Seit 2015 beantwortet Flugkapitän Nikolaus Braun in der airliners.de-Serie "Antworten aus dem Cockpit" Leserfragen zu Themen rund um Luftfahrttechnik und Flugbetrieb. Die beliebtesten Folgen aktualisieren wir derzeit und veröffentlichen sie neu. Wenn Sie auch eine Frage haben, schreiben Sie an [email protected]
Wie kann man das Gewicht des Flugzeugs beeinflussen?
Pietro L.
Für viele Menschen ist es immer wieder ein Wunder, dass eine A380 vollbeladen und betankt ihr Startgewicht von bis zu 575 Tonnen in die Luft bekommt. 575 Tonnen entspricht über 380 Mittelklasse PKWs - eine ganze Menge fliegende Masse für eine Branche, die doch eigentlich so sehr auf das Gewicht achtet.
Die Masse eines Flugzeuges ist in der Tat einer der ganz zentralen Werte, wenn es um Flugzeugeigenschaften geht: Je schwerer ein Flugzeug wird, desto größer muss der Auftrieb sein, den es erzeugt. Dafür wird in der Regel ein größerer Flügel benötigt, der wiederum auch mehr wiegt.
A380 von British Airways am Flughafen London-Heathrow © Heathrow Airports Limited
Gleichzeitig sorgt eine größere Masse dafür, dass der Kraftstoffverbrauch ansteigt. Jedes Kilo zusätzlicher Masse erhöht den Schubbedarf, damit den Kerosinverbrauch und schlussendlich die Kosten zum Betreiben des Flugzeugs. Man kann also vereinfacht sagen, dass sich der Effekt einer Gewichtsänderung in jede Richtung immer doppelt - direkt und indirekt - auswirkt.
Viele Faktoren entscheidend
Für das Gesamtgewicht des Flugzeugs sind drei große Faktoren maßgeblich entscheidend: Das Flugzeug an sich, die Nutzlast (Passagiere und Fracht) und der Treibstoff.
Schon im Luft- und Raumfahrt-Ingenieurstudium ist Leichtbau eines der zentralen Themen. Bei der Konstruktion von Flugzeugen ist die Masse der klassische Gegner der Sicherheitsanforderungen. Etwas stabil zu bauen, wenn Gewicht keine Rolle spielt, ist einfach. Sehr viel schwieriger wird es, wenn das Gewicht eine Rolle spielt.
Hier muss sehr genau geplant, berechnet und gefertigt werden, damit ein Bauteil bei minimalem Gewicht alle Sicherheitsanforderungen erfüllt. Über die Jahre sind im Flugzeugbau diverse neue Werkstoffe und Fertigungsverfahren eingeführt worden. Einige Verfahren sind teuer und sparen nur wenig Gewicht - aber über die Lebenszeit des Flugzeugs kann sich die Einsparung trotzdem rechnen.
Einen weiteren sehr großen Anteil am Gewicht des Flugzeugs haben die Einbauten: Die Sitze, Schränke, Toiletten - sprich die Passagiere werden zum Faktor. So sind zum Beispiel die in letzter Zeit immer öfter anzufindenden Sitze mit den sehr dünnen Rückenlehnen nicht nur ein Mittel der Airline, um mehr Passagiere in ein Flugzeug zu bekommen, es ist durch die Gewichtsersparnis auch ein Beitrag zum Umweltschutz.
"Billig" aber leicht
Ähnlich verhält es sich mit dem Catering, also der Essensbeladung, den Zeitungen, Kissen, Decken und Zeitschriften. Wenn das Essen in kleinen Hart-Plastikschalen serviert wird, mag das vielleicht billig wirken. In jedem Fall ist das Gewicht der Schale aber deutlich geringer als bei einem gleich großen Porzellanteil.
Bord-Essen © Adobe Stock Nr. 259899407
Auf die Nutzlast, also das Gewicht der Passagiere und der Fracht, hat die Airline fast gar keinen Einfluss, schließlich kann sie ihren Fluggästen keinen Ernährungsplan vorlegen. Jeder Passagier wird in den Büchern standardmäßig mit 84 Kilogramm geführt.
Einen Einflussbereich hat der Carrier aber: Den Passagieren kann man höchstens durch Änderung der Freigepäckmengen gewisse Vorgaben machen, aber dies ist für eine Airline nicht attraktiv. Etwas einfacher ist es bei der Fracht: Mit neu entwickelten Gepäckcontainern können Koffer im selben Format gewichtssparend verladen werden.
Treibstoffverbrauch je nach Flugphase unterschiedlich
Je länger der Flug ist, desto größer ist der Gewichtsanteil des Treibstoffes. Das heißt, es wird nicht nur Treibstoff gebraucht für die gesamte Flugzeit, sondern es wird auch Treibstoff gebraucht, um das Gewicht des Treibstoffes zu transportieren. Auf einem Flug nach Ostasien kann zum Beispiel der Treibstoff für die letzte Stunde des Fluges einen Mehrverbrauch von deutlich über 40 Prozent der Menge ausmachen.
Ein Flugzeug im Reiseflug. © AirTeamImages.com / Alexander Mishin
Sprich, wenn das Flugzeug eigentlich nur sechs Tonnen in dieser Stunde verbraucht, müssen in der Planung vor Abflug in Europa 2,4 Tonnen (40 Prozent von sechs Tonnen) mehr berücksichtigt und getankt werden.
Dieser Mehrverbrauch wird im Reiseflug sichtbar: Trotz konstanter Geschwindigkeit verbraucht ein Flugzeug zu Beginn des Reisefluges sehr viel mehr Treibstoff als kurz vor Beginn des Sinkflugs, wenn es leichter geworden ist. Zusätzlich sinkt der Verbrauch, da das Flugzeug mit abnehmendem Gewicht höher steigen kann, wo der Luftwiderstand geringer ist.
Neue Motoren reduzieren ebenfalls die benötigte Treibstoffmenge, wodurch weniger Kerosin für den Transport des Kerosins verbraucht wird, was wiederum zur weiteren Verbrauchssenkung führt.
Zur Landung sind Langstreckenflugzeuge teilweise bis zu 40 Prozent leichter
Die enormen Gewichtsunterschiede zwischen Start und Landung sind vor allem bei Langstreckenflugzeugen auffällig: Wenn sich in den Tanks nur noch die vorgeschriebenen Reserven und etwas Extra-Treibstoff befindet, ist das Flugzeug sehr leicht. Ein Umstand, der unter anderem zwei Phänomene erklärt:
- Auch wenn die Reifen des Hauptfahrwerks bei der Landung im Moment des Aufsetzens stark rauchen und Gummi auf der Landebahn lassen, ist die nicht die stärkste Belastung der Reifen: Das Rollen zum Start ist wegen des sehr hohen Gewichts für die Reifen und die damit verbundene Walkarbeit eine sehr viel größere Belastung. Sie fällt nur nicht so auf, da sie nicht so punktuell passiert wie bei der Landung.
- Das zweite Phänomen tritt beim Durchstarten auf: Die Triebwerke eines Langstreckenflugzeugs sind für den voll beladenen Startfall ausgelegt. Wenn das Flugzeug mit fast leeren Tanks Vollschub gibt, steigt auch ein dickes, großes Langstreckenflugzeug überraschend dynamisch in den Himmel.
