soweit vorhanden.

Warum? Es muss im Flugzeug ständig eine ausgewogene Balance herrschen zwischen der Belastung des Rumpfes und der Tragflächen. Der Simulator rechnet ja mit hohem ZFW, theoretisch also mit vollen Frachträumen und Cabine. Würden nun die Tanks im Rumpf auch noch zuerst vollgeknallt, dann gäbe (und gibt es real) ein Missverhältnis zu den - leichten - Tragflächen.

Nach dieser Gesetzmäßigkeit erfolgt auch während des Fluges die Treibstoffentnahmen, falls man (realistisch) eine manuelle Tankentnahme von Hand steuert: zuerst der Rumpftank, danach die Flügeltanks entleeren. Und sollte es sich dabei zeigen, das die Flächentanks - aus welchen Gründen auch immer - ungleichmäßig geleert werden, so hat der Pilot von Hand mittels Crossfeed/Kreuzversorgung) selber für einen Ausgleich zu sorgen.

Manche FS Programme (z.B. FSCOM 2000...) zaubern auch Störungen/Defekte auf Wunsch herbei, so z.B. undefinierbaren Treibstoffverlust. Dieser bezieht sich aber i.d.R. auf nur einen Tank. Wer also pflichtgemäß unterwegs immer wieder die Instrumente (alle!) sorgfältig beobachten, der kann durch umschalten der Kerosinpumpen einiges an Treibstoff für den Weiterflug retten, sprich in noch "dichte" Tanks umpumpen. Das hat allerdings eine empfindliche Störung der Balance und somit des Flugverhaltens zu Folge, sodass man die Maschine neu trimmen muss.

Im Falle eines dann evtl. trotzdem auftretenden Kerosinmangels (short of fuel...) ist SOFORT der nächst erreichbare und für den Flugzeugtyp geeignete Airport anzusteuern und zu landen. Hinpfriemeln geht nicht, wie jüngst ein Bruchlandung nach eindeutigem Pilotenfehler real bewies. Dazu muss man beachten, das evtl. im Simulator (und real) mitlaufende FMS (flight managment systeme) NICHT in der Lage sind, übermäßig hohen, - von der Regel anweichenden - Treibstoffverbrauch zu erkennen und zu berechnen. Somit werden dem Piloten nämlich falsche -zu große - Restflugzeiten vorgegaukelt.

Noch etwas am Rande: auch Flugzeugtreibstoff ist empfindlich gegenüber sehr tiefen Temperaturen. Ähnlich wie Dieselkraftstoff beginnt er, ab Temperaturen von etwa minus 45° zu flocken, Eiskristalle setzen Pumpen und Filter zu, weil deren Beheizung dann in der Wirksamkeit am Ende ist. Und nun erkennt man auch die Wichtigkeit der Temperaturanzeigen in den FS Flugzeugen. Zeigt die Außentemperatur solch niedrige Werte, so muss man - abweichend vom eigentlichen Flugplan - auf tiefere Flughöhen wechseln. Denn i.d.R. entspricht die angezeigte Außentemperatur auch der Temperatur des Tankinhaltes. Beachtet man das nicht, schlägt der Simulator oftmals gnadenlos mit Triebwerksstillstand zu! Recht hat er in dem Fall... und der unbedarfte Pilot wundert und ärgert sich.

Wissen sollte man auch, dass ein Jettriebwerk in großen Flughöhen weniger Verbrauch zeigt, als in tieferen Lagen. Es lohnt sich allein schon im Interesse des Verbrauches, hohe Reiseflughöhen zu wählen, auch wenn einem der "mühevolle" Steigflug dorthin als Energieverschwendung erscheint.

Ein Reiseflug auf ein oberes Level ist bereits ab einer dortigen Verweildauer von nur 10 Minuten wirtschaftlicher, als das herumknüppeln in tieferen Gefilden.

So, nun wisst ihr es etwas besser und ich hoffe, wir sehen uns nicht in Wiese von Wien....

Peter Guth

[Hans Tobolla]

Hallo Peter,

eine Frage: In welcher Einheit wird denn der Fuelflow real angezeigt? Nach Deinen Ausführungen wäre eigentlich Tonnen pro Stunde das Richtige und nicht Gallonen pro Sekunde oder sonstwas.
Und dass der FMC ggf. falsche Werte vorgaukelt, finde ich wirklich schlecht. Jeder Programmierer könnte die Software so einrichten, dass dann wenigstens eine Warnung erscheint.

Viele Grüße!

Hans

[MarkusV]

Hallo Hans,

> eine Frage: In welcher Einheit wird denn der Fuelflow real angezeigt? Nach Deinen
> Ausführungen wäre eigentlich Tonnen pro Stunde das Richtige und nicht Gallonen pro
> Sekunde oder sonstwas.

das hängt von der Flugzeugkonfiguration ab, zumindest bei Boeing (mit Airbus bin ich nicht vertraut). Viele amerikanische Gesellschaften wie z.B. Northwest Airlines haben nicht-metrische Konfigurationen wie im Fall der 747-400. In diesem Fall wird der Tank in pounds (lbs) befüllt und entsprechend sind die Anzeigen im Cockpit. Der fuel flow wird dann in lbs / h geteilt durch 1000 angezeigt. Lufthansa dagegen rechnet metrisch. Alle Treibstoffanzeigen beziehen sich auf Tonnen und der fuel flow wird demnach in Tonnen / h angezeigt.

> Und dass der FMC ggf. falsche Werte vorgaukelt, finde ich wirklich schlecht.
> Jeder Programmierer könnte die Software so einrichten, dass dann wenigstens eine Warnung
> erscheint.

Naja, die Warnung für eine Fehlfunktion erscheint immerhin deutlich genug auf dem EICAS Display. Und genau da gehören die Warnungen ja auch hin! (Und nicht auf die CDU!) Für die Konsequenzen sollte dann immer die Checkliste zu Rate gezogen werden. Da findet sich die Warnung, den FMC nicht mehr zu verwenden als erste Zeile z.B. in meinem 757-QRH (abnormal checklists) wieder.

Markus

[Diese Nachricht wurde von MarkusV am 31-07-2000 editiert.]

[Hans Tobolla]

Danke Markus,

wenn eine Warnung so erscheint, dass man es nicht übersehen kann, ist das ja OK. Dieses lb ist doch hoffentlich eine Einheit für eine Masse? Bisher hab' ich immer 1 lb = 0,45 kg gerechnet. Inzwischen traue ich den Leuten an Chaos alles zu.

Viele Grüße!

Hans

[Peter Guth]

... das diesbezüglich Chaos ist ja noch schlimmer, wenn man bedenkt, das es US Gallonen, imp Gallonen (engl) gibt.
Dazu noch ggf. erforderliche Temperaturberechnungen (Fahrenheit / Celsius). Es hat nachweislich schon Flugunfälle gegeben, weil britische Piloten ihre Treibstoffbestellung inm den USA rausgaben, die Menge nach IMP Gal. ermittelten und US Gal. erhielten. Dazu muß man wissen, das eine US Gal 3,785 ltr sind, eine IMP Gal. dagegen 4,546 ltr. Selbstverständlich waren sie irgendwann "short of fuel", weil man ihnen nur 83% der bestellten Menge geliefert hatte.

[Stefan_R]

1 Imp. gall. = 4 Quarts = 8 pints = 32 Gills =128 ounces = 0.16045 cbft =1.2009 US Gall

1 US Gallon = 4 qu = 231 cbin = 3.7853 l

1 english Barrel = 5 Bushel = 40 gallons = 181.74 l

1 US Barrel = 20 Gal. = 75.704 l


Weights:
1 long ton = 20 cwt = 80 qu = 160 st = 2240 lbs = 1016.0475 kg

1 short ton = 907.1853 kg

1 pound = 16 oz = 7000 grains = 0.4536 kg

By the way:

1 stat. mile = 8 Furlongs = 80 Chains = 880 Fathoms = 1760 Yards =5280 Feet = 1.6093 km

1 naut. mile =1.1516 miles = 1.8532 km

Übrigens:

1 österreichische Meile = 4000 Wiener Klafter = 24000 Fuß = 7585.963 m
1 Wr. Zoll = 12 Linien = 144 Punkte = 2.6340 cm

1 Metzen = 61.487 l
1 östrr. Eimer = 40 maß = 160 Seidel = 56.589 l

Arme Vermesser !!

Stefan