Treibstoffberechnung

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Die Treibstoffberechnung (engl. fuel calculation) für die zu tankende Treibstoff­menge eines Luftfahrzeuges erfolgt durch den Piloten und eventuell zusätzlich vorher durch den Flugdienstberater.

Die für den Flug erforderliche Treibstoffmenge wird im Flight Management Computer (FMC) errechnet (falls vorhanden). Zur Sicherheit muss der Pilot aber nochmals per Hand eine eigene Berechnung durchführen und eine Gegenprüfung zum FMC machen.

Die Treibstoffberechnung ist ein gesondertes Fach bei der Flugdienstberaterausbildung (20 Stunden).

Rechtliche Grundlage[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mit dem Flight Planning and Fuel Management Manual (Doc 9976) stellt die ICAO ihren Mitgliedsstaaten eine Leitlinie für die nationale Gesetzgebung zur Verfügung. In den meisten europäischen Staaten hat bei gewerbsmäßiger Beförderung die Berechnung der für einen Flug benötigten Kraftstoffmenge gem. EU-OPS 1[1], Abschnitt D, OPS 1.255 zu erfolgen, die zum 16. Juli 2008 die JAR-OPS 1 für die Staaten der Europäischen Gemeinschaft, Norwegen, Island und die Schweiz ersetzten.[2]

Definitionen und Abkürzungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Flugzeuggewicht

Treibstoff wird in Gewichtseinheiten (kg oder lb) gemessen, da das Volumen bei Temperaturänderungen stark schwankt, zumal die Temperatur des Treibstoffs großen Schwankungen unterliegt (60 °C im Sommer am Gate; −50 °C in Polnähe in FL 330).

  • Alternate Fuel – die eingeplante Treibstoffmenge, die für einen eventuellen Weiterflug vom Zielflughafen zum Ausweichflugplatz benötigt wird.
  • Contingency Fuel – 5 % vom Tripfuel für eine bestimmte Strecke oder die Treibstoffmenge, die einer Flugzeit von fünf Minuten bei Holding Fuel Flow in 1500 ft AGL am Zielflughafen entspricht, wobei der höhere Wert maßgebend ist.
  • Desired Cruise Speed – gewünschte Reisefluggeschwindigkeit – beeinflusst den Treibstoffverbrauch (Fuel Flow). Hängt stark vom jeweiligen Flugzeugtyp ab und variiert beispielsweise für das Cruise Procedure (CRZ Proc) zwischen Boeing 737-900ER bei Mach 0,78 und der Boeing 747-400 bei Mach 0,85.
  • Dry Operating Weight – DOW – Leergewicht mit Betriebsmitteln, nicht ausfliegbarem Treibstoff und Crew (ohne Ladung und ausfliegbarem Treibstoff)
  • Final Reserve Fuel – das absolute Minimum an (ausfliegbarem) Reservekraftstoff. Dieser Reservekraftstoff entspricht der Kraftstoffmenge, die benötigt wird, um mit der voraussichtlichen Landemasse für eine Dauer von 30 Min./Jet, 45 Min./Prop ein Holding in Form eines Racetrack Patterns in einer Höhe von 1500 ft über Grund des Ausweichflughafens zu fliegen.
  • Flight Planned Fuel Load – geplante (voraussichtliche) Treibstoffmenge – erforderliche Treibstoffmenge, um das Flugzeug vom Startflughafen zum Zielflughafen zu fliegen (ohne Berücksichtigung von Warteschleifen oder Fehlanflügen). Die Flight Planned Fuel Load wird beeinflusst vom Planned Aircraft Landing Weight, der Fluggeschwindigkeit (Mach Cruise Speed) und der Reiseflughöhe (Cruise Altitude En-Route).
  • Gross Weight – GW – Gesamtfluggewicht – Leergewicht einschließlich Nutzlast und Treibstoff
  • Nautical Air Miles – NAM – „nautische Luftmeilen“ – Der Abstand zwischen zwei Flughäfen lässt sich aus der Karte entnehmen. Dieser Abstand wird um den Windeinfluss korrigiert und man erhält die NAM. Beispiel: Von A nach B sind es 600 NM, das Flugzeug fliegt 200 NAM/Stunde. Bei Null Wind entsprechen die 600 NM auch 600 NAM. Bei 50 NAM/Stunde Gegenwind entspricht die Geschwindigkeit des Flugzeugs von 200NAM/Stunde nur noch 150 NM/Stunde und erfordert nicht nur drei Stunden von A nach B, sondern noch einmal eine Stunde zusätzlich, um den Windversatz zu kompensieren. Es ist also insgesamt vier Stunden in der Luft. In der Luftmasse hat das Flugzeug in vier Stunden also 800 NAM zurückgelegt und auch Treibstoff für 800 NAM (also vier Stunden) verbraucht.
  • Overhead – oberhalb, z. B. 10 km über dem Flugplatz
  • Payload – Load – Nutzlast; das Gewicht aller Passagiere (PAXe) einschließlich Gepäck und Handgepäck, Luftfracht (Cargo), Post (ohne Treibstoff und Leergewicht)
  • Planned Aircraft Landing Weight – geplantes (voraussichtliches) Landegewicht – das höchste wahrscheinliche Gewicht am Zielflughafen (wenn also die Treibstoffreserven nicht angerührt werden mussten – kein Fehlanflug, kein Holding, optimale Fuel Economy auf der Strecke). Planned Aircraft Landing Weight = Zero Fuel Weight + Final Reserve Fuel + Alternate Fuel + Route Reserve. Das geplante Landegewicht ist die Basis für alle Berechnungen: Reiseflughöhe (Cruise altitude), Reichweite (Range) und Treibstoffmenge (Fuel Load).
  • Planned Alternate (kurz: Alternate) – Ausweichflughafen, falls der Zielflughafen während des Fluges geschlossen wird oder aus anderen Gründen nicht für die Landung geeignet ist. Während acht Stunden Flug kann einiges am Zielflughafen passiert sein: Wetteränderung – Sicht unter Minima, blockierte Landebahn wegen einer Notlandung usw.
  • Planned Destination (kurz: Destination) – Zielflughafen
  • Take Off Weight – TOW – Gewicht beim Loslösen der Bremsen zum Startlauf. (Break Release Weight)
  • Trip Fuel – TF – Treibstoff für die geplante Flugroute von Startflugplatz A nach Zielflugplatz B (ohne Treibstoffreserven)
  • Zero Fuel Weight – ZFW – Gewicht mit Nutzlast und fast leeren Tanks (ohne ausfliegbaren Treibstoff)

Treibstoffreserven[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für den eigentlichen Flug würde der reguläre Treibstoff (Trip Fuel) reichen. Dann würden allerdings nach der Landung noch auf der Landebahn die Tanks leer sein und die Triebwerke ausgehen. Mit Reservetreibstoff fliegt es sich aber sicherer.

Der Reservetreibstoff wird unterteilt in:

  • Contingency Fuel – 5 % Streckenreserve auf den regulären Treibstoff für die Strecke A-B.
  • Alternate Fuel – für den Flug von Destination B zum Alternate C (= Ausweichflugplatz).
  • Holding Fuel – 30 Min – Reservetreibstoff für einen eventuellen Flug in der Warteschleife, wobei sich die Verbrauchswerte auf eine Flughöhe von 1500 ft über dem Alternate beziehen.
  • Captain Discretion Fuel – „im Ermessen des Kapitäns“ – je nach „Bauchgefühl“ des Piloten – z. B. Wettervorhersage, Erfahrungen mit Verspätungen.

Vorgehen bei der Treibstoffberechnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Treibstoffberechnung erfolgt von hinten (rückwärts) – mit der Landung (am Ausweichflughafen C) beginnend. Auf diese Weise wird erreicht, dass nur das unberücksichtigte Gewicht der aktuell berechneten Treibstoffteilmenge zu einem kleinen Rechenfehler führt. Früher verbrauchte Treibstoffteilmengen wiegen nichts mehr. Nur dafür anteilige Reserven bleiben unberücksichtigt. Später verbrauchte Treibstoffteilmengen wurden vorherberechnet und können als Gewicht berücksichtigt werden.

Zur Vereinfachung rechnet man erst einmal Overhead bis Overhead. Also vom Startflugplatz A in Reiseflughöhe bis Zielflugplatz B in Reiseflughöhe und weiter zum Ausweichflugplatz C in Reiseflughöhe. Der etwas andere Treibstoffverbrauch für Start, Steigflug (Climb) und Sinkflug (Descent) wird erst einmal vernachlässigt.

Wenn das Flugzeug dann am Alternate landet und auf der Landebahn (Runway) zum Stehen kommt, ist im „Idealfall“ der Treibstofftank „fast“ leer. Im Tank ist nur mehr der Final Reserve Fuel (Jet: 30 Minuten, Prop: 45 Minuten).

Bei der Treibstoffberechnung wird davon ausgegangen, dass das Flugzeug vor der Landung am Ausweichflughafen noch einen Go-Around fliegen muss und dann erst landen kann. (Übrigens kann man zum Spritsparen in der Warteschleife mit der Geschwindigkeit für den geringsten Treibstoffverbrauch fliegen.) Die Flughöhe in der Warteschleife wird mit 1500 ft über dem Ausweichflughafen angenommen. In dieser niedrigen Flughöhe ist der Treibstoffverbrauch bei Turbinenflugzeugen extrem hoch. Normalerweise werden die Warteschleifen in größerer Höhe geflogen, aber man will ja mit der Treibstoffberechnung auf der sicheren Seite sein. Den Treibstoffverbrauch für die Warteschleife – das Holding Fuel – entnimmt man dem Flughandbuch (Pilots Operating Handbook – POH), wo er meist in Form einer Kurve (Holding Graph) dargestellt sind.

Übrigens befindet sich die Warteschleife für die Treibstoffberechnung nicht über dem Zielflughafen B, sondern über dem Ausweichflughafen C, da man hier vom sogenannten „Commitment to stay“ („Verpflichtung zu bleiben“) ausgeht. Die Crew entscheidet sich hier also nach einem Missed Approach (Fehlanflug) am Zielflughafen B, entweder nochmals einen zweiten Anflug zu probieren oder zum Ausweichflughafen C weiterzufliegen. Beides gleichzeitig (2. Anflug und dann zum Alternate C weiterfliegen) geht nicht, da der Treibstoff nicht dafür reicht. Entweder ist das Wetter am Zielflughafen B gut genug und man muss nicht zum Alternate C weiterfliegen oder es ist schlecht und man sollte nicht einen 2. Anflug am Zielflughafen B versuchen.

Wenn sich der Pilot aber bei gutem Wetter zu einem 2. Anflug auf den Zielflughafen B entscheidet, dann verzichtet er endgültig auf einen Weiterflug zum Alternate C – der Pilot geht damit die endgültige Verpflichtung ein am Zielflughafen B zu landen („Commitment to stay“) oder auf einem Acker (außerhalb eines Flugplatzes) notzulanden.

Der nächste Berechnungsschritt geht wieder einen Schritt zurück. Es wird der Treibstoffbedarf für den Flug vom Zielflughafen B zum Ausweichflughafen C ermittelt – das Alternate Fuel. Hierfür ermittelt man die NAMs (Nautical Air Miles) vom Zielflughafen B zum Ausweichflughafen C. Mit dieser Entfernungsangabe (in NAM) und dem Gesamtgewicht (in unserem Fall: Gross Weight = Zero Fuel Weight + Holding Fuel) ermittelt man das Alternate Fuel. Das Alternate Fuel entnimmt man wieder dem Flughandbuch, wo er meist in Form einer Kurve (Alternate Graph) dargestellt ist.

Bis hier befinden wir uns mit der Treibstoffberechnung Overhead dem Zielflughafen B und das Flugzeuggewicht besteht aus dem Zero Fuel Weight, dem Holding Fuel und dem Alternate Fuel.

Als Nächstes wird der Treibstoffbedarf für den Reiseflug (in Reiseflughöhe – Cruising Altitude) vom Startflughafen A zum Zielflughafen B berechnet. Dazu ermittelt man die gesamte zurückzulegende Distanz von A nach B (entlang der geplanten Flugroute auf den einzelnen Luftstraßen; direkte Routen gibt es nur bei Freeflight) und berechnet aus ihr und der durchschnittlichen Windkomponente auf dieser Strecke die NAMs. So erhält man die Flugzeit.

Mit dieser Flugzeit geht man in den Preplanning Graph (im Flughandbuch), mit dessen Hilfe man das „erste genäherte Trip Fuel“ erhält.

Auf das Trip Fuel werden noch einmal 5 % Reserve draufgeschlagen – Contingency Fuel („erstes genähertes Contingency Fuel“). Diese 5 % sind gesetzlich vorgeschrieben. Hier kann man etwas „tricksen“ und sparen, wenn man für die Berechnungen einen virtuellen Zwischenstopp einlegt – das sogenannte Reclearance

Vom Trip Fuel nimmt man 5 % und erhält schließlich ein „erstes genähertes Contingency Fuel“.

Das Contingency Fuel wird zum oben ermittelten Gross Weight Overhead Zielflughafen B addiert.

Mit dem nun genaueren Gross Weight und der Flugzeit geht man nochmals in den Preplanning Graph und erhält einen etwas höheren Trip Fuel (da ja 5 % Contingency mitfliegt und das Fluggewicht und den Treibstoffverbrauch erhöht sind).

Von diesem zweiten Trip Fuel errechnet man abermals das Contingency und addiert beide Werte zu dem alten Gross Weight über dem Zielflughafen B. Da sich jetzt wieder das Fluggewicht erhöht hat, müsste man die Berechnung nun noch in einer dritten und vierten Nachberechnung korrigieren. Diese Werte sind aber so minimal, dass man darauf verzichtet.

So erhält man ein vorläufiges Take Off Weight (TOW).

Mit dem ermittelten vorläufigen TOW geht man im Flughandbuch in Integrated Range Tabellen (20–30 Seiten). Mit dem vorgegebenen Gross Weigth, der geplanten Reiseflughöhe (Flugfläche – Flight Level – FL), den ermittelten NAMs wird der Treibstoffverbrauch jetzt ziemlich genau berechnet.

Der zusätzliche Treibstoffbedarf für den Stepclimb wird noch addiert und die darauf folgende Treibstoffersparnis subtrahiert.

Nun werden noch die Korrekturwerte für den Treibstoffbedarf im Steigflug (Climb) und Sinkflug (Descent) aus zwei Tabellen entnommen und hineingerechnet (Climb- und Descentcorrection).

Zum Schluss wird noch der Treibstoffbedarf für das Rollen (Taxi) vom Gate zur Startbahn ermittelt. Bei Lufthansa werden dafür pauschal 1.000 kg Treibstoff angesetzt.

Was nicht mit eingeplant wird, ist der Treibstoff für das Rollen nach der Landung (von der Landebahn zum Gate), da er nicht die Flugsicherheit stört.

Zusammenfassung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

GW über C + Alternate Fuel = GW über B;

GW über B + zweites TF + zweites Contingency = vorläufiges TOW;

DOW + Load = ZFW;

ZFW + Holding Fuel = GW über C;

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. VERORDNUNG (EG) Nr. 859/2008 DER KOMMISSION vom 20. August 2008, EU-OPS 1 auf der Website des LBA
  2. EU-OPS 1 replaces JAR-OPS 1 on 16 July 2008 (Memento vom 28. Februar 2010 im Internet Archive)

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]