MTOW, Reiseflughöhe

[Roland320]

Hallo an alle,

 

ich habe eine Frage zum MTOW.

 

Welche technischen Komponenten beeinflussen das MTOW und was wurde an einem Flugzeug konkret technisch verändert, wenn es heißt "Das MTOW wurde von (z.B.) 70t auf (z.B.) 78t gesteigert"?

 

Welche Faktoren bestimmen die max. Reiseflughöhe eines Flugzeuges? Wie kommt es, dass diese bei den "Großen" meist "nur" bei ca. 12.500 m liegt, bei vielen kleinen Business-Maschinen hingegen oftmals bei 15.000 m oder sogar noch höher?

 

Ist dies ausschließlich eine Frage des Gewichts? Höheres Gewicht bedeutet doch aber auch immer stärkerer Antrieb!?

 

Gruss,

Roland

[Peter Guth]

hallo Roland,

 

hmm, die Fragen sind gar nicht "mal eben" zu beantworten! Zuviele Dinge spielen da eine Rolle....

 

das MTOW basiert zunächst auf mehreren Faktoren: die mögliche Strukturbelastung des LZW, dann der tatsächlich nutzbare Auftrieb, die Power der Engines und die maximal erlaubten Radlasten und Tragfähigkeiten des Pavements (Untergrund).

 

Es kommen weitere Faktoren hinzu: Die Flugdynamik, das wirtschaftlich machbare Flug(Steig-)Verhalten und die Bedingungen der Dichtehöhe, um dieses MTOW auch anfangs sinnvoll fliegen zu können.

 

Außerdem spielen auch die effektiv zur Verfügung stehenden Pistenlängen für das Einsatzspektrum der Maschine eine Rolle und die benötigte Range. Denn der Treibstoff an Bord ist und bleibt stets ein sehr großer Ladefaktor.

 

Denn, bei Twinjets sind die Passagiere mit ihrem Gepäck eigentlich ein "Klacks". Da rechnet man nämlich mit ca. 100kg/p.P. im Mittel. Macht bei strammen 280 Paxen "nur" 28 to. Fracht und FOB sind da erheblich gewichtsintensiver.

 

Erhöht nun ein Hersteller das MTOW, so hat er den Nachweis erbracht, dass zum Einen die Flugzeugzelle dieses Gewicht verkraftet (z.B. auch durch konstruktive Veränderungen/Verstärkungen/Vergrößerungen) und, durchweg steht dann auch eine angepasste Performance zur Verfügung. Entweder durch verfeinerte Flügelprofile (mehr Auftriebseffizienz) und ggf. auch mehr Power. Um nämlich das höhere Gewicht unter ökonomischen Bedingungen auch fliegen zu können.

 

Das Spektrum ist sehr unfangreich, selbst ETOPS Limits sind da zu erfassen.

 

Die Maximale Reiseflughöhe wird ebenfalls durch diverse Faktoren bestimmt. Schiere Power ist da nicht an Erster Stelle stehend, diese entscheidet vielmehr über den Zeitraum, wann das LZF die MCA erreicht.

 

Es ist die -extremst- komplizierte Ausgewogenheit zwischen den Fakten Auftrieb, Luftwiderstand, Flugverhalten, Tragflügel Einsatzspektrum und, klar, auch der Power.

 

Es ist die schwierige Gratwanderung zwischen Flugzeuggröße und den Betriebsbedingungen, Betriebskosten. Symbolisch: klein, schnell und hochfliegend, oder, groß und weniger schnell/hochfliegend passt da nämlich nicht so ganz.

 

So einfach kann man es in der Tat nicht machen. Je höher die Maschine fliegen kann, um so dünner ist dort die Luft, um so geringer dann der Luftwiderstand und um so höher ist dann die Ground Speed.

 

Um "dort" prima fliegen zu können, müsste die Maschine einen angemessen geringen Luftwiderstand erzeugen : geringer Zellenquerschnitt, geminderte Flügel und angepasste Pfeilung, neben anderen Faktoren..

 

Aber, da haben wir das erste Limit: highspeedprofilierte Flügel reduzieren das Handling in dichteren Luftschichten dramatisch, ein kleiner Zellenquerschnitt reduziert automatisch die Payload Möglichkeiten.

 

Groß heißt aber da nicht automatisch: niedrig fliegen. Denn, große (schwere) Flugzeugen haben eigentlich - stark vereinfacht gesagt - etwas mit kleinen Kisten gemeinsam: es ist die Auftriebskraft, die pro m² Flügelfläche erzeugt werden kann. Leicht heißt eben kleiner Flächenbedraf, groß eben entsprechende Flügelgröße insgesamt.

 

Deshalb kommt nun die Power hinzu, die erzeugt werden muß, um ausreichende IAS zu erzeugen. Was bedeutet, das diese Speed durch leistungsstarke Engine (vgl. dazu Luftwiderstand) und recht hohem Fuelflow erkauft werden muß. Wieder Faktoren, die bei der Festlegung sinnvoll machbarer Flughöhen eine große Rolle spielt.

 

Nun ein weiterer Faktor (von vielen möglichen) hinzu: ein Twinjet muß genügend Power auch mit nur einem Triebwerk dauerhaft erzeugen können, um non normal proceduren/Etops zu bewältigen. Also muß bei solchen LFZ ein Triebwerk hohe Leistungsreserven haben. Egal ob links oder rechts.

 

Fliegt nun die Maschine "normal" mit beiden Engines, so werden diese im Dauerbetrieb im "unteren" Leistungsspektrum bewegt. Andersrum, würde man nun beide Triebwerke "voll zur Brust nehmen", dann sind diese Twinjets reine Kraftprotze. Was die Vermutung nahe legt, nun könnte man ja fröhlich "ganz nach oben".

 

Aber, nun greift das Problem mit der ökonomischen Flugweise, das herausquetschen letzter Reserven, um z.b. die Dienstgipfelhöhe zu erreichen, ist in keinem Fall für die Airlines als Betreiber sinnvoll. Der Treibstoffverbrauch und der Verschleiß steigen, im Vergleich zum Flug unterhalb der Höhenlimits, überproportional an.

 

Also ist auch hier bei der Flugzeugkonstruktion wieder ein sinnvolles Limit zu ermitteln, das im Langzeitbetrieb einen wirtschaftlichen Flug ermöglichst, und nicht die Jagd nach großem Cruise Alt. Und diese Balance beschert eben die flugzeugspezifischen Differenzen.

 

Gruß PG

 

 

 

[Dieser Beitrag wurde von Peter Guth am 18. Juni 2002 editiert.]

[MarkusP210]

Hallo

 

Heisst das heute nicht MTOM (statt MTOW)?

 

Markus

[FalconJockey]

Strenggenommen heisst es seit 1998 MTOM, aber auch nur in JAR-Staaten. In Deutschland heisst es, so glaube ich, immer noch MTOW. Nur die Schweiz hat sich dem JAR-Kram gebeugt und es in MTOM umbenannt. Ist allerdings nebensächlich, solange man weiss worüber man redet....

 

Ciao, Andreas

[Gast harry]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial">Zitat:</font><HR>Original erstellt von Peter Guth:

Um "dort" prima fliegen zu können, müsste die Maschine einen angemessen geringen Luftwiderstand erzeugen : geringer Zellenquerschnitt, geminderte Flügel und angepasste Pfeilung, neben anderen Faktoren..

 

ich dachte die pfeilung ist fuer hohe geschwindigkeiten. welche vorteile brigt pfeilung in grossen hoehen? nimm z.b. mal die TR1. fliegt SEHR hoch, aber die tragflaechen sind kaum oder garnicht gepfeilt...

[Peter Guth]

hallo lieber Harry,

 

ich erwähnte "angepasste Pfeilung", nicht ein sinngemäßes "Ohren anlegen".

 

Die Pfeilung bekannter Jets ist in der Tat sehr unterschiedlich. Nämlich das Produkt einer Annäherung an Erfüllung möglichst viele Punkte eines "Pflichtlastenheftes".

Die Pfeilung muß den daraus resultierenden Anforderungen entsprechen.

 

Winzige Beispiele:

 

B717 = 24,5°

B737 = 25°

B747 = 37,5°

B757 = 24,5°

B767 = 31,5°

B777 = 31,5°

MD11 = 35°

MD80 = 24,5°

 

A300 = 28°

A319 = 25°

A310 = 28°

A320 = 25°

A330 = 30°

 

RJ85 = 15°

ERJ145= 22,5°

Tristar 35°

TU204 = 25°

 

happy "Dienstgipfelhöhe"

PG