Wie wird die Treibstoffmasse in Verkehrsflugzeugen gemessen?

Bei der Airbus A320-Familie wird das Treibstoffvolumen über Kapazitätssonden gemessen und dann durch Messung der Treibstoffdichte in Masse umgerechnet :

Das FQI-System [Fuel Quantity Indication] berechnet die Kraftstoffmenge auf der Grundlage von Werten, die von Sonden in den Tanks stammen. Die Sonden messen den Füllstand des Kraftstoffs im Tank als Folge der sich ändernden Kapazität aufgrund der Eintauchtiefe der Sonde. Dies ermöglicht die Bestimmung des Kraftstoffvolumens im Tank.

Doch die Information, die Piloten brauchen, ist die Treibstoffmenge an Bord, ausgedrückt als Gewicht. Die Umrechnung des Kraftstoffvolumens in das Kraftstoffgewicht erfolgt durch das FQIC unter Verwendung der Kraftstoffdichte, die von speziellen Geräten in jedem Flügeltank [...]

^{( Airbus Safety First – Kraftstoffüberwachung in Flugzeugen der A320-Familie )}

Das FCOM listet die an dieser Messung beteiligten Sensoren auf:

Das FQI-System umfasst: [...]

• Ein Satz Kapazitätssonden in jedem Tank zur Messung des Kraftstoffstands und der Temperatur.
• ein Densitometer (cadensicon)-Sensor in jedem Flügelinnentank, der die Berechnung der Kraftstoffmenge ermöglicht.
• ein Kapazitätsindexkompensator (CIC) in jedem Innentank, der die Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffs im Falle eines Cadensicon-Ausfalls angibt.

^{(Airbus A320 FCOM – Kraftstoffbeschreibung – Kraftstoffmengenanzeige und Füllstandsmessung)}

Unter Verwendung des Densitometers (oder des Backup-CIC) wird die Umrechnung von Volumen in Masse vom FQIC durchgeführt. Das ECAM kann dann die vom FQIC berechnete Kraftstofftemperatur und -masse anzeigen.

Zusätzlich gibt es ein unabhängiges System, das einen niedrigen Kraftstoffstand erkennt und die Piloten warnt, selbst wenn mit dem normalen FQIS etwas schief geht:

Zusätzlich zu den Sensoren und Sonden, die das FQI-System versorgen, ist jeder Flügeltank mit drei unabhängigen, dedizierten Sensoren für niedrigen Füllstand ausgestattet. Diese Sensoren sind so angeordnet, dass sie trocken werden, wenn der verbleibende Kraftstoff im Tank etwa 750 kg beträgt. Wenn zwei Sensoren im selben Tank länger als 30 Sekunden trocken bleiben, wird im Cockpit ein Alarm für niedrigen Füllstand ausgelöst (Abb. 2).

Die Sensoren für niedrigen Füllstand sind völlig unabhängig von der Kraftstoffmengenanzeige und unterscheiden sich dadurch, dass sie:

• Geben Sie Piloten keine kontinuierliche Anzeige der Kraftstoffmenge in den Flügeltanks, sondern nur das Signal, dass der Kraftstoffstand unter 750 kg (Grenzwert überschritten) gesunken ist.
• Die den Piloten in Form des Low-Level-Alarms bereitgestellten Informationen resultieren eher aus einer physikalischen Messung (Sensoren trocken oder nass) als aus einer Berechnung.

^{( Airbus Safety First – Kraftstoffüberwachung in Flugzeugen der A320-Familie )}

Die 737 ist im Prinzip die gleiche wie die A320 (es wird das gefüllte Volumen erfasst und dann für die Besatzung in kg oder lbs umgerechnet).

Aus einem 737-Wartungsschulungshandbuch:

Tankeinheiten sind hohle koaxiale zylindrische Kondensatoren, die vertikal an Rippen in jedem Kraftstofftank montiert sind. Als Dielektrikum wird Kraftstoff verwendet. Das Innenrohr ist profiliert, um der unregelmäßigen Form der Innenseite des Kraftstofftanks zu entsprechen. Die Tankeinheiten sind über die Tanks hinweg angeordnet, sodass unabhängig von der Fluglage des Flugzeugs eine genaue Anzeige möglich ist.

Hier ist eine FAA-Zeichnung für eine solche Einheit:

Und tatsächlich würde dieser Sensor von der Temperatur beeinflusst, wie Ralph bemerkt hat, aber er hat nichts mit der direkten Erfassung der Masse oder des Gewichts zu tun:

Die Verwendung von Kondensatoren der Tankeinheit, eines Referenzkondensators und einer Mikrochip-Brückenschaltung in den Kraftstoffmengenanzeigen wird durch die Tatsache erschwert, dass die Temperatur die Dielektrizitätskonstante des Kraftstoffs beeinflusst. [FAA; Betonung von mir]

_{FAA-Quelle: FAA-H-8083-31A, Aviation Maintenance Technician Handbook-Airframe Volume 2 (via faa.gov’s Aviation Handbooks & Manuals )}