Gas geben, aber richtig!

Gas geben,
aber richtig!
für FS 2004
&
FS X
So bedient man Drossel-,
Propeller- und Gemischhebel
1
Gas Geben,
aber RICHTIG!
4
E
s war kein Zufall, dass der erste motorisierte Flug ausgerechnet den Gerbrüdern Wright gelang. Denn die
Fahrradmechanikern aus Dayton in Ohio (USA) hatten alles, was man benötigt, um ein Flugzeug fliegen zu
lassen. Nach lanwierigen Versuchen hatten sie Tragflächen gebaut und Steuerorgane erfunden.
Auch andere Pioniere waren fast so weit gekommen. Der größte Vorteil von Wilbur und Orville Wright war aber ihr
Antrieb: ein selbst erstellter Vierzylinder mit gerade mal 12 PS. Nur mit einem ausreichend leichten und leistungsfähigen Motor wurde der erste Flug am 17. Dezember 1903 wirklich möglich.
Die gesamte Geschichte der Luftfahrt ist sehr stark von den Entwicklungen der Antriebstechnik geprägt. Louis
Bleriot konnte sich über den Ärmelkanal zwischen Frankreich und England wagen, weil er wusste, dass sein Dreizylinder von Anzani rund eine halbe Stunde lang funktionierte. Das reichte gerade aus, um die Strecke zwischen Calais
und Dover zurückzulegen.
Es war ein neuartiger Sternmotor, der Charls Lindbergh erlaubte, den Nordatlantik nonstop durchzuqueren. Der
eingesetzte Wright Whirlwind J-5 war wohl einer der ersten Antriebe, die eine ununterbrochene Betriebsdauer von
mehr als 30 Stunden verkrafteten. Heute hopsen Kleinflugzeuge auf dem Weg von Nordamerika nach Australien
sogar über die unermesslichen Weiten des Pazifiks.
Kolbentriebwerke leisten erstaunliches. Und sie halten auch sehr lange, wenn man sie mit dem gebotenem Respekt behandelt. Wie man es tut, sehen wir auf den folgenden Seiten.
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Laut oder Leise?
Der Leistungshebel
A
So funktioniert es
Für den Leistungshebel hat
sich in der Luftfahrt ein Bedienungsprinzip durchgesetzt:
Wenn man diesen Regler
nach vorne schiebt, wird die
Leistung erhöht. Zieht der
Pilot ihn zu sich, wird die
Leistung gedrosselt. Das war
aber nicht immer so.
Die Bedienung steuert mechanisch die Position der Drosselklappe im Vergaser und regelt
damit die Menge des LuftKraftstoff-Gemisches, das der
Kombustion zugeführt wird.
Bei Triebwerken mit Direkteinspritzung regelt die Drosselklappe nur die Luftmenge. Die
dazu passende Kraftstoffmenge wird von der Steuerungs­
elektronik gemessen und in
die Zylinder eingespritzt.
Der Flyer der Gebrüder Wright besaß
keine eigentliche Drosselklappe. Die
Leistung wurde durch die Verstellung
der Zündung reguliert. Auf dem Bild ist
diese Bedienung durch den gelben Pfeil
markiert.
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ll the balls to the wall!“ befehligt der Kapitän mit leichtem Schmunzeln. Er schiebt
majestätisch alle Motor- und Propellerhebel nach vorne, das Flugzeug beschleunigt und hebt bald ab. „Alle Bälle nach vorne“. Aber auch wenn man
den Spruch tausendmal gehört hat, ist
er nicht unbedingt der Weisheit letzter
Schluss.
Erstens sind die Zeiten, als alle Vortriebhebel einen runden Knauf hatten,
längst vorbei. In modernen Cockpits
gibt es keine Bälle mehr, die Griffe der
Drossel-, Propeller- und Gemischregler sind nicht nur unterschiedlich gefärbt, sondern oft auch unterschiedlich
geformt, damit die Piloten schon beim
Tasten bemerken, ob sie zur richtigen
Bedienung gegriffen haben. Zweitens
ist es nicht immer korrekt, plump alle
Hebel nach vorne zu schieben.
In ganz modernen Mustern haben
die Technik und die Elektronik die
Anzahl der „Bälle“ zudem drastisch reduziert. Die Zauberworte heißen SPL
(Single Power Lever) und FADEC
(Full Authority Digital Engine Control): Ein einziger Schubhebel steuert
automatisch Gaszufuhr und Propellersteigung, während die Elektronik den
Rest erledigt. Der Fortschritt macht es
dem Piloten leicht.
In traditionellen Maschinen wie in
den Cessnas und Pipers dieser Welt
findet man jedoch immer noch mindestens zwei Hebel bzw. Züge für die
Vortriebsteuerung vor: Den schwarzen
Gasregler und den roten Gemischregler. Flugzeuge mit Verstellpropeller brauchen einen dritten Hebel mit
einem blauen Griff: dem Regler für die
Propellersteigung. In diesem kurzen
Grundlagenkurs werden wir sehen, wie
man diese „Power Levers“ bedient und
warum. Fangen wir mit dem schwarzen an, dem Gashebel oder Drossel
(Throttle).
Schwarz gibt Gas
Bei gängigen Otto-Motoren betätigt
dieser Hebel eine bewegliche Klappe im Ansaugtrichter des Vergasers.
Hier wird die Luft mit dem Kraftstoff
gemischt und durch Ventile zu den
Zylindern geführt. Durch das Öffnen
und Schließen der Klappe wird die
Menge des angesaugten Luft-undKraftstoffgemisches und damit die
Leistung reguliert. Modernere Aggregate kommen hingegen in den Genuss
von Einspritzeinlagen. Das allererste
Motorflugzeug hatte auch gar keinen
Vergaser und daher auch keine Drosselklappe, sondern eine Stellschraube für die Zündung. Damit verstellte
der Pilot den Zeitpunkt der Zündung
und erhöhte oder reduzierte dadurch
die Drehzahl. Eigentlich hatten Orville und Wilbur nur die Wahl zwischen Leerlauf und Vollgas. Andere
Flugmaschinen aus den Anfängen
der Luftfahrt hatten überhaupt keinen Leistungshebel; und auch keinen
Zug, Knauf, Regler oder Hahn. Entweder lief der Motor, oder er lief nicht.
Das galt insbesondere für die damals
sehr verbreiteten Umlaufmotoren wie
die französischen Gnôme, Rhône und
Clerget, der schwedische Thulin oder
die deutschen Oberursel und Goebel.
Der Aeronaut hatte keine Möglichkeit sie zu drosseln, die Kolben arbeiteten stets mit voller Leistung. Wollte
der Pilot die Leistung reduzieren und
landen, hatte er nur eine Wahl: das
Triebwerk völlig abzustellen. Er schaltete die Magneten aus, die Kerzen
zündeten nicht mehr und die Ventile
spuckten das unverbrannte Gemisch
aus Luft, Benzin und Rizinusöl in die
Luft. Kostspielig, aber wirksam. Hören
Sie genau hin, wenn Sie auf einer Airshow eine dieser alten Kisten in Anflug
erleben können. Das Rattern der Kaffeemühle wird hin und wieder durch
seltsame Stille unterbrochen, wenn der
Pilot die Magneten ausschaltet.
In vergleich zu solchen Apparaten
war die Curtiss Jenny, die in FS2004
abgebildet ist, bereits eine hoch entwickelte Konstruktion mit einem wassergekühlten Reihenmotor, dem Curtiss
OX-5. Sein Vergaser besaß eine richtige Drosselklappe, die durch einen
Zug im Cockpit betätigt wurde.
Die Cirrus SR-20 (hier ist die Reproduktion von Eagelsoft für FS9 zu sehen)
und 22 haben einen einzigen Leistungshebel. Der Single Power Lever (SPL)
regelt automstisch Motorleistung und
Propellersteigung. Die elektronische
Motorüberwachung (auf dem Multifunktionsdisplay) erleichtert die Einstellung der Leistung sehr.
Nicht zu laut, nicht zu leise
Typische Anordnung der Antriebsregler im Cockpit der Maule von Flight
Simulator X. Die Farben der Triebwerks- und Propellerbedienungen sind
heute standardisiert. Auch ihre Formen
unterscheiden sich. So kann der Pilot
schon beim Anfassen den Zug erkennen.
Heute benötigen viele Motoren keinen Vergaser, sondern besitzen eine
Direkteinspritzung, aber das ändert
nicht an der grundsätzlichen Bedienung des Leistungshebels. Sie ist intuitiv und gehorcht dem vereinfachten
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Der Drehzahlmesser der Piper J-3
Cub kann verwirren. Seine Skala
geht von rechts nach links und die
Nadel bewegt sich andersrum als
heute typisch.
2.200 rpm sind ein gutes Wert für
das gemütliche Tuckern über die
Landsachft.
Der grüne Bereich des Lycoming in
der Cessna 172 SP reicht von 2.100
bis 2.700 rpm. Für den schnellen
Reisflug wählt man 2500 Umdrehungen pro Minute. Hat man es
nicht eilig, sind 2300 rpm genau
richtig.
In diesem Drehzahlmesser ist auch
ein Betriebstundenzähler eingebaut.
In der engen und stromlinigen
Cowling der Piper PA-28 bleibt der
Motor schön warm. Deswegen
reicht der grüne Betriebsbereich
ganz weit nach unten.
Für den Motor ist der Leerlauf bei
500 bis 600 rpm aber nicht gesund. Alle Hersteller empfeheln im
Leerlauf rund 1000 rpm zu halten.
Manchmal weisen die Drehzahlmesser auch einen blauen Betriebsbereich auf, wie in der DHC-2
Beaver von FSX. Er zeichnet meist
den Bereich der besseren Wirtschaftlichkeit oder des kontinuirlichen Betriebs aus.
Einige Drehzahlanzeigen haben
auch gelbe Vorsichtbereiche. Bei
diesen Drehzahlen kann die Leistung nur vorübergehend gehalten
werden.
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Geräuschgesetz: Nach vorne ist laut
und schnell, nach hinten ist leise und
langsam. Zu laut ist allerdings schädlich, nicht nur für die Trommelfälle,
sondern auch für Ventile, Kugellagern,
Pleueln, Stangen usw. Wenn der Motor an seiner Leistungsgrenze läuft,
ist er hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Deswegen gibt es auf dem Drehzahlmesser
im Cockpit einen roten Strich, der besagt: Bis hierhin und nicht weiter.
Aber auch zu leise ist es für das
Triebwerk nicht gut, denn es erkältet
sich: Wenn in den Zylindern keine ausreichend hohen Temperaturen herrschen, verbrennt das Gemisch nicht
optimal. Infolgedessen bilden sich an
den Zündkerzen schädliche Ablagerungen. Das alles ist in der Simulation
eher belanglos. Abgesehen von einigen
wenigen, ausgefeilt programmierten
Zusatzflugzeuge für Flight Simulator,
die tatsächlich gefühlsvoll gestreichelt
werden müssen, sind virtuelle Triebwerke sehr hart in Nehmen. Es macht
allerdings wesentlich mehr Spaß,
wenn man sich der Herausforderung
stellt, auch den kleinen, klapprigen,
hüstelnden Aggregaten ein bisschen
Aufmerksamkeit zu schenken und die
Drehzahl im Leerlauf etwas zu erhöhen. Für die gängigen Lycoming und
Continental wären 800 bis 1000 Umdrehungen pro Minute (rpm) gut.
Der normale Betriebsbereich wird
durch eine grüne Markierung auf dem
Ziffernblatt des Drehzahlmessers hervorgehoben. Der grüne Bogen ist nicht
immer gleichmäßig groß, manchmal
verjüngt er sich bei den höheren Drehzahlen und weist auf unterschiedlichen
höchstzulässigen Dauerdrehzahlen je
nach Flughöhe hin. Selten kommen
kleine gelbe Striche im grünen Bereich
vor. Sie identifizieren Drehzahlbereiche, die Vibrationen (meist durch
die Resonanz des Propellers) verursachen und vermieden werden sollten.
Im Simulator treten solche Probleme
natürlich nicht auf.
Beim Anlassen und Aufwärmen sollte man den Öldruck und die
Temperaturanzeige in Auge behalten.
Wenn die Nadel der Öldruckanzeige sich nicht oder nur sehr mühsam
zum grünen Bereich hin bewegt, liegt
eine Störung des Schmiersystems vor.
Dann sollte man den Motor sofort abstellen und nach der Ursache fahnden.
Eine korrekte Temperaturanzeige
ist ebenso wichtig. Wenn sie zu nied-
rig ist, arbeitet das Triebwerk nicht
ordentlich und entfaltet seine volle
Leistung nicht. In Flight Simulator
erreicht die Nadel des Ölthermometers ziemlich schnell den Anfang des
grünen Bereichs und man kann daher
rasch los fliegen. In der realen Welt
(und auch in gut simulierten Add-ons)
dauert es hingegen etwas länger, bis
sich der Motor warm gemacht hat.
Fliegen nach Zahl
Öltemperatur und –Druck sind von
solcher Bedeutung, dass heute kein
Flugzeug ohne funktionierende Instrumente dafür fliegen darf. Oldtimers hatten allerdings meist keine
solchen Anzeigen; der Thermometer
auf dem Holzbrett der Curtiss Jenny
misst die Temperatur der Kühlflüssigkeit im Radiator, nicht jene des Motoröls. Ob das Triebwerk warm genug
war, testete man durch Gasgeben: der
Pilot schob den Hebel vorsichtig nach
vorne und beobachtete, ob der Motor
die Leistung geschmeidig annahm
oder rau dröhnte. Noch heute achten
vorbildliche Flugzeugführer darauf,
wenn sie für den Startlauf Gas geben.
In Flight Simulator erlebt man solche
Feinheiten nicht.
Start und Steigflug verlangen naturgegeben das Höchste vom Triebwerk, der Leistungshebel wird daher
hier gerne ganz nach vorne geschoben,
ganz besonders wenn sich ein schwä-
cherer Kolbenschüttler unter der Cowling abrackert. Ewig hält er es freilich
nicht aus, auch der kraftarme Continental A-65 der Piper Cub J3 muss
nach maximal drei Minuten Volllast
(2300 rpm) auf gemütlichere 2200 rpm
gebracht werden. Antriebe mit Kompressor oder Turbolader werden noch
anders bedient, aber das ist ein Thema
für sich.
Die korrekten Einstellungen für
den Reiseflug entnimmt der sorgfältige Pilot aus dem zugelassenen Flughandbuch heraus. Viele Flugzeuge der
Allgemeinen Luftfahrt vertrauen auf
die Kraft der 180 Pferde von Lycoming
oder Continental und für sie alle gelten ziemlich ähnliche Vorschriften.
Mit solchen Triebwerken benutzt man
oft ca. 2.500 rpm für den schnellen
Reiseflug in ca. 5.000 Fuß, was ungefähr 70% bis 75% Leistung erbringt.
Mit 2.300 rpm tuckert man dann mit
ungefähr 55% Leistung und bester
Wirtschaftlichkeit (Economy Cruise).
Mit ungefähr 2.200 rpm und rund 90
KIAS fliegt man in die Platzrunde ein.
Für den Sinkflug wird oft eine alte
Regel zu Rate gezogen, die besagt, dass
die Sinkgeschwindigkeit um 100 fpm
pro 100 rpm reduziert wird. Wenn also
beispielweise 2.300 rpm anliegen und
man den Schubhebel auf 1.800 rpm zurückzieht, geht das Flugzeug – Pi mal
Daumen gerechnet ­– in einen Sinkflug von -500 fpm bei gleichbleibender
Vorwärtsgeschwindigkeit über. Diese
Bauernregel scheint mehr für ältere
Maschinen zu gelten, windschlüpfrigere Geräte jüngeren Datums halten
sich nicht so ganz daran. Zweifellos ist
stets ein bisschen Nachtrimmen nötig,
um den gewünschten Sinkflug zu erfliegen, aber die rpm/fpm-Regel bietet
einen ersten Anhaltspunkt zum setzen
der Leistung.
Die oben erwähnte Curtiss Jenny
kam mit nur einem Regler gut aus.
Sie flog langsam und sie flog nicht
besonders hoch. Die Piloten leistungsfähigerer Flugapparate hatten aber
schnell bemerkt, dass die Triebwerke
in größeren Höhen schlechter funktionierten. Die dünne Höhenluft tat
es den Aggregaten offenbar nicht gut.
Dieses Problem würde mit der Einführung eines zweiten Hebels in den
Cockpits gelöst, des roten Gemischreglers. Mit ihm werden wir uns in der
nächsten Folge dieser Reihe beschäftigen.
Die Curtis Jenny war seinerzeit ein
modernes Flugzeug mit flüssiggekühltem Liberty-Motor. Der Pilot kontrollierte die Leistung mit dem Schubregler
(schwarzer Knauf rechts) und dem
Drehzahlmesser.
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Fett oder mager?
Der Gemischhebel
D
Der Abgasthermometer EGT (Exhaust
Gauge Temperature) erleichtert die Einstellung des korrekten Gemisches sehr.
Ist kein EGT an Bord, muss man sich zu
Not auf das eigene Ohr verlassen.
In höheren Höhen muss das Gemisch aus
Ansaugluft und Kraftstoff, das dem Motor zugeführt wird, sorgfältig angepasst
werden.
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ie ersten Aviatiker flogen
nicht besonders hoch, da weder Motoren noch Aerodynamik den schmalbrüstigen Apparaten
ausgedehnte Steigflüge gestatteten.
Sobald leistungsfähigere Maschinen
zur Verfügung standen, bemerkten die
Piloten jedoch rasch die Tücken der
dünnen Höhenluft. Die Triebwerke
leisteten spürbar weniger als auf dem
Boden und zwar nicht nur wegen der
geringeren Luftdichte. Den Grund
ermittelte man dennoch schnell: In
größeren Höhen sauft der Vergaser ab.
Im Verhältnis zur angesaugten Luft
gelangt zu viel Kraftstoff in den Ansaugrohr, das viel zu reiche Gemisch
kann in den Kolben nicht vollständig
verbrannt werden, die Leistung fällt ab
und aus dem Auspuff tröpfelt unverbrauchtes Gas.
Die theoretische Lösung des Problems war simpel: man brauchte nur
einen Regler, der das Verhältnis zwischen Kraftstoff und Luft anpasst. So
bekamen die Flugzeuge bald einen
neuen Hebel im Cockpit, den Gemischregler. In älteren Flugbetriebsbüchern wird er noch als „Höhenanpassung“ betitelt.
Normalerweise bleibt der rote Hebel mit oft leicht gezackten Rändern
beim Start in der vordersten Stellung.
Wenn das Flugzeug in der dünneren
Höhenluft fliegt, zieht der Pilot ihn
sachte nach hinten, damit das Verhältnis zwischen Kraftstoff und Sauerstoff optimal bleibt. Er „magert“
das Gemisch ab. Dadurch erhöht sich
auch die Reichweite des Flugzeugs, da
weniger Benzin verbraucht wird. Das
kann man in Flight Simulator ebenfalls erleben, wenn man in den Realismuseinstellungen die Option für die
automatische Gemischregelung ausschaltet.
Soweit die Theorie. Die praktische
Anwendung erweist sich als etwas umständlich und am Anfang konnten nur
wahre Experten mit dem „Mixer“ richtig umgehen. Der wohl bekannteste
seiner Zeit war Charles Lindbergh,
der die Technik als Postflieger gelernt
hatte. Im Zweiten Weltkrieg gehörte
es zu seinen Aufgaben als Oberst der
Luftwaffe, die Piloten der USAAF in
die hohe Kunst der Gemischeinstellung eunzuweihen.
Eine Weile halfen die Ingenieure
den begriffsstützigen Piloten mit vereinfachten Bedienungen. So hatten
die Gemischregler besondere Markierungen oder Positionen für bestimmte
Betriebszustände: „Autorich“ für die
beste Leistung, „Autolean“ für die
wirtschaftlichste Leistung. Die DC-3,
die Grumman Goose und die DHC2 Beaver z.B. besaßen solche Vergaser.
Durchgesetzt hat sich die Technik aber
nicht, obwohl manches moderne Flugzeug wie die Beech Baron in der Realität (nicht in Flight Simulator) noch
„Autolean“ kennt.
Die richtige Temperatur
Der Zustand des Gemisches wird zuverlässig anhand der Abgastemperatur
ermittelt. Niedrigere Werte bei Vollgas
weisen auf ein schlecht eingestelltes
Gemisch hin. Die optimale Verbrennung offenbart sich hingegen durch
die höchstmögliche Temperatur. Wenn
im Cockpit ein Exhaust Gas Thermometer (EGT) vorhanden ist, kann der
Pilot die Qualität des Gemisches daher sehr leicht überprüfen. Viele EGT
bestehen aus einer schlichten Skala
ohne direkte Angabe der Temperatur,
weil die Gradzahl nicht wirklich ausschlaggebend ist. Die Teilstriche betragen (meist) jeweils 25° F.
Zum Abmagern zieht man in Flight
Simulator den Regler mit der Tastenkombination [Umschalten][Strg][F2]
Schritt für Schritt zurück. Gleichzeitig
erhöht sich die Abgastemperatur. An
einem bestimmten Punkt steigt jedoch
der Zeiger nicht mehr weiter. An diesem höchsten „Pik“ (Peak) verbrennt
das Triebwerk den Kraftstoff mit der
besten chemischen Effizienz.
Rich of Peak
Die beste mechanische Effizienz erreicht aber der Motor erst, wenn et-
was mehr Kraftstoff in den Zylinder
gelangt, als es eigentlich für die chemische Verbrennungsreaktion notwendig wäre. Wegen der extrem turbulenten Bedingungen in den Zylindern
erfolgt die Kombustion nämlich nicht
besonders gleichmäßig. Ein leichter Karaftstoffüberschuß begünstigt
die Verbrennung. Sobald die Nadel
das Maximum erreicht hat, schiebt
man den Gemischhebel etwas zurück
und reicht man daher das Gemisch
ein wenig an und zwar so viel, bis die
Abgastemperatur um 50° F, also zwei
Teilstriche vom EGT, abfällt. In Flight
Simulator wird dies mit der Tastenkombination [Umschalten][Strg][F3]
gemacht. Wenn man „Rich of Peak“
fliegt, verbrennt zwar ein wenig Kraftstoff nicht in den Zylindern, sondern
fließt durch den Auspuff nach draußen. Andererseits erreicht das Triebwerk einen besseren Leistungsgrad,
wie das Diagramm auf diesen Seiten
zeigt.
Wer es genau untersucht, wird vielleicht merken, dass die beste Leistung
eigentlich erst bei 75° bis 100° „Rich of
Peak“ erbracht wird. Allerdings sinkt
die Wirtschaftlichkeit dermaßen ab,
dass kein Motorhersteller solche Settings ernsthaft empfiehlt.
Lean of Peak
In den letzten Jahren hat sich allerdings eine neue Schule entwickelt, die
eine andere Technik empfiehlt: das
„Lean of Peak“. Sie besteht darin, das
Gemisch nach dem Temperaturmaximum nicht anzureichern, sondern weiter abzumagern (to lean) bis die EGT
Einige EGT wie diese aus einer Cessna
von Carenado haben eine frei einstellbare Markierung. Sie wurde hier vom
Piloten auf die höchste Abgasthemperatur gesetzt, um das optimale Gemisch
(50° F rich of peak) einzustellen.
In den Realismus-Einstellungen von
Flight Simulator kann der Anwender
bestimmen, ob er selbst das Gemisch einzustellen hat oder nicht. Mit aktivierter
Automixture schaltet die Software die
negative Effekte falscher Gemischeinstellungen einfach aus.
Realistischer ist, wenn Automixture
ausgeschaltet ist, einige Zusatuflugzeuge
benötigen diese Option aber auf An.
11
ebenfalls um 50° F absinkt. Auf dieser
Weise saugen die Kolben verhältnismäßig mehr Luft in die Zylinder, als es
für die optimale Verbrennung eigentlich nötig wäre. Die Leistungsausbeute
fällt freilich geringer als bei „Rich of
Peak“ aus, die thermischen und mechanischen Belastungen werden andererseits stark reduziert. Das Triebwerk
wird also geschont. Mit dieser Überabmagerung kann man übrigens in
Flight Simulator erst seit FS2004 experimentieren, in älteren Versionen ist
der Motor einfach ausgestorben.
Wie im Textkasten auf dieser Seite
erklärt, müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt werden, um ein Triebwerk „Lean of Peak“ zu betreiben. Ferner ist diese Technik nur bei niedrigen
Leistungseinstellungen möglich. Das
alles spielt allerdings keine so große
Rolle im Flugsimulator. Wer unbedingt seine virtuelle Dollars für das
Flugbenzin sparsam ausgeben möchte, kann ohne Probleme selbst mit der
alten klapprigen Piper Cub „Lean of
Peak“ ohne Angst vor Kolbenfresser
fliegen.
Ohne Thermometer?
Das führt uns zu der Frage: Wie justiert
man das Gemisch in einem Flugzeug
wie der Piper Cub, das keinen Abgasthermometer hat? Abhilfe schafft hier
die Drehzahlanzeige oder noch besser
das Pilotenohr, weil die menschlichen
Lauscher kleine Änderungen der Motordrehzahl feinfühliger registrieren als
analoge Instrumente. Und das funktioniert so: Wenn man im Reiseflug
beginnt, das Gemisch abzumagern,
arbeitet das Triebwerk effizienter und
die Drehzahl steigt. Mit zunehmender
Abmagerung erhöht sich aber die
Drehzahl irgendwann nicht mehr weiter, sondern bleibt konstant oder fängt
sogar an, zu sinken. Nun kann man das
Gemisch ein wenig anreichern, so dass
man geringfügig „Rich of Peak“ fliegt.
Auch die Durchflussrate kann
helfen, das Gemisch einzustellen. Die
Leistungstabellen im Flughandbuch
des Flugzeugs geben auch den zu erwartenden Verbrauch an. Wenn die
Skyhawk gut 15 Gallonen pro Stunde
statt der normalen 11 verbrennt, ist das
Gemisch eindeutig zu fett.
Zeit fürs Abmagern
Jetzt wissen wir, wie und warum das
Gemisch abgemagert werden muss.
Wann muss man es aber tun?
Für das Anlassen des Triebwerks,
das Abheben und den Steigflug wird
der rote Gemischhebel meist ganz
nach vorne geschoben. Dabei lohnt
es sich, beim Take-off einen Blick auf
das EGT zu werfen und sich die Temperatur oder die Position des Zeigers
einzuprägen. Denn hier stimmt noch
Lean of Peak
In der realen Welt setzt sich die Idee von „Lean of Peak“
nur langsam durch und dies auch aus technischen Gründen. Denn die Temperatur der Abgase ist nicht bei allen
Zylindern gleich, mancher Topf läuft heißer oder kühler
als die anderen. Andererseits messen die meisten EGTs die
Abgastemperatur nur an einem einzigen Abgasrohr und sie
können deshalb nicht garantieren, dass ein anderer Kolben
nicht gerade „gebraten“ wird. Kalibrierte Iniektoren, die
präzise Kraftstoffmengen in die Zylinder einspritzen, sind
eine weitere Voraussetzung.
„Lean of Peak“ ist hingegen die Methode der Wahl, wenn
man eine modernere digitale EGT-Anzeige zur Verfügung
hat, die die Temperatur in jedem einzelnen Abgasrohr
überwacht. Damit kann man sicher sein, dass kein Topf unbemerkt anbrennt.
Ganz wichtig: Mit abgemagerten Gemisch kann man nur
dann fliegen, wenn man nicht mehr als 75% Leistung vom
Trieberwerk verlangt. Das trifft meist beim Reiseflug zu.
Lean of Peak beim Start und Steigflug ist keine so gute Idee.
12
das Gemisch und angezeigt wird die
höchst mögliche Temperatur. Das ist
ein guter Richtwert für die spätere
Höhenanpassung.
Die Motorenhersteller empfehlen,
das Gemisch dann im Reiseflug ab einer Höhe von 3.500 oder 5.000 Fuß - je
nach Typ - abzumagern. Bei längeren
Steigflügen ist es aber ratsam, das Gemisch schon während des Aufstiegs
allmählich abzumagern. Der Pilot
braucht nur den Hebel ein klein wenig
nach hinten ziehen, bis die Abgastemperatur wieder die Werte erreicht hat,
die man beim Abheben registriert hatte. EGTs mit frei verstellbarer Markierung sind dabei sehr praktisch. Die
Cessna 182 RG von FS2002 hatte diese
nützliche Hilfe.
Reiseflug und Sinkflug erfolgen
normalerweise mit „Rich of Peak“ oder
„Lean of Peak“, während für die Landung der Mixer wieder ganz nach vorne geschoben wird.
Bergluft
Startet man jedoch aus einem höher
gelegenen Flugplatz, ist es notwendig,
das Gemisch schon vor dem Anlassen etwas abzumagern, sonst säuft der
Motor ab und springt nicht an. Das
kann auch im Simulator geschehen,
wenn die Realismuseinstellungen passend gewählt wurden. Wie viel man
abmagert, ist zuerst ein Erfahrungs-
wert. Eine bessere Einstellung des
Gemisches findet man dann beim Magneten-Check: Hier wird das Triebwerk mit dem Leistungshebel normalerweise auf 1800 RPM gebracht.
Wenn man dabei den Gemischhebel
vorsichtig nach vorne oder nach hinten bewegt, kann man eine Änderung
der Drehzahl feststellen. Bei der größten Drehzahlerhöhung hat man den
Punkt für das passende Luft/Krafstoffgemisch gefunden. Mit diesem Setting
kann man dann schließlich starten.
Die Cirrus SR-20 und 22 (hier in der
Reproduktion von Eaglesoft) machen
es dem Piloten sehr leicht, das perfekte
Gemisch für optimale Leistung oder
optimalen Verbrauch einzustellen. Er
muss nur den Gemischhebel in kleinen
Schritten bewegen. Die Überwachungselektronik teilt dann mit, wann das
gewünsche Luft-Kraftstoff-Verhältnis
erreicht ist.
Die Abgas- und Zylinderkopftemperatur wird an jedem der sechs Zylindern
einzeln gemessen. In Flight Simulator
ist dies allerdings nur ein Programmiertrick. Der Flugsimulator berechnet nicht
die Funktion der einzelnen Zylinder,
sondern nur vom gesamten Aggregat.
Er kennt also nur ein EGT.
Fett mit dem Turbolader
Triebwerke mit Turboladung lösen das
Problem der dünneren Höhenluft auf
andere Weise.
Mittels Turbinen, die durch die Abgase betätigt werden, komprimieren sie
die angesaugte Luft, bevor diese den
Zylindern zugeführt wird. So bewahrt
die Ansaugluft auch in größerer Höhe
die ursprüngliche Dichte.
Deswegen benötigen Flugzeuge mit
Turbolader keine Abmagerung. Die
Mooney Bravo von FSX kann in sehr
großen Höhen ohne Gemischanpassung fliegen. Das reale Flughandbuch
dieses Musters verlangt eine Justierung nur oberhalb von 22.000 ft und
mit mehr als 32“ Ladedruck.
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Fein oder grob?
Der Propellerhebel
Neue alte Technik
Bei den allerersten Verstellpropellern konte der Einstellwinkel der
Blätter nur am Boden geändert
werden. Diese Technik war umständlich und wurde bald von Propellern ersetzt, die den Einstellwinkel im Flug ändern konnten.
Die am Boden verstellbaren Propeller erleben jedoch gerade in den
letzten Jahren eine kleine Renaissance. Light Sport Aircrafts dürfen
nämlich laut Vorschriften keinen
im Flug verstellbaren Propeller benutzen. Für sie bietet die amerikanische Firma Sensenich Composite
Ground Adjustable Propeller. Mit
am Boden verstellbaren Blättern
können die Piloten dennoch die
Propellerleistung nach Bedarf anpassen.
Ein Propeller mit starren Blättern
bringt seine beste Leistung nur in
einem schmalen Geschwindigkeits- und
Drehzahlbereich. Deswegen muss der
Flugzeugbauer sich für ein bestimmtes
Leistungsspektrums entscheiden. Der
typische Einstellwinkel starrer Propellerblätter liegt zwischen 20° und 25°.
14
G
elegentlich nennt man ihn
Luftschraube und in der Tat:
Einige seiner geometrischen
Eigenschaften werden in Anlehnung
an einer gewöhnlichen Schraube beschrieben. Aber der Propeller eines
Flugzeugs „schraubt“ sich nicht wirklich durch die Luft, sein Arbeitsprinzip
ist ein anderes. Seine einzelnen Blätter
ähneln vielmehr den Tragflächen eines
Flugzeugs: Sie sind ebenfalls lang gestreckt, weisen einen günstigen Profil
auf und erzeugen starken Abwind,
wenn man sie schnell genug durch
die Luft bewegt. Wie bei einem Flügel hängt auch bei einem Propellerblatt die Wirkung vom Anstellwinkel
des Profils mit der Luftströmung ab.
Dieser wird von den Flugzeugingenieuren mit dem griechischen Buchstabe
β (Beta) bezeichnet. Auf Fliegereneglisch nennt man es Pitch.
Der Anstellwinkel hier auch durch
die sogenannte Steigung definiert
wird: also die Distanz, die die Propellerspitze in einer Umdrehung zurücklegen würde, wenn sie wirklich eine
Schraube wäre, die sich durch Holz
bohrt. Kleiner Pitch oder kleine Steigung: das ist im Endeffekt dasselbe.
Jeder Pilot weiß, dass eine Tragfläche die beste Leistung nur in einem
gewissen Geschwindigkeits- und Anstellwinkelbereich erbringt. Das gilt
ebenso für die Propellerblätter.
Erfahrungen mit Propellern hatten
die Menschen schon lange vor dem
ersten Flug der Gebrüder Wright.
Schon lange gab es Windmühlen, seit
über ein Jahrhundert trieben Wasserpropeller Schiffe an und seit einigen
Jahren sorgten sie auch für die Fortbewegung der Luftschiffe. Als sich die
ersten Wagemutigen anschickten, mit
ihren selbstgebauten Flugapparaten
vom Boden abzuheben, mussten sie
den Propeller nicht erfinden. Er war
schon da.
Starrer Propeller
Die Luftschiffe und auch die ersten
Flugzeuge bewegten sich jedoch relativ gemächlich durch den Himmel,
während ihre Antriebe mit meist niedrigen Drehzahlen tuckerten. Als die
Flugmaschinen schneller und schneller wurden, wurden auch die Nachteile des starren Propellers sichtbar:
Er bringt seine beste Leistung nur bei
bestimmten Geschwindigkeiten und
Drehzahlen. Auf dieser Seite ist der
typische Verlauf der Effizienzkurve
eines starren Propellers dargestellt.
Auf der vertikalen Achse dieses
Diagramms liegt die Propellereffizienz, auf der horizontalen der so genannte Fortschrittzähler, auch Steigungsgrad genannt (Advance Ratio,
J). Diese Zahl drückt das Verhältnis
zwischen
Vorwärtsgeschwindigkeit
und Drehzahl aus. Wie man sieht, ein
starrer Propeller verrichtet seine Arbeit
nur unter bestimmten Bedingungen
optimal. Daher standen und stehen
die Flugzeugbauer jedes Mal vor einer wichtigen Entscheidung: Welcher
ist der passende Propeller für die neue
Flugmaschine? Ein Trainer, der fortwährend abhebt und landet, bekam
einen durchzugstarken Propeller mit
niedriger Steigung; ein Langstreckenflugzeug erhielt hingegen einen Reisepropeller mit höher Steigung, der
zwar längere Startbahnen erforderlich
macht, im Reiseflug jedoch effizienter
arbeitet.
Verstellpropeller
Die bessere Lösung leuchtet ein: Propellerblätter mit variablem Anstellwinkel. Sie ermöglichen dem Piloten,
für jede Flugphase die optimale Steigung zu wählen: eine kleine Steigung
für den Start und den Steigflug, eine
größere Steigung für den Reiseflug.
Gewissermaßen ähnelt ein Verstellpropeller der Gangschaltung eines
Autos. Für jede Geschwindigkeit und
für jede Drehzahl gibt es einen optimalen Blatteinstellwinkel. Ein solcher
Propeller liefert daher fast im gesamten Leistungsspektrum die bestmögliche Effizienz, wie man auf folgendem
Diagramm sieht.
Bei den ersten Verstellpropellern
regelte die Bordcrew den Anstellwinkel der Blätter (Pitch) direkt. Diese
war eine etwas knifflige Operation,
da man viel Fingerspitzengefühl benötigte, um die gewünschte Drehzahl
zu erreichen. Außerdem drohten die
Propeller noch überzogen zu werden.
So wie eine Tragfläche konnten auch
Propellerblätter einen übermäßigen
Anstellwinkel erreichen. Die Folgen
waren plötzlicher Schubverlust, starke
Vibrationen und womöglich noch
Lattenbruch.
Die ersten erfolgreichen Propeller mit
verstellbaren Blättern wurden von
Hamilton Standard Anfang der Dreissiger Jahren produziert. Die DC-2 war
einer der ersten Flugzeuge, die damit
ausgestattet waren. Gezeigt wird hier
eine kommerzielle Reproduktion von
Rob Cappers für FS9 und FSX.
Propellersprache
Fliegerenglisch ist nicht gleich Fliegerenglisch. Wenn die Propellerblätter auf kleiner Steigung bzw.
kleinem Schritt sind, spricht der
Amerikaner von low pitch oder flat
pitch. Der Engländer sagt fine pitch
dazu.
Ist der Propeller auf großer Steigung, sagt der Yankee high pitch,
der Brite hingegen coarse pitch.
Eine Luftschraube mit verstellbaren
Blättern kann seine beste Effizienz in
einem breiteren Leistungsspektrums
aufrecht erhalten. Diese Fähigkeit
macht das größere Gewicht und die mechanische Komplexität eines ConstantSpeed-Propellers mehr als wett.
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Moderne Verstellpropeller benutzen eine andere Technik: Mit dem
blauen Hebel im Cockpit bestimmt
der Pilot nur, mit welcher Drehzahl
er den Propeller betreiben möchte.
Er sagt im Grunde nur: „Ich möchte
jetzt 2400 rpm sehen“. Der Governor
in der Propellernabe kümmert sich darum, den passenden Anstellwinkel zu
finden, um die gewünschte Drehzahl
je nach Motorleistung und Fluggeschwindigkeit zu halten.
Dies funktioniert allerdings nur
in einem gewissen Leistungsbereich.
Wenn das Triebwerk beispielsweise
im Leerlauf dreht, kann der Governor
nicht volle Propellerdrehzahl aufrecht
erhalten. Aufgabe des Governors ist
auch, ein Überdrehen des Propellers
(und damit des Motors) zu verhindern.
Das könnte früher in einem Sturzflug
leicht passieren: Der Fahrtwind ließ
den Quirl so schnell drehen, dass die
Drehzahl in den roten Bereich rutschte.
Mit einem (funktionierenden) Governor passiert das nicht mehr so leicht.
Propellerregler kommen in unterschiedlichen Ausführungen vor.
Einige arbeiten mit Öldruck, andere hingegen elektrisch, aber alle tun
dasselbe. Machen wir den Test: Wir
fliegen mit der Cessna 182 oder mit
der Extra 300 „straight and level“ in
Reisekonfiguration und nehmen den
Gashebel ein wenig zurück. Was passiert mit dem Propeller: Scheinbar gar
nichts, er dreht sich weiterhin mit derselben Drehzahl. In Wirklichkeit hat
der Governor den Anstellwinkel der
Blätter reduziert, um die gewünschte
Drehzahl trotz niedriger Leistung zu
halten. Genau deswegen heißt es Verstellpropeller mit konstanter Drehzahl
(Constant Speed Propeller).
Die Ladedruckanzeige
Das führt uns dann zu der Frage:
Wenn die Propeller- und damit auch
die Motordrehzahl nun in gewissen
Grenzen unabhängig von der Position
des Gashebels ist, wie können wir die
Motorleistung überwachen und einstellen? Dafür benötigen Flugzeuge
mit Verstellpropeller ein zusätzliches
Instrument, den Ladedruckmesser
(Manifold Pressure Gauge).
Er besteht im wesentlich aus einem
Barometer, der den Druck im Ansaugstutzen (Manifold Pressure, MP)
misst. In westlichen Cockpits wird der
Ladedruck in Zoll Hg angegeben, früher waren noch PSI (Pfund pro Quadratzoll) in Großbritannien oder ATA
(absolute Atmosphäre) in Deutschland
gängig.
Wenn der Motor nicht läuft, gibt
das Instrument den lokalen Luftdruck
wieder. Saugmotoren erreichen bei
Vollgas einen maximalen Ladedruck
von etwa 29 bis 30 Zoll Hg. In Triebwerken mit Turboladung (wie in der
Mooney Bravo) erreicht der maximale Ladedruck viel höhere Werte, aber
mit dieser Technik und ihrer speziellen
Bedienung wollen wir uns ein anderes
Mal beschäftigen.
So regelt
man den
Propeller
Wie bedient man nun die Kombination aus Gas- und Propellerhebel?
Die Details stecken natürlich im
Flughandbuch, dennoch sind ein
paar einfache Regeln in den allermeisten Fällen gültig. Wobei wir
gleich mit einer Ausnahme anfangen müssen, dem Anlassen.
Anlassen
Normalerweise wird beim Anlassen
der Propellerhebel ganz nach vorne
geschoben und damit werden auch
die Blätter auf kleinste Steigung gebracht. Dies erleichtert dem Motor
das Anspringen. Anders ist allerdings der Fall, wenn der Governor
mit Öldruck arbeitet, so wie bei
vielen Sternmotoren. Dann muss
man den Hebel vor dem Anlassen ganz zurück ziehen. Erst wenn
das Triebwerk angesprungen ist,
schiebt man den Propellerhebel
zügig nach vorne. Der Grund liegt
darin, dass solche Propellerregler
meist Motoröl brauchen, um die
Blätter in Stellung zu bringen. Der
Schmierstoff wird beim Start allerdings vom Triebwerk selbst viel
dringender benötig. Erst wenn der
Öldruck einen bestimmten Wert
erreicht hat, kann es das Öl für den
Governor entbehren. Dann schiebt
der Pilot den blauen Hebel auf
kleinste Steigung ganz nach vorne.
Eine solche Prozedur sollte man
zum Beispiel bei der DHC-2 Beaver
und der DC-3 von Flight Simulator
beherzigen. Tut man es nicht, passiert aber auch nichts.
Abbremsen
In Flight Simulator können die Bedienungen für Triebwerk und Propeller nur vor
oder zurück geschoben werden. In vielen realen Flugzeugen können sie noch gedreht
werden. Schieben und Ziehen bewirken großere und groberen Einstellungen, die
Drehung ist für feine Anpassungen da.
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Beim dem Motor-Check vor dem
Start sind nun nicht nur die Magneten (und eventuell auch die
Vergaserheizung) zu überprüfen,
sondern auch die Arbeit des Propellerreglers. Dafür bewegt man den
entsprechenden Hebel im Cockpit
zwei, drei Mal hin und her. In der
realen Welt lindert dieses Manöver
zudem die Vereisungsgefahr von
Governor mit Öldrucksystemen, da
dadurch warmer Schmierstoff in
die Propellernabe gepumpt wird.
Danach werden die Propellerblätter wieder auf kleinste Steigung
(Hebel ganz nach vorne) gebracht.
Strart und Steigflug
Der Start und der erste Steigflug
erfolgen mit maximaler Leistung
und mit höchster Drehzahl, sowohl
Gas- als auch Propellerhebel sind
ganz vorne. Für den Reisesteigflug
wird für gewöhnlich die Drehzahl
um 100 bis 200 rpm zurückgenommen. Die Handbücher der Cessna
182 S und RG geben z.B. 2.500 als
höchstzulässige Drehzahl ihrer Lycoming und 2.400 RPM für den
Steigflug an. Mit ihren Continental,
die eine höchstzulässige Drehzahl
von 2.700 rpm erreichen, steigt die
Beech Baron bei 2.500 rpm.
Reiseflug
Die Einstellungen für den Reiseflug
variieren von Flugzeug zu Flugzeug
manchmal stark. Die beste Ausbeute erreicht man nur, wenn man
die Leistungshebel sehr präzise bedient und Ladedruck und Drehzahl
feinfühlig justiert. Dies erfordert
allerdings die penible Beachtung
der Leistungstabellen in den Flughandbüchern. Die meisten Piloten machen es sich jedoch etwas
bequemer und setzen eine einfache Methode ein: Sie nehmen der
Drehzahl die Nullen weg und stellen
Ladedruck und rpm auf demselben
numerischen Wert. Die Amerikaner nennen es „square“. 23 Square
würde bedeuten: 23 Zoll Hg Ladedruck und 2.300 rpm. Man könnte
dies als „Quadratregel“ oder auch
„Glättungsregel“ bezeichnen.
Der Lycoming der Skylane erbringt
je nach Flughöhe mit „23 Quadrat“
etwa 75% bis 80% Leistung, mit „22
Quadrat“ ungefähr 65% bis 70%.
Das Handbuch der Baron empfiehlt
den Eiligen „25 Quadrat“ und den
Kostenbewussten „23 Quadrat“.
Die Extra 300 cruist entspannt mit
24.
Mit höherer Flughöhe kann der
Ladedruck zwangsläufig nicht aufrechterhalten bleiben, da die Luft
dünner wird. Dann fliegt man mit
dem Gashebel am Anschlag, dem
maximal möglichen Ladedruck und
der gewünschten Drehzahl.
In den offiziellen Flughandbüchern
findet man gelegentlich auch ungewöhnliche Settings wie 21 Zoll
Hg und 2.500 RPM, die sonstige Literatur rät hingegen davon ab, im
Reisflug stark unterschiedlichen Ladedruck und Drehzahl einzustellen.
Insbesondere einen viel zu hohen
Ladedruck im Vergleich zum hundertsten Teil der Drehzahl sei für
das Triebwerk dramatisch schädlich.
Die richtige Reihenfolge
Eine kleine Eselsbrücke erinnert
daran, wie die zwei Leistungshebel zu bedienen sind, wenn man
das Power Setting ändern möchte:
„Propeller erhöht, Gas mindert“.
Und das bedeutet: Um die Leistung
zu erhöhen, schiebt man zuerst den
Propellerhebel nach vorne auf die
neue Drehzahl und erst dann wird
das Gas nachgeschoben. Um die
Leistung zu drosseln, wird hingegen
zuerst der Gashebel nach hinten
gezogen, bis der gewünschte Ladedruck anliegt. Dann wird auch die
Propellerdrehzahl reduziert.
Wir möchten nun nach dem Steigflug die Leistung für den Reiseflug
einstellen. Nach unserer Regel ziehen wir zuerst den Gashebel zurück, bis der Ladedruckmesser beispielsweise 23 Zoll Hg zeigt. Jetzt
nehmen wir auch die Drehzahl auf
2.300 RPM zurück. Nun fliegen wir
mit „23 square“.
Sinkflug und Landung
Das Absteigen erfolgt meist mit der
Drehzahl für den Reiseflug. Gegebenenfalls wird das Gas zurückgenommen, aber der Propellerhebel
brauch nicht angerührt zu werden,
bis man sich im Anflug befindet.
Fliegt man eine langsame Platzrunde, kann es nötig sein, frühzeitig
die RPM zu erhöhen, sonst reicht
es, wenn man erst im kurzen
Endanflug den blauen Hebel ganz
nach vorne schiebt. Die Ohren der
Erdlinge (falls es welche in Flight
Simulator gibt) werden es den Vogelmenschen danken.
Diese Maule fliegt mit 23 Zoll Ladedruck und 2.300 rpm. Eine solche Einstellung
nennt man auf Fliegerenglisch „23 square“, also „23 Quadrat“.
Viele Flugzeuge mit Motoren bis ca. 200 ps können mit der einfachen Eselsbrücke betrieben worden: Man setzt die gewüschte Reiseflugleistung (für gewöhnlich
zwuischen 22 und 25 Zoll Ladedruck), fügt man zwei Nullen dazu und erhält eine
passende Propellerdrehzahl. 22 square bedeutet also 22 Zoll Ladedruck und 2.200
rpm.
17
Heiß oder kalt?
Die Vergaserheizung
E
Kalte Einstellung
Flight Simulator kann auch die
Vergaservereisung
simulieren.
Ob sie eintritt, hängt jedoch von
den Realismuseinstellungen des
Programms. Erst wenn der allgemeine Realismus über 50% steht,
erlebt man dieses Phänomen.
Selbstverständlich müssen die äußeren Bedigungen stimmen.
s geschah an einem schönen
Tag zu Beginn des Herbsts. Die
Sonne strahlte warm, aber sie
war schon zu schwach, um krawallige
Turbulenzen wie im Hochsommer zu
erzeugen. Mit der gemütlichen Cessna war ich kreuz und quer über die
grünen Felder, die roten Dächer und
die blauen Seen der norditalienischen
Ebene geflogen. Gegen Abend zog es
mich nach Venedig. Ich erreichte die
Lagunenstadt in einem langen, sachten
Sinkflug und umrundete sie von Süden. Der Wetterbericht meldete klaren
Himmel, wohlige 18° C, Taupunkt 10°
C, keinen Wind. Die noble Stadt präsentierte sich verführerisch im leichten
Dunstschleier des Abends, eingefasst
vom golden glitzernden Meer. Der
Lycoming surrte leise, bis ich endlich
auf 1000 Fuß war und in die Platzrunde von San Nicolò eindrehen wollte.
Ich gab Gas, der Motor hüstelte und
schüttelte und raunte verschnupft. Es
traf mich wie ein
Blitz und mir
wurde schlagartig heiß und kalt:
Der Vergaser war
vereist, er bekam
weder Luft noch
Treibstoff.
Ich
griff hastig zum
Schalter für die
Vergaserheizung
und gab Vollgas.
Schaffte ich es
noch? Oder sollte
ich an diesem Tag
in der Adria baden gehen?
Nein, die Vergaserheizung ist
kein Hebel der Macht, eher ein Notschalter der Ohnmacht. Man erinnert
sich an ihn, wenn es zu spät ist. Und
wenn man eigentlich gar nicht daran
denkt, dass es so kalt sein könnte. Aber
es sind ausgerechnet die lauen, etwas
feuchten Tage im Frühling und im
Herbst, die die größte Gefahr von Vergaservereisung mit sich bringen. Warum denn das?
Wie kalt ist es im Vergaser?
Der Ansaugtrichter eines Vergasers
ähnelt einem Venturi-Rohr: Der Einlass ist breit, aber das Rohr verengt sich
immer mehr. Wenn eine Luftmasse
durch dieses Rohr bläst, ist sie – wie
der Physiker Bernoulli entdeckte –
dazu gezwungen, ihre Geschwindigkeit zu erhöhen. Dabei sinken sowohl
ihr Druck als auch ihre Temperatur.
Die angesaugte Luft wird kälter.
Die Größe des Temperaturabfalls
hängt in der realen Welt von verschiedenen Faktoren ab, wobei die Position
der Drosselklappe eine größere Rolle
spielt. Bei Vollgas ist diese ganz geöffnet und der Venturi-Effekt ist nicht so
ausgeprägt. In Leerlauf oder bei niedriger Drehzahl verengt hingegen die
Klappe den Ansaugtrichter sehr und
der Venturi-Effekt tritt mit ganzer
Kraft auf. In solchem Fall kann sich
die Temperatur um 10° bis 20° C absenken. Da sich Eis bekanntlich bei 0°
C bildet, droht Vergaservereisung ausgerechnet dann, wenn man gar nicht
an den Winter denkt.
In Flight Simulator erlebt man allerdings die üblichen Vereinfachungen:
Ob die Drosselklappe ganz zu oder
ganz auf ist, stets herrscht im virtuellen
Vergaser dieselbe Temperatur. Nach
Dieses Diagramm gibt die Wahrscheinlichkeit der Vergaservereisung in der realen Welt wieder.
Sie hängt von der Lufttemperatur und der Feuchte ab. Ein
wichtiger Faktor ist die Motorleistung. Bei niedriger Leistung
ist die Drosselklappe des Vergaser fast zu. Dies begünstigt die
Eisbildung im Vergaser. Schon bei Temperaturen zwischen 20°
und 30° C kann es zur Vergaservereisung kommen.
In Flight Simulator werden diese Phänomene nur vereinfacht
wiedergegeben.
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unseren Tests liegt sie ungefähr 10°
tiefer als die augenblickliche Außentemperatur. Ob die Vereisung überhaupt eintritt, hängt im Simulator von
den Realismuseinstellungen ab.
Bekannte Vereisungsbedingungen
Die Eisbildung wird durch bestimmte
Wetterbedingungen begünstigt. Ausschlaggebend sind die Außentemperatur, wie oben gesehen, und die Luftfeuchte. Eis besteht bekanntlich aus
unterkühltem Wasser und wenn die
Luftmasse eher trocken ist, setzt sich
Eis nur schwer an. Feuchte und milde
Luft, wie man sie an einem schönen
Herbsttag oder nach einem Sommergewitter antrifft, begünstigen die Eisbildung.
Die Grafik auf diesen Seiten veranschaulicht, wann die Gefahr von Vergaservereisung (in der realen Fliegerei)
am meisten droht. Daraus ist ersichtlich, dass der Vergaser in jeder Flugphase durch gefrierende Feuchtigkeit
verstopfen könnte. Selbst beim Startlauf mit voller Leistung ist man vor der
plötzlichen Atemnot des Motors nicht
gefeit. Besondere Vorsicht muss der
Pilot aber immer dann walten lassen,
wenn der Motor bei niedriger Dreh-
zahl arbeitet. Also bei ausgedehntem
Rollen an Boden, beim sparsamen
Reiseflug und ganz besonders im
Gleitflug. Selbst bei einer Außentemperatur von 30° C und bei relativ geringer Luftfeuchte könnte sich Raureif
im Ansaugtrichter bilden, wenn man
vom Reiseflug im Leerlauf absteigt.
Gegen Husten und Heisevrkeit
Jeder Pilot sollte darauf achten, dass
sein Vergaser schön warm bleibt. Ein
Vergaserthermometer erleichtert ihm
diese Aufgabe sehr, aber nicht viele
Flugzeuge verfügen darüber. In Flight
Simulator findet man ihn im Cockpit
der Douglas DC-3 und der DHC-2
Beaver. Sobald die Nadel dieses Thermometers zu nah an der Null liegt, ist
es Zeit, die Vergaservorwärmung einzuschalten. Wenn kein solch luxuriöses
Warngerät an Bord ist, muss der Pilot
selbst daran denken, rechtzeitig den
Hebel zu ziehen. Wann und wie das
gemacht wird, erklärt der Textkasten
auf diesen Seiten.
In den meisten Mustern besteht
das System aus einer simplen Klappe,
die eine andere Ansaugöffnung öffnet.
Der Vergaser saugt dann Luft ein, die
vorher über dem heißen Motor geleitet
und dadurch erhitzt wird. Die Wärme
Wann muss die Heizung eingeschaltet werden?
verhindert dadurch die Eisbildung im
Vergaser.
Das funktioniert prima, solange der
Motor läuft und selbst warm ist. Wenn
man die Vergaserheizung zu spät einschaltet, könnte der Motor schon zu
kalt sein, um die Ansaugluft noch
erwärmen zu können. Der Nothebel
bleibt dann ohne Wirkung. Daher ist
es sehr wichtig, die Vergaserheizung
frühzeitig einzuschalten. Einen stark
vereisten Ansaugtrichter taut das bisschen noch vorhandene Motorwärme
nicht wieder ab.
In der Literatur wird stets besonders betont, dass man die Erwärmung
der Ansaugluft vollständig einschalten muss und dass es sehr gefährlich
sein könnte, sie nur auf halbe Stellung
zu setzen. Diese Gefahr läuft man in
Flight Simulator allerdings nicht: Die
Vergaserheizung ist entweder ganz an
oder ganz aus. Und wenn sie an ist,
schmilzt sie in Null Komma Nix einen
ganzen Eisberg weg.
Als dem Motor über Venedig die
Puste ausging, hatte ich nur drei Dinge zu tun: Die Heizung einzuschalten,
den Schubhebel voll nach vorne zu
schieben und zu hoffen, dass es nicht
zu spät war. Ich habe es diesmal überlebt.
stopfung durch Eis.
Bei Sinkflügen mit gedrosselter Leistung muss die Vergaserheizung eingeschaltet werden. Wenn der Sinkflug
besonders lang ist, wird empfohlen, zwischendurch
noch Gas zu geben, um den Motor warm zu halten. Hat
sich der Motor nämlich abgekühlt, arbeitet die Vergasererwärmung nicht ordentlich.
Wird man dennoch kalt erwischt, muss man die Vergaserheizung ganz einschalten und Vollgas geben.
•
Die Vergaserheizung ist generell ausgeschaltet, da warme
Ansaugluft die Motorleistung beinträchtig. Nötig ist sie unter bestimmten Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsbedingungen, wie das Diagramm auf diesen Seiten veranschaulicht.
Die Vorwärmung der Ansaugluft ist eine vorbeugende Maßnahme, die frühzeitig getroffen werden sollte. Ist der Vergaser schon stark zugefroren, kann er oft nicht mehr vom
Eis befreit werden. Außer man fliegt in der perfekten Welt
von Flight Simulator. Hier funktioniert die Heizung immer.
Ist ein Vergaserthermometer an Bord, sollte der Pilot ihn in
seinem üblichen Instrumentenscan einbeziehen.
•
•
Vor dem Abflug sollte geprüft werden, ob die Vergaserheizung überhaupt funktioniert. Sie wird nach der
Magnetenkontrolle beim Abbremsen kurz ein- und
wieder ausgeschaltet. Wenn die Motordrehzahl dabei
sinkt, arbeitet die Heizung korrekt. Wenn die Drehzahl
hingegen steigt, heißt es, dass sich bereits Eis im Vergaser gebildet hatte. Dann lässt man lieber die Vergaserheizung an.
In Reiseflug kommt es seltener zu Vergaservereisung.
Es ist allerdings eine gute Vorsichtsmassnahme, jede
halbe Stunde die Heizung einige Minuten lang einzuschalten, besonders wenn man durch feuchte Luft
fliegt. So bemerkt man rechtzeitig eine eventuelle Ver-
Einige Flugueuge wie die DC-3 oder die DHC-2 Beaver sind
mit einem Vergasertermometer ausgestattet.
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