Die Treibstoffberechnung () ist die Berechnung der zu tankenden Treibstoffmenge eines Luftfahrzeuges und erfolgt durch den Piloten oder durch den Flugdienstberater.
Die für den Flug erforderliche Treibstoffmenge wird durch eine Flugplanungssoftware, z. B. Lufthansa Systems LIDO oder auch Jeppesen Jetplanner, berechnet und im Operational Flight Plan (OFP) mit den jeweiligen Einzelwerten aufgeführt.
Die relevanten Gewichts- und Kraftstoffdaten werden bei der Flugvorbereitung über die Multi Control Display Unit (MCDU) in den Flight Management Computer (FMC) eingeben. Dieser liest unter anderem auch die tatsächlich vorhandene Kraftstoffmenge des Luftfahrzeuges aus und gibt zusätzlich zur Treibstoffberechnung akkurate Daten über zu erwartende Restkraftstoffmengen während der Flugdurchführung.
Die Treibstoffberechnung gehört zum Fach Flugplanung (EASA Lernziel 033.03.00.00) für die Ausbildung von Berufspiloten und Flugdienstberatern (FDB).
Rechtliche Grundlage Mit dem Flight Planning and Fuel Management Manual (Doc 9976) stellt die ICAO ihren Mitgliedsstaaten eine Leitlinie für die nationale Gesetzgebung zur Verfügung.
In den meisten europäischen Staaten, die ihre Luftfahrzeuge nach EASA-Vorgaben betreiben, hat bei gewerbsmäßiger Beförderung die Berechnung der für einen Flug benötigten Kraftstoffmenge gem. EU VO 965 / 2012 Air OperationsVerordnung (EU VO) Nr. 965 / 2012, Air Operations auf der Webseite der EASA., Abschnitt CAT.OP.MPA.150 Fuel policy zu erfolgen.
Im Einzelnen gibt es drei mögliche Kalkulationsvarianten für einen Flugplan:
Basic Procedure – Standardverfahren. Reduced Contingency Fuel (RCF) Procedure – Sonderverfahren, das auf eigenen Bedarf angewandt werden kann. Predetermined Point (PDP) Procedure – Sonderverfahren, das zwingend aus der Bedingung eines Isolated Aerodrome erfolgen muss.
Definitionen und Abkürzungen
Treibstoff wird in Masseneinheiten (kg oder lb) gemessen, da das Volumen bei Temperaturänderungen stark schwankt, zumal die Temperatur des Treibstoffs großen Schwankungen unterliegt (60 °C im Sommer am Flugsteig; −50 °C in Polnähe in FL 330).
Taxi Fuel – die Treibstoffmenge für den Betrieb der Hilfsturbine (Auxillary Power Unit), das Anlassen der Triebwerke und das Rollen zur Startbahn. Trip Fuel – die Treibstoffmenge für den Start, den Steig-, Reise- und Sinkflug sowie für den Anflug und das Landen am Zielflughafen (Destination Aerodrome) Contingency Fuel – die Treibstoffmenge für unvorhergesehene Einflüsse während des Reisefluges. Die EASA definiert hierfür mehrere Bedingungen in Abhängigkeit für die Flugdauer und Überwachung durch den Flugzeugbetreiber (Operator).
Der höhere Wert zwischen Option A und Option B muss gewählt werden – innerhalb Option B darf aber der geringste Wert genommen werden, sofern er nicht kleiner als Option A (MINCONT) ist.
Option A: Das MINCONT. Das gesetzliche Minimum ist eine Kraftstoffmenge um fünf Minuten in 1500 Fuß über dem Zielflughafen (Destination Aerodrome) kreisen zu können. Erheblich für die Kalkulation ist das erwartete Landegewicht.
oder
Option B: 5 % des Tripfuel
3 % des Tripfuel mit Hinzunahme eines en-route alternate aerodromes.
20 Minuten Flugzeit, sofern der Flugzeugbetreiber ein sogenanntes Fuel Consumption Monitoring Programme aufweist und dieses Vorgehen genehmigen lässt.
Statistisch erfasste Methode, sofern der Flugzeugbetreiber ausreichende statistische Daten vorhält und dieses Vorgehen genehmigen lässt.
Alternate Fuel – die eingeplante Treibstoffmenge, die für einen Weiterflug vom Destination Aerodrome zum Alternate Aerodrome benötigt wird.
Final Reserve Fuel – das absolute Minimum an (ausfliegbarem) Reservekraftstoff. Dieser Reservekraftstoff entspricht der Kraftstoffmenge, die benötigt wird, um mit der voraussichtlichen Landemasse für eine Dauer von 30 Min/Jet, 45 Min/Prop eine Warteschleife in Form eines Racetrack Patterns in einer Höhe von 1500 Fuß über Grund des Ausweichflugplatzes zu fliegen. Additional Fuel – die Treibstoffmenge, welche zum Beispiel im Falle dessen aufgeführt wird, dass die Flugplanung ohne Ausweichflugplatz erfolgt, wobei 15 Minuten auf das Final Reserve Fuel aufgeschlagen werden müssen. Darüber hinaus wird das Additional Fuel auch dann notwendig, wenn Sonderverfahren in der Treibstoffplanung, wie das Predetermined Point (PDP) Procedure angewandt werden. Extra Fuel – die eingeplante Treibstoffmenge, welche für gesonderte Entscheidungen oder Anpassungen der Crew vorgesehen ist. Block Fuel – geplante (voraussichtliche) Treibstoffmenge – welche sich durch alle einzelnen Treibstoffmengen (Taxi, Trip, Contingency, Alternate, Final, Additional, Extra) zusammenstellt und gemeinsam die komplette Tankmenge bildet. Innerhalb der EASA wird diese Kraftstoffmenge auch als Ramp Fuel bezeichnet Take-Off Fuel – geplante Treibstoffmenge, welche vor dem Start, nach Verbrauch des Taxi Fuel, erreicht wird. Diese Kraftstoffmenge ist vor allem in Bezug auf das Maximum Take-Off Weight (MTOW) erheblich Tank Capacity – verfügbare Kraftstoffmenge, welche in den Tanks aufgrund der Bauart des Flugzeuges verfügbar ist Dry operating weight – Leergewicht mit Betriebsmitteln, nicht ausfliegbarem Treibstoff und Crew (ohne Ladung und ausfliegbarem Treibstoff) Payload – das Gewicht aller Passagiere (PAXe) einschließlich Gepäck und Handgepäck, Luftfracht (Cargo), Post (ohne Treibstoff und Leergewicht). Das Dry Operating Weight (DOW) und das Payload (PL) ergeben zusammen das Zero Fuel Weight (ZFW) Zero Fuel Weight – Gewicht mit Nutzlast und leeren Tanks (ohne ausfliegbaren Treibstoff) Take-Off Weight – geplantes Startgewicht am Departure Aerodrome Landing Weight – geplantes Landegewicht am Destination Aerodrome Gross Weight (GW) – Gesamtgewicht des Luftfahrzeuges inklusive aller Gewichte. DOW + PL + aktuelles Treibstoffgewicht Desired Cruise Speed – geplante Reisefluggeschwindigkeit. Der Flugdienstberater kann innerhalb der Flugvorbereitung mehrere Geschwindigkeiten für die Kalkulation heranziehen. Während moderne Flugplanungsprogramme üblicherweise eine ökonomische Geschwindigkeit für den Reiseflug als Standard auswählen (ECON, LRC), kann im Einzelfall davon abgewichen werden und die Geschwindigkeit von Hand angepasst werden. Unter anderem beim Durchflug des North Atlantic High Level Airspace (NAT HLA) muss die Geschwindigkeit in Mach berechnet werden. Darüber hinaus kann auch die konkret gewünschte Fluggeschwindigkeit in True Airspeed (TAS) angegeben werden. Alle Anpassungen beeinflussen den Treibstoffverbrauch. Entfernung – diese wird in der Luftfahrt in Nautical Miles (NM) und Nautical Air Miles (NAM) unterteilt. Während die Entfernung, gemessen über Grund (Nautical Miles), von Frankfurt nach Teneriffa immer die gleiche ist, kann sich diese in der Luft aufgrund des Windes und der entsprechenden Luftmassenbewegung deutlich unterscheiden (Nautical Air Miles). So legt ein Flugzeug, gegenüber der Luft, bei Gegenwind eine deutlich höhere Strecke zurück, während beim Rückflug das Gegenteil der Fall ist. Die Entfernung über Grund ändert sich in beiden Fällen jedoch nicht. Eine einfache Berechnungsgrundlage ist die folgende: Nautical Air Miles (NAM) / True Airspeed (TAS) = Nautical Miles (NM) / Ground Speed (GS).
Treibstoffreserven
Die Flugstrecke, wie bereits weiter oben aufgeführt, wird vom Departure Aerodrome bis zum Destination Aerodrome, als Trip Fuel (TF) berechnet. Das bedeutet aber im Umkehrschluss, dass die Treibstofftanks nach der Landung leer wären. Aus diesem Grund haben die verschiedenen Luftfahrtbehörden, wie zum Beispiel die FAA oder auch die EASA verschiedene Reserveregeln eingeführt.
Der Reservetreibstoff wird unterteilt in: Contingency Fuel – wie bereits in den Definitionen erläutert. Alternate Fuel – für den Flug vom Destination Aerodrome zum Ausweichflugplatz Final Reserve Fuel – 30 Min – Reservetreibstoff für einen eventuellen Flug in der Warteschleife, wobei sich die Verbrauchswerte auf eine Flughöhe von 1500 ft über dem Ausweichflugplatz beziehen. Extra Fuel – zusätzliche Kraftstoffmenge, welche auf Grundlage der Entscheidung der Crew getankt wird.
Vorgehen bei der Treibstoffberechnung Die Treibstoffberechnung erfolgt von hinten (rückwärts) – mit der Landung (am Ausweichflughafen C) beginnend. Auf diese Weise wird erreicht, dass nur das unberücksichtigte Gewicht der aktuell berechneten Treibstoffteilmenge zu einem kleinen Rechenfehler führt. Früher verbrauchte Treibstoffteilmengen wiegen nichts mehr. Nur dafür anteilige Reserven bleiben unberücksichtigt. Später verbrauchte Treibstoffteilmengen wurden vorherberechnet und können als Gewicht berücksichtigt werden.
mini|Overhead-Calculation Zur Vereinfachung wird eine sogenannte Overhead-Calculation angeführt. Das bedeutet, dass die Flugstrecke vom Departure Aerodrome bis zum Destination Aerodrome in Reiseflughöhe durchgeführt wird und Zuschläge für den Steigflug, wie auch Abzüge für den Sinkflug, im Anschluss durchgeführt werden (siehe Bild).
Wenn das Flugzeug dann am Ausweichflughafen landet und auf der Landebahn zum Stehen kommt, ist im „Idealfall“ der Treibstofftank „fast“ leer. Im Tank ist nur mehr der Final Reserve Fuel (Jet: 30 Minuten, Prop: 45 Minuten).
Bei der Treibstoffberechnung wird davon ausgegangen, dass das Flugzeug vor der Landung am Ausweichflughafen noch einen Durchstarten fliegen muss und dann erst landen kann. (Übrigens kann man zum Spritsparen in der Warteschleife mit der Geschwindigkeit für den geringsten Treibstoffverbrauch fliegen.) Die Flughöhe in der Warteschleife wird mit 1500 Fuß über dem Ausweichflughafen angenommen. In dieser niedrigen Flughöhe ist der Treibstoffverbrauch bei Turbinenflugzeugen extrem hoch. Der Treibstoffverbrauch für das Final Reserve Fuel wird üblicherweise dem Airplane Flight Manual (AFM) oder dem Operations Manual (OM) Teil B der jeweiligen Fluggesellschaft entnommen. Im jeweiligen Abschnitt sind die Kraftstoffdaten, am Beispiel einer Boeing 737-800, dem Kapitel Performance Dispatch – Enroute – Holding Planning anhand einer Tabelle zu entnehmen.
Der nächste Berechnungsschritt geht wieder einen Schritt zurück. Es wird der Treibstoffbedarf für den Flug vom Destination Aerodrome zum Alternate Aerodrome ermittelt – das Alternate Fuel. Hierfür wird die Entfernung ermittelt (NAM) zwischen beiden Flughäfen ermittelt. Mit dieser Entfernungsangabe und dem Gesamtgewicht (in unserem Fall: Gross Weight = Zero Fuel Weight + Final Reserve Fuel) ermittelt man das zu erwartende Treibstoffmenge. Diese ist bei der Boeing 737-800 ebenfalls im Kapitel Enroute unter Short Trip Fuel and Time zu ermitteln.
Bis hier befinden wir uns mit der Treibstoffberechnung Overhead dem Zielflughafen B und das Flugzeuggewicht besteht aus dem Zero Fuel Weight, der Final Reserve und dem Alternate Fuel.
Als Nächstes wird der Treibstoffbedarf für den Reiseflug (in Reiseflughöhe inklusive Stepclimb) vom Departure Aerodrome zum Destination Aerodrome berechnet. Dazu ermittelt man die Distanz (entlang der geplanten Flugstrecke) zusammen mit den jeweiligen Windkomponenten. Anhand dieser Entfernung inklusive Windeinfluss (NAM). Anhand dieser Entfernung kann im Kapitel Enroute – Trip Fuel and Time Required der jeweilige Kraftstoffverbrauch und die Flugzeit anhand der Distanz und des erwarteten Landegewichtes ermittelt werden.
Anhand des zu erwartenden Trip Fuel kann wiederum das Contingency ermittelt werden. Während die Definitionen dafür bereits genau erläutert wurden, wird in diesem Fall entweder das MINCONT, 5% TF, 3% TF, 20 min oder eine statistisch erfasste Menge getankt.
Nach diesem Schritt gibt es zwei verschiedene Vorgehensweisen:
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