Berechnung Rollbahnlänge

Diskutiere Berechnung Rollbahnlänge im Luftfahrtgrundlagen Forum im Bereich Grundlagen, Navigation u. Technik; Hallo zusammen, mich interessiert, wie die nötigen Rollbahnlängen bestimmt werden. Vorab mein bescheidener Kenntnisstand: Im...

Moderatoren: Learjet
  1. #1 LFeldTom, 25.07.2007
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    Hallo zusammen,

    mich interessiert, wie die nötigen Rollbahnlängen bestimmt werden.

    Vorab mein bescheidener Kenntnisstand:

    Im Flugzeughandbuch sind Daten für die Start- und Landestrecke angegeben - sowohl die eigentliche Rolllänge als auch die benötigte Strecke aus bzw. über 15m (50ft). Sind die auf bestimmte Konditionen genormt ? Ich bin von folgendem ausgegangen:
    Temperatur 15°C
    Bahnneigung 0°
    Höhe NN

    Auf welche Masse beziehen sich die Angaben ?

    Ich hab ein nettes PDF von der königlichen Insel gefunden, in dem für mich unbedarften etwas schwammig steht: "A 10% increase in aeroplane weight = 20% increase in Take-Off Distance to Height 50 Feet". Sprich 1% mehr Masse = 2% mehr Startstrecke (15m). Soweit so gut - aber von welcher Basismasse wird da ausgegangen ? Leermasse ? Rüstmasse ?

    Freund Google hat mir natürlich das eine oder andere geliefert. Beim Luftfahrtbundesamt hab ich online nicht das gefunden was ich gesucht hab - aber vermutlich weiß der eine oder andere von Euch mehr. Wäre für weiterführende Links sehr dankbar.

    Gruß,
    Tom

    PS: Falls ich die falsche Rubrik erwischt hab bitte verschieben
     
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  3. #2 Capovau, 25.07.2007
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    Capovau Guest

    In den Flughandbüchern der jeweiligen Flugzeug sind etwas unübersichtliche Diagramme. Mit deren Hilfe kann man entsprechend der Höhe, der Temperatur, des Luftdruckes, des Startbahn(art)zustandes, der Beladung und des Windes die aktuell notwendigen Startrollstrecken als auch die nachfolgende Steigleistung berechnen. Kann ist gut :-) man MUSS.

    Gruß
    Thomas
     
  4. #3 Schorsch, 25.07.2007
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    Nachdem Google nichts brachte, ist dies der zweitbeste Ort zur Suche nach Erleuchtung. Ohne viel Worte zu verlieren (ist ja angeblich nicht des Ingenieurs Sache) einfach mal ein Graph.

    Angegeben die Startdistanz über 15m für eine B737-700 mit herkömmlichen Triebwerk (20.6k). "Standard Day" sind besagte 15°.

    Anhänge:



    Für Computergenius Tom ist es nun eine Übungsaufgabe:
    • Bild lokal speichern
    • Programm zur Digitalisierung von Graphen starten (so etwas hast Du hoffentlich, sonst Meldung an mich)
    • Graph digitalisieren
    • Zusammenhang zwischen Gewicht und Startstrecke per Lieblingsprogramm (Excel oder Matlab) analysieren
    • Bericht an die Gruppe

    Und los ... :TD:
     
  5. #4 LFeldTom, 25.07.2007
    LFeldTom

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    Dank Euch beiden,

    es geht mir in der Tat darum, wie der Pilot die Kalkulation durchführen MUSS. Ich mutmaße, daß es hierbei erhebliche Unterschiede zwischen z.B. B737 und Cessna 172 gibt. Das Dokument der britischen Civil Aviation Authority macht nähere Angaben wie z.B. die Platzbeschaffenheit in die Sicherheitskalkulation einzubeziehen ist. Aber auch die Erhöhung der Bahnlänge durch höhere Massen wird explizit erwähnt (ausgehend von der Leermasse) was mich glauben läßt, daß der gemeine Cessna-Pilot keine solchen Diagramme zur Verfügung hat - sondern sich mit Berechnungsformeln + Basisdaten aus dem Handbuch bewaffnen muß.

    Freue mich auf Anregungen / Korrekturen

    Tom

    PS:
    @Schorsch
    Ich weiß doch garnicht wie ich Bilder speichern kann - die kommen sonst irgendwie per Skript auf die Platte und ich hab keine Ahnung wie :p

    Solange es nur um den Zusammenhang Rollstrecke/Masse geht hätte ich doch fast gesagt, daß das auch ohne Excel/Matlab einfach mit dem Geodreieck machbar ist - tan(alpha) der Tangente. Einfluß der Elevation ist natürlich schon etwas anderes.

    Vorab kurzer Single-Point Vergleich zwischen Diagramm und Formel:

    Aus Diagramm:
    105.000lb
    0ft/8000ft Elevation
    PI mal Auge geschätzt 1000m / 1375m -> Faktor 1.375

    Nach Civial Aviotion Authority:
    8000ft -> Faktor 1.80

    Der Unterschied ist auffallend heftig. Allerdings ist die Envelope der B737 sicher ausgiebiger ermittelt, als man allgemeine Faktoren stricken kann.

    PS2:
    Diagramm für Startstrecke 0m/15m ?

    Seh ich das richtig, daß Faktoren wie nasse Bahn die eigentliche Rollstrecke beeinflussen, aber nicht die Differenz Startstrecke 0m zu üb.15m Hindernis ? Rückenwind dagegen hat auch hierauf Einfluß.

    Fragen, Fragen, Fragen, ...
     
  6. Lubeo

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    Hallo Tom

    Du kannst dir auch die Daten von B737 vergleichen. Dort wird unterschieden ob die Piste nass oder trocken ist und ob das Diagramm nach FAR oder JAR erstellt wurde (:?!) .
    Ansonsten JAR-OPS-1 Seite 1-I-1 ff.

    Bezüglich Rückenwind würde ich mal davon ausgehen, dass in der Regel mit Gegenwind gestartet und gelandet wird und somit die die effektive Strecke geringer wird als benötigt.
    Falls du die effektive Strecke bestimmen willst, so frage jemand der bei Airbus oder Boing arbeitet oder erstell ein mathematisches Modell ggf. selbst (mit Unterstützung vom FF).

    MfG
    Lubeo
     
  7. #6 Schorsch, 13.08.2007
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    Es gibt dazu ein paar brauchbare Formeln. Sonst geht auch ein einfaches mechanisches Modell mit Reibungskoeffizienten, Schub und Widerstand. Etwas schwierig ist die Ermittlung des Auftriebs während des Rollens, und ein paar Effekte wird man unter den Tisch bügeln müssen, aber ich denke, man kommt einigermaßen in die Nähe. Gelieferte Zahlen sind jedoch fast immer besser.
     
  8. #7 LFeldTom, 13.08.2007
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    Was die Praxis angeht hast Du selbstverständlich recht. Und ein rein physikalisches Modell reagiert natürlich auch entsprechend. Mich interessierte primär die Bestimmung der Rollbahnlänge aus Sicht des Flugzeugführers. Dieser muß bei der Planung eine hinreichende Länge sicherstellen - und sollte dafür (zumindest was ich in offiziellen britischen Quellen gefunden habe) verkürzende Faktoren NICHT mit berücksichtigen. Eine Planung mit Gegenwind könnte bei Windstille mächtig platzen - Safety first halt.

    Beim Threadstart war das Interesse noch primär privater Natur. Inzwischen hat mein Arbeitgeber aber angedeutet, daß mich dies mittelfristig auch beruflich beschäftigen könnte. Dann natürlich mit entsprechend umfangreicherer Recherche ...

    Gruß,
    Tom
     
  9. #8 HerrKarl, 13.08.2007
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    Ich kenne deine Quellen nicht; in der Praxis werden „erleichternde“ Faktoren natürlich berücksichtig. Was den Wind betrifft, ist durch die gesetzlich vorgeschriebene Anrechnung von max. 50% Gegen- und min. 150% Rückenwind genügend Konservativismus gegeben.


    Mein aufrichtiges Beileid. Mach’ dich auf etwas gefaßt…:?!


    Ich versuche mal einen vereinfachten Abriss:

    In der Verkehrsfliegerei bestimmt man keine Rollbahnlängen, sondern maximale Abfluggewichte. Die verfügbare Piste ist ja nur einer von mehreren Faktoren, die auch die Startgeschwindigkeit - und damit indirekt die aktuelle Start(roll)strecke - beeinflussen. Die Differenz zwischen maximalem und aktuellem Abfluggewicht bestimmt dann das „Flex“ (Airbus) oder „Assumed Temperature“ (Boeing) Setting beim Takeoff.

    Für diese Berechnungen wird das sog. AAM (Airport Analysis Manual) herangezogen, welches eine komplette Obstacle Database enthalten muß.

    Das Pferd wird von hinten aufgezäumt. Für jeden Faktor bestimmt man das maximale Abfluggewicht, der am meisten limitierende ist dann der zu verwendende. Diese Faktoren sind u.a.:

    a) Field Length
    b) Obstacle
    c) Second Segment Climb (2,3, oder 4 Triebwerke ?)
    d) Brake Energy (welche Bremsen? es gibt verschiedene für jeden Flieger)
    e) Tyre Speed (auch die Bereifung kann unterschiedlich sein)
    f) VMCA/VMCG
    g) VMU
    h)-z) etc. etc...

    Dazu kommen Dichtehöhe, Wind, Pistenbeschaffenheit, Pistenneigung, das Flapsetting wird optimiert etc.. Welche Triebwerke hängen dran?

    Wird man beispielsweise mit standard Flap-5 (B737) eher Field-Length-limited sein, optimiert man richtung maximum Flaps. Dabei wird irgendwann ein Obstacle oder das 2nd Seg. limitierend werden. Speeds und Strecken ändern sich dabei natürlich. Ist die Piste dazu noch kontaminiert, könnte die immer geringer werdende V1 unter die VMCG fallen, damit ist man dann VMCG-limitiert.

    Alle diese Faktoren bestimmen direkt oder indirekt die Vr und damit die Startlaufstrecke (nicht zu verwechseln mit der erforderlichen Pistenlänge).

    Damit es nicht zu einfach wird, muß etwa für Field, Obstacle, Second Seg. und VMCG/VMCA ein Triebwerksausfall bei V1 angenommen werden. Es gelten bestimmte Vorschriften betreffend der Verhältnisse unter den V1,V2 und V2 Speeds als auch des maximal verwendbaren Pistenanteils für Startlauf bzw. der Startabbruchstrecke (trocken/nass wird unterschiedlich gerechnet). Wie und wann darf man Reverser berücksichtigen…

    Gibt es Clearway/Stopway? Dies beeinflusst, ob „balanced“ oder „unbalanced“ gerechnet wird.

    Dazu kommen schlußendlich Runway-„Contaminations“, die im Startabbruchfall Kopfzerbrechen verursachen, etwa die Tatsache, daß Schneematsch die Beschleunigung zwar verringert, die Verzögerung jedoch erhöhen kann.

    All dies bewirkt schlußendlich, daß wir heute mit Laptop rechnen. Diese Programme sind sündteuer und verwenden Datasets bzw. Algorithmen der Hersteller sowie Hindernisdatenbänke der Flughafenumgebung.



    Ich hoffe ein bißchen Verwirrung gestiftet zu haben. :FFTeufel:
     
  10. #9 flieger28, 16.08.2007
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    Ja, das ist dir gelungen..:TD:
    Allerdings ist der gegebene Einblick recht interessant. Auch wenn ich nicht alles verstanden habe. Aber die Aussage an sich ist rüber gekommen :-)
     
  11. #10 Intrepid, 17.08.2007
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    Die großen Fluggesellschaften haben eigene Abteilungen, die diese Berechnungen anstellen. Kleine Fluggesellschaften bedienen sich spezialisierter Ingenieurbüros, die diesen Berechnungs-Service als Dienstleistung anbieten. Das Ergebnis ist eine Lose-Blatt-Sammlung mit mindestens einer Seite für jede Startbahn für jeden Flughafen, von dem aus operiert wird. manchmal gibt es auch mehrere Seiten je Startbahn, für jedes mögliche Flap-Setting eine.

    Ich hab' versucht, Beispiele im Internet zu finden, war aber auf die Schnelle nicht besonders erfolgreich. Hier meine kleine Ausbeute, vielleicht findet ja jemand anderes noch bessere Links:
    - Beispiel für ein Take Off Data Table, leider nicht so interessant, weil immer das MTOW eingetragen ist.
    - Firma, die diesen Dienst anbietet
     
  12. #11 FastEagle107, 17.08.2007
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    @ Herr Karl

    Ach du liebe Güte. Das sind ja hochkomplizierte Gedankengänge.
    Hier ist mal ein Beispiel wie es in der Militär (Jet) Fliegerei gemacht wird.

    1. Was ist die Temperatur?
    2. Wie hoch ist der Platz?
    3. Wie schwer ist das Flugzeug?
    4. Ist die Bahn trocken oder nass?

    Damit geht man dann in ein paar, leicht zu lesende, Tabellen und erfährt somit:

    - Nose Wheel Lift off/rotation speed
    - Take Off speed
    - Refusal/Max Abort speed (Höchstgeschwindigkeit, mit der man noch innerhalb der, noch vorhandenen, Bahnlänge zum stehen kommt)

    Beim Triebwerksausfall von einem Triebwerk (wenn man denn 2 hat) wird alles was unter den Flächen hängt abgeworfen und der übrige Nachbrenner wirds schon richten.

    Und in der Praxis ist es:
    "Räder am Boden!" = Startabbruch, Haken runter und ab ins Kabel
    "Räder in der Luft"! = kein Startabbruch und dann mal weitersehen ("Airborne gehn, weitersehn" :) ).
     
  13. #12 HerrKarl, 18.08.2007
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    @ flieger28:
    Danke. Allerdings hab’ ich den Tom verschreckt, glaube ich – der sagt dazu ja gar nix mehr.:rolleyes:

    @ Intrepid:
    Heute sind diese lose Blatt Sammlungen schon eher selten. Meistens wird mit „Takeoff/Landing Performance“ Programmen auf Laptop gearbeitet.

    @ FastEagle107:
    Beneidenswert! :FFCry:
     
  14. halle1

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    da gibt es auch richtige rechenformeln wo alle faktoren mit einbezogen werden. die diagramme sind anhaltspunkte und ich bezweifle das sich die meisten mal angeschaut haben! für die Z-37 hätte ich so etwas falls es dich interessiert.
     
  15. #14 Peter Keller, 19.08.2007
    Zuletzt bearbeitet: 19.08.2007
    Peter Keller

    Peter Keller verstorben <br><img src="/forum/sg.gif"><img src="

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    erforderliche Startbahnlänge

    In der kommerziellen Luftfahrt gilt es ja, eine bestimme Last (Payload ), das können Passagiere oder /und Fracht sein, von A nach B zu befördern. Nun kommen zum der Beladung mit der man Geld verdient auch noch die variable Größe der erforderlichen Kraftstoffmenge hinzu. Dabei ist grundsätzlich zu unterscheiden ob ich die gesamte gewinnbringende Zuladung transportieren muß, und ggf. die Spritmenge mit der Folge von zusätzlichen Zwischenlandungen zwecks Betankung kalkuliere, oder ob ich auf jeden Fall von A nach B fliege und eben nur soviel Payload an Bord nehme daß ich (plus erforderlicher Kraftstoffmenge ) auf der verfügbaren Startbahn sicher abheben kann. Sicher ist dabei nicht wenn ich des Flugzeug auf den letzten Metern grad noch in die Luft kriege, sondern ich bei einem Notfall im Startvorgang das Flugzeug noch auf der Piste zum stehen bekomme. Aber das haben wir ja vorher schon ausführlich gelesen.
     
  16. #15 HerrKarl, 19.08.2007
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    Etwa so etwas? :D
    -
    Dies ist übrigens der von Boeing lange Zeit verwendete "allgemeine Ausdruck" der Rollstrecke bis Vr. Also eine Art Basisformel, die so gut wie nix hilft, solange man nicht die Dynamik von Schub, diverser Widerstände und Auftrieb (alle nicht linear) einrechnet... :?! :FFEEK: :?!
    -
     

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    Schorsch gefällt das.
  17. #16 Schorsch, 19.08.2007
    Zuletzt bearbeitet: 19.08.2007
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    Alle Elemente der Formel lassen sich mit vertretbarem Aufwand recherchieren, etwas knifflig ist der Auftriebskoeffizient CL im Bodeneffekt.
    "Mü" ist der Reibungskoeffizient, "Sigma" die Neigung der Landebahn.
    S ist die Flügelfläche, W das Gewicht und q der Staudruck.

    Das Eintüten in ein Integral macht die Sache sehr wissenschaftlich, da aber zumindest Staudruck Funktion von V ist, etwas irreführend. Ich wüsste jetzt auch nicht, wie man von solch einer Funktion die Stammfunktion bildet.
    Etwas umgeformt macht man daraus einen Ausdruck für die Beschleunigung und integriert numerisch zweimal über der Zeit.

    Insgesamt ist das ganze nichts anderes als ne Kraftgleichung um den Schwerpunkt, also nichts dramatisch kompliziertes.
     
  18. #17 HerrKarl, 27.08.2007
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    Auch der Begriff „vertretbar“ scheint sowohl subjektiv als auch relativ zu sein :D. Ich perönlich würde mir lieber die Füße vertreten ;).

    Heutzutage läuft das etwa so (Boeing):
    Es wird ein spezielles und äußerst umfangreiches Testflugprogramm abgeflogen, das dazu dient, Performancedaten zu sammeln.
    Um diese Daten werden dann Bewegungsgleichungen modelliert, die die Performance hinreichend genau beschreiben.
    Diese Bewegungsgleichungen werden in programmierter Form im sogenannten „Airplane Flight Manual Digital Performance Interface“ (AFM-DPI) zur Verfügung gestellt.
    Zulässig bzw. legal wird eine Operation erst gemeinsam mit den Pistendaten (Belag, Neigung etc.) und der Obstacle Database der Flugplatzumgebung.

    Das AFM-DPI ist sehr(!) teuer, die Obstacle Database aufwändig.

    Größere Fluglinien integrieren diese beiden selbst und programmieren eine Oberfläche dazu, die auch die MEL/CDL berücksichtigt (z.B. Antiskid inop / Flap Track Fairing Tail Cones missing etc.).
    Diese wird den Piloten meistens in Form eines Laptop Tools zur Verfügung gestellt und bietet die Möglichkeit, dutzende von Parametern einzugeben bzw. zu verändern.

    Die ältere Version von Tabellen und Graphen hat den Nachteil der zwingend vorgeschriebenen linearen Interpolation, womit man je nach Anzahl der Schritte mehr oder weniger Performance (wie etwa auch Payload) „liegenläßt“.
     
  19. #18 phantomas2f4, 27.08.2007
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    Hallo !

    Warum muß das alles so kompliziert sein ?
    Die einfache Lösung steht doch bereits im Beitrag Nr. 11. Da braucht man nicht die Beiwerte bis auf`s Messer auszureizen wegen 200 kg Kraftstoff und sich dabei noch vertuen....

    Die ersten 4 Faktoren beachten,ein gesunde Portion Erfahrung und noch
    5 % zur Sicherheit drauf, und wenn`s dann rechnerisch immer noch nicht reicht, dann lass ich 5 Personen aussteigen.....
    ich will mich doch nicht selbst umbringen....

    Klaus
     
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    Hallo

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  21. #19 LFeldTom, 27.08.2007
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    Danke für die fundierten Antworten von verschiedenster Seite !

    Wenn einfach wäre wärs auch blöd - dann könnts ja jeder :FFTeufel:
    Wenn einfach wäre wärs auch blöd - dann könnts ja jeder :FFTeufel:
    Hm - der Start wird vermutlich der einfachere Fall sein (trotz möglichen Abbruchs). Aber wie sieht das z.B. mit Ausweichplätzen aus ? Geh ich da nicht eher von meinen eigenen Daten aus und schaue dann, ob sich das mit den vorhandenen Parametern realisieren läßt. Wobei da vermutlich ein gewaltiger Unterschied zwischen den größeren ala Airbus und Boeing (die offensichtlich Deine Welt sind) und den kleinen Cessnas liegen dürfte. Das Anpassen der Landemasse über Fuel Dump steht letzteren eher nicht zu Gebote.

    Na - so leicht lass ich mich nicht vertreiben. Es ist leider so, daß mein Zeitscheduling mehreren Zwangsbedingungen unterworfen ist und daher stark oszilliert.


    Sicherheitsfaktoren von 5% mögen in der militärischen Fliegerei ja tolerabel sein. Für den zivilen Bereich würden sich mir da aber eher die Nackenhaare hochstellen.
    Erfahrung ist ein nicht zu unterschätzendes Gut - aber was ist in der "Zeit bis zur Erfahrung" ? Da muß es ja auch etwas geeignetes geben.


    Für mich bleibt zu hoffen, daß es für Maschinen der Größenklasse C172 dann doch etwas einfacher ist als für Airbus/Boeing.

    Gruß,
    Tom
     
  22. #20 HerrKarl, 28.08.2007
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    Ich bin mir jetzt nicht sicher, ob Du Start oder Landung meinst, wobei ich jetzt mal letzteres vermute.
    Es muß bereits in der Planungsphase gewährleistet sein, daß auch die gewählten Ausweichplätze (takeoff-, enroute- und destination alternates) zum Zeitpunkt der projektierten Landung ±1hr alle relevanten Performancekriterien erfüllen. Das heißt z.B., daß die Pistenlängen (Zustand) ausreichen müssen. Dazu verwendet man z.B. die Tabelle "Landing Field Limit Weight", mit der man über die verfügbare Pistenlänge die maximale Landemasse bestimmt.

    Für ungeplante Fälle muß man wiederum eine andere Tabelle "Landing Distance" nehmen mit der man tatsächlich eine Distanz herausbekommt (im nächsten Post enthalten, weil ich nicht herausbekomme, wie man mehrere Bilder in einen Post packt :FFCry: )


    Das Ergebnis muß in beiden Welten korrekt sein.


    Es steht auch fast allen Kurz- und Mittelstreckenjets nicht zur Verfügung.


    Na gottseidank! :TOP:


    Mit Sicherheit. Die entsprechenden Handbücher geben sicher einige Daten her. Allerdings kann ich Dir dabei leider nicht weiterhelfen.:(
    .
     

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