Warum verwenden Flugzeuge keine Luftbetankungssysteme?

Wenn ein Flugzeug eine wirklich lange Strecke fliegen will (z. B. eine Boeing 787, die von Seattle nach Tokio fliegt), muss es sich derzeit mit sehr viel Treibstoff beladen, der wiederum Tausende und Abertausende von Pfund wiegt. Dies macht den Flug des Flugzeugs natürlich weniger effizient, als er sein könnte 1 . Wenn also das Fahrzeug theoretisch halb so viel Treibstoff transportieren könnte, sollte das die Treibstoffeffizienz des Fahrzeugs erhöhen, richtig? 2

Das Auftanken auf halbem Weg scheint zu diesem Zeitpunkt eine gute Idee ™ zu sein. Natürlich würde die Landung dem Flug verdammt viel Zeit hinzufügen, daher scheint es, dass die bessere Option das Auftanken in der Luft wäre. Dies würde es dem Flugzeug ermöglichen, effizienter zu sein, ohne auf einer langen Reise anhalten zu müssen.

Boeing und Airbus stellen beide einige Flugzeuge her | das kann | Luftbetankung , tatsächlich ist eine davon eine stark modifizierte 747-200 (richtig VC-25 genannt ), die als Air Force One verwendet wird:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
(Quelle: wordpress.com )

Ich nehme an, dass die Ingenieure und Verkaufsleiter von Airbus und Boeing, weil sie wirklich ziemlich schlau sind, einen wirklich guten Grund haben, warum sie diese Funktion nicht in zivile Transportflugzeuge einbauen/verkaufen. Aber ich bin mir nicht sicher, was der Grund ist.

Weiß jemand, warum Fluggesellschaften keine Flugzeuge einsetzen, die in der Luft betankt werden können?

1 Wenn ich mich nicht irre, bedeutet erhöhtes Gewicht eine erhöhte AoA, um einen Horizontalflug aufrechtzuerhalten, was wiederum den induzierten Widerstand des Flügels erhöht. Weniger Treibstoff würde weniger induzierten Widerstand bedeuten oder, wenn das Auftanken in der Luft gängige Praxis wäre, einen Flügel, der effizienter konstruiert wurde, weil er mit weniger Gewicht umgehen musste.

2 Ich weiß nicht, um wie viel, wenn es nicht so viel ist, nun, das könnte erklären, warum niemand das tut.

Abgesehen von Sicherheit und Logistik bin ich mir nicht sicher, ob der Vorteil, ein anderes großes Flugzeug zu haben, das Treibstoff verbrennt, um ein anderes Flugzeug, das Treibstoff verbrennt, zu tanken, die Kosten für den Start mit einer größeren Treibstoffladung ausgleichen würde.
@RhinoDriver Und das gilt insbesondere, wenn das Betankungsflugzeug einen langen Weg zurücklegen müsste, um zu einem einzelnen Verkehrsflugzeug zu gelangen. Wobei die Art und Weise, wie das Militär sie einsetzt, ganz anders ist, nehme ich an. Eigentlich, wenn Sie einen Moment Zeit haben, um den Unterschied in der Mission zu beschreiben (dh dies aus der Perspektive „Warum das Militär Luftbetankung verwendet“) in einer Antwort zu beantworten, wäre das wirklich cool. Zumal du es direkt weißt :).
Kein Problem Jay. Luftbetankung ist ein sehr teures Unterfangen mit sehr wenigen praktischen Anwendungen. Für das Militär ist der gestiegene Treibstoffpreis die gesteigerte taktische Fähigkeit unserer Flugzeuge wert. Ob Spielzeit in einer Killbox oder Blauwasseroperationen in der Marine (dh keine Umleitung, wo der Flugzeugträger die einzige Option ist und der Treibstoffmangel einen Tanker erfordert), es gibt eine Vielzahl von taktischen und administrativen Vorteilen, die das Militär zahlt für Luftbetankung. Ich werde später eine tatsächliche Antwort posten, wenn ich etwas mehr Zeit habe.
In Bezug auf Ihre Fußnote Nummer 1 für Flugzeuge denke ich, dass Flugzeuge eher in einer geringeren Höhe mit dichterer Luft fliegen, wenn sie schwer sind, anstatt eine deutlich höhere AoA zu verwenden, aber Sie haben in jedem Fall Recht, was dies bedeutet mehr Luftwiderstand und damit mehr Kraftstoffverbrauch.
Es scheint mir, als würde einfach mehr Stopps zum Auftanken eines kleineren Tanks insgesamt weniger Kraftstoff verbrauchen, da das Betankungsflugzeug mit dem zusätzlichen Kraftstoff starten und ohne ihn landen muss (genauso wie es tatsächlich landen und starten würde), aber den hinzugefügt hat Overhead eines zweiten Flugzeugs.
Ich bin mir nicht sicher, ob die Sicherheit außer Acht gelassen werden kann ... ATC existiert ausdrücklich, um Flugzeuge auseinander zu halten und zwei sehr große Flugzeuge in unmittelbarer Nähe zu platzieren (10 Fuß Abstand), eines mit einer enormen Treibstoffladung und eines mit menschlicher Fracht ein Rezept für katastrophale Unaufmerksamkeit.
Eine Frage an alle: Wie viele Flüge werden heute geflogen, die einen Tankstopp innerhalb des Flugplans erfordern ?
Vorbehalt: Die abgebildete 747 ist keine Air Force One, sondern eine luftgestützte Kommando- und Kontrollplattform namens E-4B
@JayCarr nicht sicher, ob zu viele Passagiere all diese zusätzlichen Stunden genießen würden, die auf ihre Economy-Sitze beschränkt sind
@SSumner Ah, du hast mich erwischt. Ich konnte kein gutes Bild von der Air Force One finden, die betankt wird (in einer angemessenen Menge an Suche), also habe ich mich für etwas entschieden, das sehr ähnlich aussieht. Eigentlich wäre ich fast mit einem Bild eines iranischen Kommandoflugzeugs gegangen, entschied aber, dass es zu offensichtlich wäre :). upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fa/…
Boeing hat auch einige Dutzend 737 hergestellt, die in der Luft betankt werden können: die P-8 und die 737 AEW&C / E-7A .
Angesichts der Tatsache, dass der längste kommerzielle Nonstop-Flug etwa 13.800 km lang ist ( en.wikipedia.org/wiki/Non-stop_flight ) , scheint es, dass Verkehrsflugzeuge so weit fliegen können, wie dies für kommerzielle Zwecke erforderlich wäre. Anders ausgedrückt, es gibt wahrscheinlich nicht genug wirtschaftlichen Nutzen, und die Lösung für „nicht genügend Reichweite“ für Verkehrsflugzeuge scheint am besten durch eine Erhöhung der Treibstoffkapazität oder das Einlegen von Zwischenstopps angegangen zu werden. Denken Sie daran, dass die militärische und die zivile Luftfahrt unter unterschiedlichen wirtschaftlichen, sicherheitstechnischen und logistischen Prioritäten operieren, was also für den einen gut ist, muss für den anderen nicht gut sein.
Die Reihe der Antworten auf diese Frage ist interessant, aber in Bezug auf „Kosten“ sind Zahlen, reale Zahlen, die besten Freunde der Kommentare. Segen +

Antworten (3)

Treibstoffmenge Im Gegensatz zu kleineren Kampfjets müssten Sie eine beträchtliche Menge Treibstoff abladen. Für eine B777 suchen Sie im Bereich von 60 Tonnen Treibstoff für eine halbe Tankfüllung. Der Ausleger eines KC-135 (schneller als ein Korb) kann etwa 3 Tonnen pro Minute schaffen. Die Rechnung ergibt dann 20 Minuten Luftbetankung. Die KC-46 kann vielleicht 180 Tonnen befördern, so dass Sie vielleicht drei Betankungsvorgänge aus einem Flug herausquetschen können.

Risiko Dies ist erheblich gefährlicher als die sehr konservativen Sicherheitsmargen, innerhalb derer Flugzeuge normalerweise operieren. Sie hätten ein bis zum Rand mit Treibstoff gefülltes Flugzeug und ein weiteres Flugzeug mit mehr als 300 Passagieren. Eine schnelle Suche auf YouTube reicht aus, um vorzuschlagen, dass das Ganze sehr gefährlich ist.

Darüber hinaus müssen Sie berücksichtigen, dass das Flugzeug einen Sicherheitsspielraum benötigt, um umzuleiten, falls das Auftanken nicht funktioniert, was die zu erwartenden Vorteile schmälert.

Viele interkontinentale Strecken werden nachts geflogen, was das Manöver erschwert.

Auftankbereich Betrachtet man die von Ihnen vorgeschlagene Route, wäre der nächstgelegene Flugplatz wahrscheinlich in Alaska, mindestens 500 km entfernt. Ein weiteres relevantes Gebiet wäre Island/Grönland. Selbst wenn Sie die Route umleiten würden, würden Sie von den Jetstreams wegkommen, die Flugzeuge über dem Pazifik verwenden, die erheblich weiter südlich liegen, was die Effizienz verringert. Dasselbe Szenario gilt für Atlantikflüge in Richtung Osten.

Teuer Sie müssten ein weiteres Flugzeug (ca. 200 Millionen US-Dollar für eine KC-46) mit spezieller Ausrüstung und Besatzungsschulung beschaffen. Die empfangende Flugzeugbesatzung würde auch eine spezielle Ausbildung benötigen. Die Flugzeugzellenmodifikationen wären kompliziert und erfordern eine Zertifizierung. Darüber hinaus müssten Sie alle dazu bringen, sich auf einen gemeinsamen Standard zu einigen.

Logistikplanung ist schwierig. Jedes Flugzeug müsste umgeleitet werden, um den Tanker zu einer bestimmten Zeit und an einem bestimmten Ort abzufangen. Diese möchte man nacheinander perfekt betanken, was mit ziemlicher Sicherheit nicht möglich ist. Dafür ist einfach nicht das Volumen an Flugzeugbewegungen machbar, insbesondere für die ultralangen Flüge, wo es den größten Nutzen haben kann.

Andere Vorteile bei der Landung umfassen wechselnde Besatzungen und möglicherweise das Ausladen von Passagieren.

Anwendbarkeit Die Anzahl der Flüge, bei denen dies praktisch umgesetzt und genutzt werden kann, ist sehr begrenzt, und im Grunde können Sie das Flugzeug selbst landen und betanken. Selbst für die von Ihnen vorgeschlagene Route sind es rund 7.500 km, was für eine B777 nicht viel ist.

In Bezug auf das Risiko - ich konnte nur zwei Unfälle mit Auftanken in der Luft finden, beide stammten aus den 60er Jahren. Kosten - Vielleicht, aber haben Sie einen Moment Zeit, um über mögliche Treibstoffeinsparungen bei Hunderten von Flügen im Vergleich zu den Kosten dieses einen Flugzeugs zu sprechen? Logistik – Glauben Sie nicht, dass eine Fluggesellschaft das bewältigen könnte? Sie ertragen die ganze verdammte Zeit eine seltsame Logistik. Andere Landevorteile – Ich sprach insbesondere von Flügen, die bereits nonstop sind.
Ich bin mir auch nicht sicher, ob 20 Minuten eine so große Sache sind (aber plötzlich frage ich mich, ob diese Frage in diesem Format gut funktionieren wird, vielleicht sollte ich dafür im Chat sein ...)
Erweitern Sie die Antwort jedoch weiter, sie sind zumindest gute Denkanstöße
Andere Routen könnten dies ebenfalls nützlich finden und für diese vielen Tankerstützpunkte wären praktische Optionen. zB führen die Direktflüge von Ostküste USA / Mikdwest USA nach Südasien auch viel Treibstoff mit sich.
Sogar die Air Force, die damit viel Erfahrung hat, sagt in ihren Tanker-Handbüchern: "Aufgrund der Größe der miteinander verbundenen aerodynamischen Effekte ist es unsicher, zwei Flugzeuge in enger vertikaler Nähe zu fliegen."
Ja, ich stimme Jay Carr zu, die Menge an Unfällen, die ich in den 60er Jahren gesehen (nicht persönlich gesehen) und von denen ich gehört habe, war so häufig, dass sie allgemein verboten wurde. Außerdem müssen Sie die Kosten für den zusätzlichen Kraftstoff bezahlen, von dem mir jemand erzählt hat.
@cpast lol, notiert. Ich frage mich, ob sowohl Ihre Kommentare (und Zitate) in die Antwort aufgenommen werden könnten, um sie zu unterstützen? Ich nehme an, es gibt viele gute Gründe, mit denen ich nicht vertraut bin, also ... ja, eine umfassende Antwort wäre großartig.
@ Jo7 lol, das habe ich nicht gesagt, ich habe gesagt, dass ich bei meiner Google-Suche nicht viele Unfälle gesehen habe, und ich hatte gehofft, dass jemand vorbeikommen und mir einige Statistiken zeigen würde. Was cpast getan hat, also denke ich, dass wir gut sind :).
Eigentlich ist Island ein "angenehmes Land" für den Flugbetrieb, da es in geringer Höhe liegt, das ganze Jahr über angenehm kalt ist und keine Kurzstrecken im Inland hat! Ich kann mich erinnern, als alle Rekorde für „geringste außerplanmäßige Wartung“, „niedrigste IFSD-Raten“ usw. auf der B757 von Icelandair gehalten wurden. Das einzige Problem ist die gelegentliche Vulkanaschewolke. Grönland, das hauptsächlich aus 9.000 Fuß hohen Bergen besteht, ist natürlich eine andere Geschichte.
@alephzero Ich hatte den Eindruck, dass der Ort einen guten Teil des Jahres von starken Winden und Schnee heimgesucht wurde ...
Beachten Sie in Bezug auf das relative Risikoniveau, unabhängig von der Häufigkeit von Pannen, die das Militär beim Auftanken während des Fluges hat, dass die zivile Luftfahrt VIEL risikoscheuer ist und die Länge eines Auftankbooms etwas kürzer ist als die übliche Trennung, die die FAA vorgibt neigen dazu, darunter zu operieren, die 1000 Fuß vertikal und 3 Meilen horizontal sind.
@MikeFoxtrot Ich denke, Sie können einen weiteren Vorteil der Landung gegenüber dem Auftanken während des Fluges hinzufügen: Schön für die Passagiere, das Flugzeug nach einer Weile verlassen zu können. Acht Stunden sind eine lange Zeit (ich würde sagen, zu lange), um in einer Economy-Kabine eingepfercht zu sein, und es gibt bereits Flugzeuge im Revenue Service, die deutlich längere Flüge durchführen können. IMHO wäre ein passagierfreundlicherer Weg, um in einem einzigen Sprung weiter zu kommen, schneller zu fahren, anstatt länger oben zu bleiben.

Betrachten Sie den Treibstoffverbrauch des Airline-Fluges nicht isoliert. Eine Fluggesellschaft müsste den Treibstoff, der sowohl für den gewinnbringenden Flug als auch für den Tanker verwendet wird, kombinieren und dann auch die Betriebskosten hinzufügen. Selbst wenn dies auf vier oder fünf gewinnbringende Flüge aufgeteilt werden könnte, wäre die Summe immer noch schlechter.

Um herauszufinden, wie groß die Kraftstoffeinsparung durch Luftbetankung ist, ist die Breguet-Gleichung Ihr Freund. Nehmen wir ein L/D von 18 an, einen schubspezifischen Kraftstoffverbrauch von b f = 0,018 kg/kNs und einer Geschwindigkeit von Mach 0,82, was entspricht v = 279 m/s in 11.000 m Höhe . Schauen Sie sich nun die Massenanteile an, die zu Reichweiten von 8000 km und 2 gehören ⋅ 4000km:

m 1 m 2 = e R ⋅ g ⋅ b f v ⋅ L / D
Um die Strecke in einem Zug zu fliegen, muss das Flugzeug mit einer Treibstoffladung beginnen, die 32,5 % der Landemasse entspricht, während ein Flug mit Luftbetankung nur 2 benötigt ⋅ 15,1 %. Die Einsparung (Treibstoff entspricht 2,3 % der Landemasse des Verkehrsflugzeugs) ist real, aber selbst wenn vier andere von demselben Tankflug profitieren könnten, müsste er weniger als das Äquivalent des Treibstoffpreises von 5 kosten ⋅ 2,3 % = 11,5 % der Landemasse des Verkehrsflugzeugs.

Da der Tanker 5 tragen muss ⋅ 15,1 % = 75,5 % der Landemasse des Verkehrsflugzeugs in Treibstoff, muss es selbst ein Flugzeug in Verkehrsflugzeuggröße sein. Fügen Sie mehr hinzu, wenn der Tanker auch nur abheben muss, geschweige denn zu einer Tankstelle fliegen und dort warten. Und die Kraftstoffeinsparung muss nicht nur den Kraftstoffbedarf des Tankers decken, sondern auch seine Besatzung, Wartung und Abschreibung.

Die Luftbetankung ist eine großartige Technologie , um komplexe militärische Szenarien zu ermöglichen , aber sie ist ein sehr ressourcenhungriges Tier.

Es scheint, als würde der Tanker, der gerade abhebt und auf die Reiseflughöhe eines Verkehrsflugzeugs aufsteigt, ziemlich viel Treibstoff verbrauchen ... und das ist, wenn es überhaupt möglich wäre, dass ein mit Jet-A beladener Tanker überhaupt aufsteigt in erster Linie die Höhe eines Verkehrsflugzeugs mit leichter Treibstoffladung. Wenn das Verkehrsflugzeug absteigen muss, um den Tanker zu treffen, ist das noch mehr verschwendeter Treibstoff.
Könnte es etwas praktikabler werden, wenn sie kleinere Flugzeuge für die Flüge verwenden würden? Wie eine B738 oder A319? Vielleicht sogar ein CR-145? Dann könnten Sie einen Tanker haben, der Treibstoff für mehrere Flugzeuge transportiert. Zugegeben, dies behebt nicht eine ganze Liste anderer Probleme, aber ... würde es theoretisch helfen?
@JayCarr: Die Verwendung kleinerer Passagierflugzeuge wird Verbindungen mit größerer Reichweite ermöglichen. Jetzt sparen wir nicht nur Treibstoff, sondern machen Flüge möglich, die vorher nicht geflogen werden konnten. Kleinere Flugzeuge sind jedoch weniger effizient und innen enger. Der Kraftstoffverbrauch pro Sitzmeile wäre größer, und ich werde mich sicherlich nicht darauf freuen, in einer CR-145 transkontinentale Flüge zu fliegen!
Sieht so aus, als könnten wir in einer perfekten Welt rund 9,3 % des gesamten Kraftstoffs einsparen. Angenommen, der Kraftstoff kostet 5 US-Dollar pro Gallone und eine Kapazität von 50.000 Gallonen (777 Long Range scheint knapp darunter zu liegen), besteht ein Potenzial für eine Kraftstoffeinsparung von 23.000 US-Dollar. Größer als ich erwartet hätte, aber ich bezweifle, dass er groß genug ist, um die Kosten für ein zweites Flugzeug zu rechtfertigen.
@NPSF3000 MikeFoxtrot hat 200 Millionen US- Dollar für eine KC-46 angegeben, also lassen Sie uns damit und Ihren Ersparnissen von 23.000 US-Dollar pro Flug weitermachen. Machen wir es aus 25.000 $ /Flug und vier Betankungen pro KC-46-Flug, also spart jeder KC-46-Start 100.000 $ . Das sind 2.000 Tankerflüge bis zur Gewinnschwelle. Aber das ist, bevor Sie Leute haben, die fliegen oder sich um den Tanker kümmern können. Selbst wenn man von einer perfekten Welt ausgeht, sind das viele tausend Fahrten für den Tanker, bevor er die Gewinnschwelle erreicht. Die Welt ist nicht perfekt. Ein Missgeschick und diese Fluggesellschaft könnte sehr wohl vor dem Bankrott stehen. Die Leute verstehen, dass Abstürze passieren, aber diesen Treibstoff absichtlich dorthin zu leiten?
@MichaelKjörling, bis du es so ausdrückst, habe ich nie wirklich realisiert, wie teuer ein 200-Millionen-Dollar-Flugzeug wirklich ist!

Update 2019: Website ist tot (jetzt ein Betrugsdienst) . Siehe Wayback-Maschine hier :

Die Leute von Cruiser-Feeder http://www.cruiser-feeder.eu/ versuchen es möglich zu machen.

Hier ist ein Teil der Zusammenfassung eines Papiers , das ihren Ansatz beschreibt:

In diesem Dokument wird beschrieben, wie die Sicherheit der Luft-Luft-Betankung bewertet wurde und wie vorgeschlagene neue oder geänderte Vorschriften und akzeptable Mittel zur Einhaltung definiert wurden

Sie erstellten sogar ein konzeptionelles Design eines Joint-Wing-Tankers für zivile Operationen: http://www.cruiser-feeder.eu/downloads/li-la-rocca---conceptual-design-of-a-joint-win.pdf

In ihren Papieren finden Sie Daten, für welche Flüge sich eine Luftbetankung lohnt, wie sie das bewerkstelligen wollen und einige interessante Fakten.

Interessanter Ansatz: Den Tanker hinterherfliegen lassen und den Treibstoff nach oben schieben. Dies erfordert viel weniger Schulung der Flugzeugbesatzungen. Aber wenn ich einen Vorschlag für einen gemeinsamen Flügel sehe, weiß ich, dass dies von einem akademischen Elfenbeinturm mit wenig praktischer Erfahrung im Flugzeugdesign und -bau stammt.
@PeterKämpf, du meinst, manchmal funktionieren Theorien in der realen Welt nicht so gut? Ich bin geschockt!
@FreeMan: Ich bin noch schockierter. Die Unehrlichkeit (oder ist es Ahnungslosigkeit?) der Leute hinter der Cruiser-Feeder-Website ist atemberaubend. Sie verschlingen gerne EU-Forschungsgelder mit unglaublichen Behauptungen. Eine einfache Berechnung auf der Rückseite des Umschlags zeigt, dass die Vorteile nur ein Zehntel dessen betragen, was sie behaupten - nur für das isolierte Verkehrsflugzeug. Der Kraftstoffverbrauch des Systems steigt.
@PeterKämpf leider habe ich nicht viel Erfahrung auf diesem Gebiet der weiten Luftfahrtwelt, ich habe die Antwort gepostet, weil ich sie auf jeden Fall lesenswert finde. Warum sind Sie so schockiert über das Cruiser-Feeder-Konzept? Die Idee hinter dem Konzept finde ich sehr gut. Lassen Sie das Flugzeug mit etwas Treibstoff starten, um sein Startgewicht zu reduzieren, und tanken Sie es dann auf dem Weg zum Ziel in der Luft. Warum halten Sie einen gemeinsamen Flügelvorschlag für eine schlechte Idee? Wie gesagt, ich habe keine Erfahrung in diesem Bereich der Fliegerei, aber mich würde Ihre Meinung zum Cruiser Feeder Concept interessieren.
@jklingler: Dieses Konzept wird niemals zertifiziert werden - überlege nur, was passieren könnte, wenn die Betankung ausfällt. Am Ende muss das Verkehrsflugzeug den heutigen Verkehrsflugzeugen sehr ähnlich sein, und anhand der Breguet-Gleichung ist leicht zu erkennen, dass die Einsparungen bescheiden sind. Ich ermutige Sie, neue Fragen zu stellen, da die Kommentare es schwierig machen, alle Details zu erklären.
@FreeMan: Der Unterschied zwischen Theorie und Praxis besteht darin, dass es theoretisch keinen Unterschied gibt.
Warum verwenden Flugzeuge keine Luftbetankungssysteme?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v