Warum konnte mein Flugzeug an einem Tag mit 44°C nicht vollgetankt abfliegen?

Mein Flug von Abudhabi nach SFO wurde verschoben. Als offizieller Grund wurden uns zu hohe Außentemperaturen genannt - um die 44+ Grad Celsius und Flugzeuge können bei so hohen Temperaturen nicht mit voller Treibstoffladung abheben.

Während ich am Terminal saß, sah ich andere Flüge starten. Als ich die Mitarbeiter nach diesen Flügen fragte, war die Antwort, dass es sich um Kurzstrecken handelt - etwa 4-5 Stunden.

Wie wirkt sich die Außentemperatur auf diese Flüge aus? Hat es etwas damit zu tun, dass sich die Kraftstoffmenge bei höheren Temperaturen ändert und daher die Kraftstoffverbrauchsberechnungen falsch sind?

Ich denke, es ist besser für die Luftfahrt geeignet (und dort vielleicht bereits abgedeckt), aber ich denke, das Wesentliche ist, dass warme Luft weniger dicht als kalte ist und daher weniger Auftrieb bietet - daher wird mehr Energie (Kraftstoff) benötigt. (Langstrecke nahe der Kapazitätsgrenze, selbst wenn es kühl ist).
Wärmere Luft => weniger Luftdichte => weniger verfügbarer Schub + weniger Auftrieb => verringertes maximales Startgewicht. Eine grundlegende physikalische Tatsache ist, dass das Flüssigkeitsvolumen kaum von seiner Temperatur abhängt (es kann ein wenig variieren, aber der Unterschied ist normalerweise vernachlässigbar). Es geht also nicht um die Änderung des Kraftstoffvolumens
@pnuts Es geht um Kraftstoff und Auftrieb, aber Ihr Kommentar ist irgendwie rückwärts. Der eigentliche Grund ist, dass das Flugzeug nicht mit vollem Gewicht abheben kann, da wärmere Luft weniger Auftrieb bedeutet. Da es nicht mit vollem Gewicht abheben kann, kann es nicht genug Treibstoff an Bord haben, um einen Langstreckenflug zu absolvieren. Die überwiegende Mehrheit des Fluges wird bei Lufttemperaturen weit unter +44 ° C stattfinden, sodass es keine große Sache wäre, beim Start mehr Treibstoff zu verbrennen, um Auftrieb zu erzeugen. Das Problem ist, dass die Motoren nicht genug Kraftstoff verbrennen können, um genug Auftrieb zum Abheben zu erzeugen.

Antworten (3)

Es gibt zwei Probleme:

Erstens ist die Luft bei höheren Temperaturen weniger dicht; daher enthält jeder Kubikmeter weniger Sauerstoff (nach Masse); Daher muss der Motor mehr Luft (nach Volumen) aufnehmen, damit dieselbe Kraftstoffmenge vollständig verbrannt wird. Wenn die Ansaugströmungsrate der Luft festgelegt ist, kann im Vergleich zu einer kälteren Lufttemperatur weniger Kraftstoff verbrannt und weniger Leistung entwickelt werden.

Das zweite Problem besteht darin, dass die geringere Luftdichte den von den Flügeln des Flugzeugs erzeugten Auftrieb bei jeder Geschwindigkeit verringert. Dafür kann das Flugzeug schneller fliegen.

In der Praxis bedeutet dies, dass Flugzeuge, die unter „heißen und hohen“ Bedingungen operieren – die Höhe wirkt sich auch auf die Luftdichte aus – längere Landebahnen zum Abheben benötigen.

Wenn es zu heiß wird, hat das Flugzeug möglicherweise nicht genug Landebahn, um in die Luft zu kommen.

Aus Sicherheitsgründen muss die Landebahn lang genug sein, damit das Flugzeug zum Stehen kommt, falls der Kommandant im letzten Moment entscheidet, den Start abzulehnen. Aber schnelle, schwere Flugzeuge brauchen lange, um anzuhalten; Das bedeutet also, dass die Landebahn noch länger sein muss.

Wenn das Flugzeug leicht beladen ist, ist es kein solches Problem; es muss weniger Masse beschleunigt werden und für den Start muss eine geringere Geschwindigkeit erreicht werden. So dauert ein kurzer Flug einfach etwas länger, kommt aber trotzdem in die Höhe. Aber für AUH-SFO ist dies ein sehr langer Flug und es wird viel Treibstoff erfordern, um an Bord gebracht zu werden (ich würde mir ungefähr etwas in der sehr groben Größenordnung von 80 Tonnen vorstellen). Die Einzelheiten variieren je nach Flugzeug und wie viel sich darauf befindet.

https://en.wikipedia.org/wiki/Hot_and_high

Das kann ich definitiv bestätigen. Ich lebe in einem Klima, das im Sommer sehr heiß sein kann, und wir bekommen gelegentlich Fälle, in denen Flugzeuge einige Passagiere wegen des "Wetters" zurücklassen müssen, wenn es sonnig ist. Wir bekommen keine Stornierungen, weil es andere Flughäfen in der Nähe gibt, die können immer für Treibstoff abstellen, wenn sie müssen. Bei einem Überwasserflug könnte ich jedoch leicht eine Stornierung sehen.
Für Düsenflugzeuge ist das erste „Problem“ kein Problem. Wenn die Dichtehöhe ein Problem für die Turbojets in modernen Jetlinern wäre, könnten sie nicht über 40.000 Fuß fliegen. Der FADEC und der Kompressor des Düsentriebwerks mischen den Treibstoff im richtigen Verhältnis zur Dichtehöhe.
@rbp - OAT und Leistungsbedarf (dh benötigter Kraftstofffluss) sind beide in der Höhe weitaus geringer als während eines T / O.
@UnrecognizedFallingObject ja, aber das hat OP nicht geschrieben: Der Motor muss mehr Luft (nach Volumen) aufnehmen, damit die gleiche Kraftstoffmenge vollständig verbrannt wird .
@rbp Inwiefern ist das nicht wahr? Wenn die Startleistung des Motors nicht von der Lufttemperatur beeinflusst wird, kann ich diese Antwort löschen.
Sie beschreiben, was in einem Kolbenmotor passiert, nicht in einer Turbine. Eine Turbine hat einen Kompressorabschnitt und einen FADEC , der das Luft-Kraftstoff-Gemisch basierend auf der Dichtehöhe präzise steuert
'Oxygen Flux' ist kein englischer Ausdruck, also weiß ich nicht, was Sie meinen. und eine uniformierte Antwort zu schreiben, ist nicht der Ort, „um mehr darüber zu erfahren“.
Ich empfehle Ihnen, etwas über Gasturbinen zu lernen. Sie werden über die „Zwischenstufen-Turbinentemperatur“ (ITT) und nicht über die „Außenlufttemperatur“ (OAT) verwaltet. Entspann dich
@rbp: Tatsache ist, dass das Vertrauen bei höheren Temperaturen geringer ist. Limitierend für den Start ist in den meisten Fällen die verbleibende Steiggeschwindigkeit bei einem ausgefallenen Triebwerk. Oberhalb einer bestimmten Temperatur und Flugzeugmasse wird es unmöglich, einen Triebwerksausfall über v1 zu überleben. Entweder Masse oder OAT müssen abgesenkt werden, damit der Flug sicher abheben kann.
@rbp, Sie haben versehentlich Recht, dass „mehr Luft aufgenommen werden muss … nach Volumen … Kraftstoff, um vollständig verbrannt zu werden“ falsch ist, da Turbinen mit Luftüberschuss arbeiten und dies nicht der begrenzende Faktor ist. Eine niedrigere Dichte begrenzt jedoch immer noch den Schub, aufgrund der Drehzahlgrenze (bei niedrigerer Dichte ergibt die gleiche Drehzahl einen geringeren Massenstrom) und aufgrund der Temperaturgrenze (Sie können einer bereits heißen Luft weniger Wärme hinzufügen, bevor sie zu heiß wird für die Turbine). So heiß und hoch ist ein großes Problem für Turbinenflugzeuge. Der Grund ist nur etwas anders als bei Ottomotoren.

Hat es etwas damit zu tun, dass sich die Kraftstoffmenge bei höheren Temperaturen ändert und daher die Kraftstoffverbrauchsberechnungen falsch sind?

Ich bezweifle, dass falsche Kraftstoffverbrauchsberechnungen beteiligt sind, aber die Kraftstoffdichte ist ein begrenzender Faktor für einige Flugzeuge, sowohl insofern, als sie das Startgewicht begrenzt und möglicherweise den Start verbietet. Beispielsweise ist für einen 747-400BCF eine Mindestkraftstoffdichte von 6,0 lbs/gal bis zu 820.000 lb erforderlich. Von 820.000 lbs bis 870.000 lbs ändert sich das Minimum linear von 6,0 auf 6,43. Von 820.000 bis 870.000 gibt es auch Startschwerpunktbeschränkungen (CG). Der CG muss vor 19,1 % MAC 1 bei 820.000 liegen und sich linear auf 19,5 % MAC bei 850.000 ändern, dann linear auf 20,0 % MAC bei 870.000.

Wenn Sie dies grafisch angezeigt sehen möchten, gehen Sie zu Abschnitt 1-05-001 des Handbuchs unter http://terryliittschwager.com/WB/manuals/Boeing_747-400BCF_GPR1_WBM.pdf , pdf Seite 69 für lbs, 70 für kg.

Einige Flugzeuge haben auch ein Betriebsverbot bei Umgebungstemperaturen über einem bestimmten Punkt. Ich erinnere mich an 54 Grad Celsius für 747-100- und -200-Flugzeuge, aber halten Sie mich nicht daran fest.

1 MAC = mittlere aerodynamische Sehne des Flügels. Die Position des CG wird normalerweise als Prozentsatz des MAC ausgedrückt, wobei 0 % die Vorderkante und 100 % die Hinterkante ist.

Was ist CG? Zentrum der Schwerkraft? Und MAC? Vielen Dank
@Calchas Sie haben Recht, CG ist der Schwerpunkt. MAC ist die mittlere aerodynamische Sehne. Der Längsschwerpunkt großer Flugzeuge wird normalerweise als Prozentsatz der mittleren aerodynamischen Sehne ausgedrückt. Wenn der CG also 20,0 beträgt, sagen sie, dass es 20% des Weges von der Vorderkante des MAC zur Hinterkante sind. Der CG geht viele Beschränkungen ein. Was der MAC tatsächlich ist, ist erheblich komplizierter, aber stellen Sie sich ihn als den Abstand von der Vorderkante des Flügels zur Hinterkante vor, wenn der Flügel einen konstanten Abstand von der Vorderkante zur Hinterkante hätte.
Ich denke an MAC, dass es die relative Position zwischen dem Druckzentrum und dem Schwerpunkt identifiziert. Für die Längsstabilität muss der Schwerpunkt weiter vorne liegen als der CP. Beide können als %MAC ausgedrückt werden.

Es gibt viele komplexe Antworten auf eine ziemlich einfache Frage.

Wie andere bereits erwähnt haben, nimmt der Luftdruck mit steigender Temperatur ab. Das bedeutet, dass der Kraftstoff in den Tanks durch den Luftdruck weniger komprimiert wird, wodurch der Kraftstoff bei einer bestimmten Masse ein größeres Volumen einnimmt.

Düsenflugzeuge messen den Kraftstoffverbrauch in Masse, im Gegensatz zu Volumen. Während also das Volumen konstant bleibt, können Umgebungsbedingungen die Menge an Masse verändern, die benötigt wird, um dieses Volumen zu füllen. Einfach ausgedrückt, ein „voller“ Tank (gemessen am Volumen) würde an einem kalten Tag mehr wiegen als an einem heißen.

Meistens richtig, aber es ist nicht der abnehmende Luftdruck, der den Kraftstoff weniger komprimiert macht. Es ist einfach der Kraftstoff, der sich aufgrund seiner eigenen Temperaturerhöhung ausdehnt. Dies geschieht unabhängig von der Temperatur in der Luft um den Kraftstoff (besonders bemerkbar, wenn aus unterirdischen Tanks getankt wird und der Kraftstoff deutlich kühler als die Umgebungstemperatur ist).
Warum konnte mein Flugzeug an einem Tag mit 44°C nicht vollgetankt abfliegen?
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