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STRECKENBERECHNUNG: Start- und Landestrecken: Realitäts-Check


fliegermagazin - epaper ⋅ Ausgabe 81/2020 vom 13.08.2020

Wer seine Maschine auf Bahnen betreiben will, deren Länge bis an die Grenzen der Flugzeugleistung geht, muss genau rechnen – und vorher viel üben


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Bildquelle: fliegermagazin, Ausgabe 81/2020

Da muss alles passen Die (inzwischen neu angelegte) Grasbahn auf der dänischen Insel FemØ ist 650 Meter lang, schmal und wellig, fällt aber zum Meer hin ab


Jeder Hobbygärtner kennt das: Die süßesten Früchte hängen ganz oben am Baum – schwer erreichbar. So ähnlich verhält es sich mit einigen Flugzielen: Baltrum ist eine bezaubernde Nordseeinsel – mit nur 360 Meter Bahnlänge; Jesenwang im idyllischen Oberbayern hat gerade mal 408, Helgoland immerhin 480 Meter. ...

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... Dann wären da noch die Graspisten von Wyk auf Föhr (605 und 660 Meter) oder die 650-Meter-Bahn von Sonnen im Bayerischen Wald, die auf 2702 Fuß liegt – alles einzigartige Ziele, an denen es aber leicht mal knapp werden kann.

Welche Faktoren sind es also, die Start- und Landestrecken beeinflussen, die darüber entscheiden, ob eine Piste sicher anzufliegen ist oder nicht? Und wie kann der Pilot Einfluss darauf nehmen, dass es doch reicht?

In den Flughandbüchern finden sich je nach Hersteller mehr oder weniger detaillierte Berechnungsgrundlagen in Form von Tabellen und Grafiken. Jeder Pilot hat gelernt, mit ihnen umzugehen. Doch das ist bei vielen sehr lange her. Zeit, diese Fähigkeiten wieder zu aktivieren: Gewöhnen Sie sich an, für jeden Flug eine Berechnung der Start- und Landestrecke durchzuführen!

Meist mit Wind Auf Helgoland (EDXH) misst die längste der drei Bahnen auf der Insel, die »15/33«, 480 Meter. Der Anflug von Norden (unten im Bild) führt über einen Hügel


Bayerisch knapp In Jesenwang (EDMJ) liegen 408 Meter Piste in 1860 Fuß Platzhöhe – und dann ist da noch der Wald im Westen


Der Grund ist einfach: Gerne hört man am Fliegerstammtisch, dass die Handbuchwerte ohnehin nicht erreichbar seien. Man habe sie mit fabrikneuen Flugzeugen erflogen, von Testpiloten mit schier übermenschlichen Fähigkeiten. Allerdings sehen erstens die Zulassungsvorschriften vor, dass die Werte realitätsnah ermittelt werden müssen. Und zweitens: Probieren Sie es doch einfach aus! Prüfen Sie bei jedem Flug, ob Sie die zuvor errechneten Handbuchwerte erreichen können! Das lässt sich bei kürzeren Pisten recht einfach mit Hilfe der Halbbahnmarkierung abschätzen. Genauer geht es mit vielen Navigations-Apps: Sie plotten die geflogene Strecke und Höhe in einer GPS-Genauigkeit mit, die das nachträgliche Abmessen der Strecken gut möglich macht.

Wer das zumindest bei einigen Flügen macht, gewinnt eine große Sicherheit, was das Verhältnis zwischen den Werten im Handbuch und denen in der Praxis angeht. Die Buchwerte sind nämlich in der Regel recht gut erreichbar, wenn man sich an eine goldene Regel hält: Die Speeds müssen stimmen! Das gilt beim Abheben – jeder Knoten drüber kostet viele Meter Rollstrecke – ebenso wie beim Anflug zur Landung. Was viele Piloten hier für ein Sicherheitspolster halten, ist in Wahrheit zu schnell. 1,3 x VS0 plus der halbe Böenfaktor, aber keine Erhöhung wegen konstanten Gegenwinds – diese Rezeptur ist für die Anfluggeschwindigkeit richtig, wenn das Handbuch nichts anderes sagt (siehe auch Randnotiz).

Maß der Dinge Ein Pilot sollte ausrechnen, was er von seinem Flugzeug an der Halbbahnmarkierung erwartet: Schon in der Luft? Kurz vorm Abheben?


L’Alpe d’Huez (LFHU) Für Plätze wie diesen in den französischen Alpen wurde das Mountain Rating in Frankreich erfunden, …


Courchevel (LFLJ) … das nun für alle EASA-Länder gilt. An solchen Alpenplätzen findet sogar kommerzieller Flugverkehr statt. Ganz klar: Die Landung erfolgt immer bergauf, der Start in die Gegenrichtung bergab


Baltrum (EDWZ) 360 Meter ist die gepflasterte Piste lang. 50 Meter Gras an jedem Ende kommen dazu


Gefährlich beim Start: Der Versuch, vor Erreichen der berechneten Geschwindigkeit abzuheben, bremst aerodynamisch und führt zwar womöglich in den Bodeneffekt – aber nicht wieder heraus.

Ganz klar: Einen Abgleich zwischen Theorie und Praxis macht man nicht sofort auf Helgoland, sondern auf einer komfortabel langen Bahn, wo es nicht auf Perfektion ankommt. Wer dort sicher mit 480 Metern auskommt, darf dann aufs Meer hinaus.

Dass es zwei wichtige Strecken gibt, die eine Rolle spielen, sollte jeder Pilot wissen: Gibt es keine Hindernisse, ist eigentlich nur die Rollstrecke interessant. Stehen Bäume oder Stromleitungen im Weg, müssen diese sicher überstiegen werden. Wenn’s knapp ist, gilt es, die Hindernissituation sorgfältig zu bewerten.

Wind als Sicherheitsbonus

Höhe und Temperatur sind die üblicherweise in den Handbüchern zu findenden Einflussfaktoren – daraus ergibt sich die Dichtehöhe, von der in den Tabellen direkt aber keine Rede ist. Sind Werte in Tabellenform angegeben, sollte man sauber interpolieren – wer hier schon großzügig aufrundet, nimmt sich jede Präzision. Häufig vernachlässigen Piloten, dass Saugmotoren bei großen Dichtehöhen ab spätestens 3000 Fuß auch bei voller Leistung abgemagert werden müssen, um maximale Power zu bringen. Bei Maschinen mit Festpropeller leant man dazu bei Vollgas und gesetzten Bremsen auf maximale Drehzahl und reichert dann wieder etwas an. Mit Constant Speed Prop sollte das Handbuch Werte für den richtigen Fuel Flow vorgeben.


Die Masse hat den größten Einfluss auf die Strecken


Vorsichtig ist beim Einrechnen von Gegenwind geboten. Schläft der vorm Start ein, fällt die ganze Berechnung zusammen. Es ist sinnvoll, den Wind als Bonus für die Sicherheit mitzunehmen, sofern er von vorn kommt – aber die Bahnlänge sollte auch bei Windstille ausreichen.

Eine Menge Einfluss hat die Masse des Flugzeugs. Doch viele Handbücher geben nur Informationen für die Maximalwerte. Was sich ändert, wenn ein Passagier zu Hause bleibt oder die Tanks nicht randvoll gemacht werden, lässt sich berechnen: mit den Formeln, die im Kasten auf Seite 11 angegeben sind. Gerade bei der Startrollstrecke ist der Effekt erheblich, weil er mit dem Quadrat der Gewichtsreduktion eingeht. In unserem Rechenbeispiel liegt die Startmasse 14 Prozent unter dem erlaubten Maximum. Das ergibt eine Verringerung der Rollstrecke um 26 Prozent, also gut ein Viertel.

Aber auch hier gilt: Probieren Sie aus, ob Theorie und Praxis übereinstimmen! Dabei geht es übrigens gar nicht immer darum, mit ganz kurzen Pisten klarzukommen. Wer eine klar berechnete Erwartung hat, an welchem Punkt einer Startbahn das Flugzeug in der Luft sein sollte, hat auch die Chance, rechtzeitig zu merken, dass mit dem Flugzeug etwas nicht stimmt und die Leistung im Startlauf überhaupt nicht so ist, wie sie sein müsste. Die meisten Einmots der Allgemeinen Luftfahrt brauchen übrigens mehr Strecke zum Start als zur Landung – man kommt also nicht unbedingt wieder raus, auch wenn man reingekommen ist.

Ist die Berechnung abgeschlossen, bleibt die Frage: Wie viel Sicherheitsmarge plane ich ein? Das hängt ganz wesentlich von der Übung des Piloten und seiner Erfahrung mit den berechneten Werten in der Praxis ab – und mit dem Risikowillen des Piloten.

ZWEI SCHULEN
Viele deutsche Fluglehrer plädieren für eine Erhöhung der Anfluggeschwindigkeit bei konstantem Gegenwind. In den USA dagegen wird ein Aufschlag nur bei Böen gelehrt. Letzteres hat sich in unserer Praxis bewährt.

Zell am See (LOWZ) 2470 Fuß Platzhöhe und 780 Meter Bahnlänge – das geht. Aber: Das Gelände drumherum ist anspruchsvoll, die Platzrunde verläuft dicht am Berg (im Bild hinter der Bahn)


Wyk/Föhr (EDXY) Von Waldkanten und 650 Meter Gras lassen sich Piloten oft beeindrucken. Rechnen hilft!


Im Graben Fällt die Entscheidung zum Startabbruch zu spät, reicht die Piste nicht mehr. Abbrechen kann dennoch die bessere Wahl sein


Monströs Hindernisse in An- und Abflug sind oft weniger offensichtlich als auf diesem UL-Platz in den Pyrenäen. Ihre Höhe muss bei Start und Landung einkalkuliert werden


70 Prozent an der Halbbahnmarke

Betrachten wir zwei Extreme. Kalkuliert man zum Beispiel in Jesenwang mit 90 Prozent der verfügbaren Bahn, hebt man nur 40 Meter vor deren Ende ab – wenn alles perfekt läuft. Die Versicherung wäre im Schadensfall bestimmt nicht glücklich über so eine Planung. Auf der anderen Seite steht in der professionellen Fliegerei der Begriff »accelerate stop distance« (ASD). Dabei wird die Strecke errechnet, bei der man bis zum Abheben beschleunigen und dann nach einem Startabbruch noch zum Stehen kommen kann. Das entspräche etwa der Summe aus Start- und Landerollstrecke. Wer sie addiert, wird allerdings feststellen, dass dafür die Pistenlängen an etlichen Verkehrslandeplätzen nicht reichen, die jeden Tag problemlos von Piloten der Allgemeinen Luftfahrt genutzt werden. Da ist die Rechenweise der Profis vielleicht etwas zu konservativ.

Bei der Halbbahnmarkierung sollte die Entscheidung fallen, ob alles passt. Dafür gibt es eine gute Faustregel: An dieser Stelle müssen 70 Prozent der zum Abheben erforderlichen Geschwindigkeit erreicht sein – sonst muss sofort ein Startabbruch erfolgen. Übrigens sollte man nie vergessen: Selbst wer nach einem Startabbruch in den Graben hinter der Piste ausrollt, ist immer noch besser dran als der, der sich fliegend in den Wald dahinter hungert.

Ganz wichtig ist neben der Bahnlänge auch der Pistenbelag. In weiteren Artikeln in diesem Heft reden wir über besondere Überlegungen bei kurzen (Seite 12) und weichen (Seite 14) Pisten.

Es gibt natürlich noch weitere Faktoren, die Einfluss haben können, etwa Luftverwirbelungen durch das Gelände, eine Längsneigung der Piste oder eine besondere Windsituation. Aber der Grundsatz bleibt: Auf langen Bahnen kann man in aller Ruhe Erfahrung sammeln mit der genauen Berechnung der Strecken und deren Gültigkeit für die Praxis – und dann rangehen an die süßen Früchte.

Variante 1 Graphen, aus denen die Start- und Landestrecken abhängig von Höhe, Temperatur und Windeinfluss ablesbar sind, finden sich in Handbüchern älterer Flugzeuge. Sie sind ungenauer ablesbar als Tabellen


Variante 2 Tabellen für Start- und Landestrecken bei unterschiedlichen Druckhöhen und Temperaturen sind in modernen Handbüchern gängig. Beim Interpolieren sollte man nicht großzügig sein – sondern präzise


Ein bisschen Mathematik lohnt sich


Gelände beobachten Endelave (EKEL) in Dänemark kann beim Anflug schwierig werden, wenn der Wind quer zur Bahn weht und durch das Wäldchen links im Bild verwirbelt wird

Die Masseformeln

Die Masse des Flugzeugs ist wohl der Faktor, mit dem der Pilot die Leistung bei Start und Landung am stärksten beeinflussen kann. Doch die meisten Handbücher sagen wenig darüber, wie sich die Daten verbessern, wenn die MTOM unterschritten wird, auf der die Tabellen beruhen. Dabei sind die physikalischen Formeln recht einfach. Sie beruhen auf dem Verhältnis der tatsächlichen zur maximalen Masse. Beispiel: Eine TB10, die mit 1150 Kilo starten darf, ist mit nur zwei Personen und wenig Sprit beladen, sie wiegt 990 Kilo. Das Verhältnis ist 990/1150 = 0,86. Als maximales Landegewicht sind 1092 Kilo erlaubt, die Maschine wird, so ergibt die Treibstoffplanung, mit 940 Kilo anfliegen. Der Massefaktor ist – Zufall – ebenfalls 0,86. Wie verändert das die Daten?

Speed Zentraler Punkt: Verkürzte Strecken und bessere Leistungen sind nur zu erzielen, wenn die Abhebe-, Steig- und Anfluggeschwindigkeit korrigiert wird – und zwar mit der Quadratwurzel aus dem Massenverhältnis. Beispiel: Die Anfluggeschwindigkeit laut Handbuch beträgt 72 Knoten bei 1092 Kilo. Nun sind es √0,86 x 72 = 0,93 x 72 = 67 Knoten.

Steigrate Die Steigrate ändert sich umgekehrt proportional zur Quadratwurzel des Massefaktors: Statt 936 fpm sind es 936/0,93 = 1010 fpm.

Startstrecken Startroll- und Startstrecke zum Hindernis ändern sich proportional zum Quadrat des Massefaktors – aber nur, wenn entsprechend der Formel oben bei niedrigerer Speed abgehoben und gestiegen wird! Beispiel: Statt 320 Meter sind es 0,862 x 320 = 0,74 x 320 = 237 Meter.

Landestrecken Sie ändern sich direkt proportional zum Faktor. Statt 170 sind es 0,86*170 = 146 Meter. Auch das gilt nur, wenn man langsamer anfliegt!


FOTOS: THOMAS BORCHERT, HOLGER MOMBREI, MICHAEL WEINMANN

FOTOS: HELMUTH LAGE, GÜNTER END, FRANK HERZOG, ROLF STÜNKEL, CHRISTINA SCHEUNEMANN, WOLFGANG NITSCHMANN

FOTOS: HELMUTH LAGE, MARTIN KIENZER, JENS TOFT, THOMAS BORCHERT (2)