Guten Abend!

Auf die Gefahr hin das ich als unwissender aus dem Forum verbannt werde, möchte ich trotzdem mein Anliegen vorbringen das mich schon seit Anbeginn meiner Fliegerei begleitet.
Es geht um die Entscheidungsfindung der passenden Power Settings für den Reiseflug.

Hört sich banal an. Es geht mir nun auch nicht um Flüge die das Ziel haben den Tank leer zu bekommen mit maximaler Reichweite. Sondern ein normaler innerdeutscher Flug mit sagen wir mal 200NM Strecke.

In den meisten der POH's die ich die letzte Zeit gelesen hatte findet man gleiche oder ähnliche Hinweise wie im vorliegenden Cessna POH ( Conti O-470-R )

"Normale Reiseflüge werden mit Triebwerksleistungen zwischen 65% und 75% durchgeführt"

Hier stellen sich mir schon die ersten Fragen:

1. Warum gerade 65% - 75%?
2. Wie wirkt es sich auf den Motor aus, wenn man < 65% bzw > 75% Leistung fliegt?
3. Was sind Unnormale Reiseflüge?

Mich würde wirklich interessieren, wie ihr eure Settings für den Reiseflug wählt. Ist eine ernstgemeinte Frage die ich mir regelmäßig stelle und bis dato noch keine zufriedenstellende Antwort finden konnte.

Am Ende nehme ich eigentlich immer einen Kompromiss aus "schnell zum Ziel kommen" und "gefühlt" am Triebwerk schonendsten.

Nur ein Beispiel von vielen, nehme ich die Reiseleistungstabellen (s. unten) für 7500ft her und Vergleiche folgende Power Settings :

67% - 2450 RPM @ MAP 20 inHg vs. 66% - 2300 RPM @ MAP 21 inHg

Der Unterschied in Verbrauch, Flugdauer & Reichweite ist marginal.

Insofern würde ich mich für die 2300 RPM entscheiden, da gefühlt materialschonender wegen weniger RPM im Vergleich zu 2450 RPM und dennoch eine akzeptable TAS.

Würde mich freuen von euren Erfahrungen zu lesen.

Sondern ein normaler innerdeutscher Flug mit sagen wir mal 500NM Strecke

Das wird schwierig ;-)

Aber nun zu Deiner Frage - ich beziehe mich jetzt mal auf nicht aufgeladene Vergasermotoren wie in dem von Dir geposteten Beispiel, sonst wird's zu vielschichtig:

Das POH gibt i.d.R. die maximal zulässige Dauerleistung und eventuell verbotene Bereiche (Drehzahl oder Kombinationen aus MP/RPM) an. In diesem Bereich würde ich immer die Kombination wählen, die die gewünschte Leistung bei möglichst hohem Ladedruck (=wenig Verluste im Ansaugtrakt durch weit geöffnete Drosselklappe) und niedriger Drehzahl (=weniger Lastwechsel, weniger Verschleiß durch zyklische Beanspruchung, weniger Lärm) liefert. Bei Null Wind das ganze in der Höhe, bei der diese Leistung gerade noch erreicht wird, dann bekommst Du die beste TAS.

Welche Leistung Du wählst, hängt von Deinem Geldbeutel ab - wenn das POH 75% zulässt, kannst Du das auch fliegen, ohne dass das dem Triebwerk schadet. Voraussetzung ist natürlich, dass keine Temperaturlimits überschritten werden.

Tobias

Moin Maik,

Die Antwort hast Du Dir schon selbst gegeben... - auch wenn Dein Beispiel mit einem Knoten Differenz in der TAS eher akademisch ist...
Weniger Drehzahl bedeutet weniger Reibungsverluste, niedrigere Zylinderkopftemperaturen, weniger Lärm in der Kabine und durch die geringeren mechanischen Verluste auch weniger Spritverbrauch bei weitgehend gleicher Leistung.
Höhere Drehzahlen fliege ich nur, wenn ich die gewünschte Leistung mit niedrigerer Drehzahl nicht erreichen kann, z. Bsp. wenn ich so hoch fliege das der Manifold Pressure nicht mehr ausreicht.
In 10.000ft ist bei meinem Motor bei 2300 U/min mit 61% Leistung Schluß bei Throttle wide open, bei 2.500 U/min stehen mir hingegen in 10.000ft bei Vollgas noch 69% Leistung zur Verfügung, das macht dann schon mal 7-8 Knoten TAS aus, natürlich dann auch bei entsprechend mehr Verbrauch, mehr Lärm und höheren Zylinderkopftemperaturen.

Hallo Tobias,

Ohje, da war das wieder mit den Einheiten *schäm*

"Sondern ein normaler innerdeutscher Flug mit sagen wir mal 500NM Strecke

Das wird schwierig ;-)"

In aktuellen Fall ist es wie du schon richtig sagst ein Vergaser Motor. Die einzigen Restriktionen, neben der Dauerleistung beim Start, sind die Kombinations Möglichkeiten MAP / RPM im POH, zumindest für den Reiseflug. Abgesehen von den Temperaturlimits natürlich.

Den Parameter Lärm hatte ich bisher nicht direkt betrachtet, macht aber absolut Sinn.

Danke schön!

Gruß

Maik

Wenn Du tiefer in die Materie einsteigen möchtest:

https://www.advancedpilot.com/downloads/prep.pdf

Moin moin,

"Wie wirkt es sich auf den Motor aus, wenn man < 65% bzw > 75% Leistung fliegt?"

Bei deutlich unter 65% (also eher<40%) sind vor allem die Lyco-Conti-Motoren anfällig für "Plug-fouling" (Ablagerungen auf den Elektroden der Zündkerzen durch Blei, Öl, etc.). Diese Ablagerungen werden bei kleinen Leistungen nicht mehr "weggebrutzelt". Daher ist bei vielen Handbüchern bei 60/65% Schluss. Bei alten Mooneys und der DA40 (beide mit IO-360) werden aber auch Daten für 45% Leistung angegeben). Auch mit 40% oder 45% kann man problemlos fliegen, wenn man konsequent leant und idealerweise mit bleifreiem Sprit fliegt (z.B. UL91). Allerdings werden es ab einer bestimmten Leistung nicht notwendigerweise mehr Kilometer/Meilen pro Liter/Galone, da irgendwann das Verhältnis der Leistung, welche benötigt wird um in der Luft (Lift) zu bleiben und der Leistung welche in Vortrieb (= Drag, steigt im der dritten Potenz der Geschwindigkeit) umgewandelt wird, aus dem Ruder läuft. Und da der Wirkungsgrad des Motors bei kleinen Leistungen schlechter wird. Das kann den Vorteil des gereingeren Widerstands evtl. aufheben. Mein Flieger braucht bei 90KT (~2200 RPM, 4000ft) genausoviel Sprit pro Kilometer/Meile wie bei 100KT (2400 PRM, 4000ft). Der geringere Luftwiderstand durch die 10 Knoten weniger wird vollständig durch den geringeren Motor-wirkungsgrad egalisiert.

Bei über 75% besteht (wieder vor allem bei Lyco/Conti) die Gefahr von "Detonation" (oder "Klopfen" = unkontrollierte Verbrennung oder Selbstentzündung des Kraftstoffs) wenn das Gemisch zu mager ist und der Zündzeitpunkt daher nicht (durch das eigentlich zu fette Gemisch) verögert wird. Flugmotoren haben ja üblicherweise einen fest eingestellten Zündzeitpunkt. (der zusätzliche Sprit kühlt also nicht, wie oft beschrieben, den Motor sondern verlangsamt die Explosion und somit den Punkt an dem der maximale Druck im Verbrennungsraum entsteht).

Viele Grüße

Mark

Hier eine Abhandlung aus etwas anderer Sichtweise, nämlich der "Carson's Speed":

The speed to fly for the CAFE races was the speed at which the product of groundspeed and miles per gallon was greatest. It happens that that speed coincides with the “Carson speed,” named after a former Naval Academy professor of aerospace engineering, Bernard H. Carson. In a 1980 paper entitled “Fuel Efficiency of Small Aircraft,” which is in the public domain and ought to be available on the internet for download but isn’t, Carson observed that, because they need to climb, airplanes are provided with much more power than they need to cruise at their most efficient speed, the “best L/D speed” or “best range speed.” Since this additional power allows airplanes to go much faster, the question naturally arises of how to get the most extra speed for the least extra cost – or, as Carson put it, of finding “the least wasteful way of wasting.” The speed in question turned out, theoretically at least, to be the one at which the product of speed and L/D, or lift-drag ratio, was greatest. This was 1.32 times the speed for most miles per gallon (that is, the best L/D speed).

In 1993, Russ Erb of EAA Chapter 1000 (Muroc, California) published a paper, which can be found online (search for “Carson speed”), in which he identified the Carson speed as the speed for the highest ratio of speed to thrust (which is equal in magnitude to drag). Erb pointed out, again, that this was 1.32 (the fourth root of three) times the best L/D speed. (The best L/D speed, by the way, is in turn 1.32 times the best endurance speed or least-power speed. Who would have guessed that airplanes had such a profound affinity for the fourth root of three?) As a practical matter, however, the real Carson/CAFE speed is higher than calculation would suggest, because both propeller efficiency and specific fuel consumption (the amount of fuel required per horsepower per hour) improve, up to a point, as the airplane goes faster, and as a result the actual best range speed.

Das Ganze ist unter dem Aspekt "Fuel economy" zu verstehen. Daraus ergeben sich die Umweltaspekte von selbst.

Nicht nur das, man kann über die Carson-Speed auch leicht erkennen, welches Flugzeug aerodynamisch hervorragend gezeichnet wurde.

Praktisch bedeutet das, dass man sich die Vy des Fliegers mit 1,32 multipliziert und somit Vz erhält.

Diese Speed ist die optimale Climbspeed (full power, mixture full rich, best engine cooling, best visibility over the nose, very good lift) und auch die optimale cruise-speed (ohne Windbetrachtung).

Idealerweise stellt sich bei einem aerodynamisch guten Flugzeug die Vz (Mooney-Acclaim 137CAS, Aerostar 154CIAS) bei Leistungen<65% ein, was auch Lyco's dazu bewegt, LoP "Butterweich" zu schnurren(mit gematchen Düsen).

M20TN = 137CAS @FL190/ISA+9 = 189TAS, FF 1x14Gal/h, 25°F LoP, = 13,6NM/Gal

Aerostar= 154CAS @ FL200/ISA = 201TAS, FF 2x15Gal/h, 25°F LoP = 6,7NM/Gal

Vz ist also die "optimum climb+cruising speed" (ohne Windbetrachtung,ISA Temp.) die bei vielen Flugzeugen meist so um 50-55% Leistung erzielt wird (obwohl die meisten Kolbenmotoren bei ca. 65% am effizientesten arbeiten). Vz ist nicht die Speed für max.. Range, die nahe Vy liegt, beim Aerostar z.B. 116/117KIAS.

Geringere Powersettings als 65% veringern den Wirkungsgrad, wobei hier 4-Zylinder schlechter abschneiden als 6-Zylinder-Motoren.

Die Cafe-Foundation hat das etwa zeitgleich wie Carson 1980 untersucht (nachzulesen bei Norm Howell)

Hierbei wurde die Faustformel "VMG^1.3xMPG" - definiert, die ich persönlich seit vielen Jahren anwende.

siehe meine Antwort an Peter Schneider

Du musst nur tief genug fliegen, dann bekommst Du Carson Speed auch bei 50 % MCP.
Oder hoch genug, dann bekommst Du Carson Speed auch erst bei 80 % MCP.

Der Wirkungsgrad (BSFC) ändert sich zwischen 45 und 65 % Leistung bei den meisten Flugmotoren nicht so wahnsinnig (C421C: 3,7 %; PA34-III: 0,8 %). Oberhalb 60 % werden viele Turbo-Motoren recht heiß (TIT, CHT), wenn man nach Handbuch leant.

One more:

https://www.savvyaviation.com/wp-content/uploads/articles_eaa/EAA_2012-12_red-box-red-fin.pdf

Du musst nur tief genug fliegen, dann bekommst Du Carson Speed auch bei 50 % MCP.

Die optimale Höhe u.a. bestimmt sich über die Distance to fly und den Wind.

Oder hoch genug, dann bekommst Du Carson Speed auch erst bei 80 % MCP.

wenn wir über "best efficiency" sprechen dann: Vz=Vy x 1,32, Power=<65%, 25°LoP, CHT max. 380°F.

daher kommt eine so hohe Leistung hier nicht in Betracht, da der Wiederstand sich im........ erhöht.

Der Wirkungsgrad (BSFC) ändert sich zwischen 45 und 65 % Leistung bei den meisten Flugmotoren nicht so wahnsinnig (C421C: 3,7 %; PA34-III: 0,8 %).

BSFC= r/P

SFC bei einem Lyc. O-235 = 0,43 (lb/hp*h) damit ist die energy efficiency allerdings bei 31,4%

kannst Du mir bitte die Quelle nennen wo steht, dass Deine C421C nur 3,7% efiiciency und eine PA34-III nur 0,8% hat

Oberhalb 60 % werden viele Turbo-Motoren recht heiß (TIT, CHT), wenn man nach Handbuch leant.

wird ausschließlich über den roten Hebel bestimmt.

die CHT hängt von mehreren Parametern wie:

Leistung

Speed

RoP vs. LoP

Altitude

Zündzeitpunkt

Buffling

Cowlflaps

Coating der Zylinder

Engine Mounting

OAT

Danke an die ganzen wertvollen Tipps!!! Carson Speed hatte ich bis dato noch nie gehört. Ich werde am Wochenende mal alle Post lesen und vorallem versuchen das alles zu verstehen.

Hallo Walter,

"kannst Du mir bitte die Quelle nennen wo steht, dass Deine C421C nur 3,7% efiiciency und eine PA34-III nur 0,8% hat"

Das ist natürlich Quatsch.

Du hast geschrieben:
"Geringere Powersettings als 65% veringern den Wirkungsgrad, wobei hier 4-Zylinder schlechter abschneiden als 6-Zylinder-Motoren."

Ich antwortete:
"Der Wirkungsgrad (BSFC) ändert sich zwischen 45 und 65 % Leistung bei den meisten Flugmotoren nicht so wahnsinnig (C421C: 3,7 %; PA34-III: 0,8 %)."

Die Änderung des Wirkungsgrades kann man leicht aus den Handbuchwerten errechnen. Hier:
C421C: 45 % MCP: 27,6 GPH; 65 % MCP: 38.4 GPH => Delta = (27,6/45)/(38.4/65) = 1,038 entsprechend +3,8 % = -3,7 %;
PA34-III: 45 % MCP: 16,0 GPH; 65 % MCP: 23.3 GPH => Delta = 0,8 % (und zwar in der Art: schlechterer Wirkungsgrad bei 65 %; ich hatte daher auf die Temperatur-Problematik CHT und EGT bei Turbocharged und Leistungen oberhalb 60 % hingewiesen. In der Praxis hatte ich bei der Seneca 24.4 GPH bei 65 % benötigt, um CHT und EGT im Rahmen zu halten; bis 60 % erreichte ich Handbuchwerte.)

Quelle: AFM / POH

Anmerkung:

Vielleicht solltest Du Dir auch meinen Hinweis zur Carson Speed nochmals genau durchlesen. Du hast geschrieben: "Idealerweise stellt sich bei einem aerodynamisch guten Flugzeug die Vz (Mooney-Acclaim 137CAS, Aerostar 154CIAS) bei Leistungen <65% ein"

Du wirst merken: gerade auf Speed getrimmte Flugzeuge wie die Aerostar gewinnen mit der Höhe irgendwann kaum mehr Speed (TAS) und verlieren erheblich IAS, eher auf Langsam / kurze RWY ausgelegte Flugzeuge wie die Seneca werden mit der Höhe auf Strecke immer deutlich effizienter. So war mein Hinweis zu verstehen, dass sich die Carson Speed eben nicht bei einer bestimmten Leistung einstellt, sondern letztere deutlich höhenabhängig ist. Ich kann hier aber aus Zeitgründen leider auch nicht jeden Gedanken bis ins Kleinste detaillieren.

"The speed in question turned out, theoretically at least, to be the one at which the product of speed and L/D, or lift-drag ratio, was greatest."

Ich versuche das gerade zu verstehen. Welche Bedeutung hat dann das Produkt von Geschwindigkeit (v) und L/D, und warum will man das maximieren?

Nehmen wir gleichförmigem Flug an, dann ist L=Lift=Gewicht des Flugzeugs=(näherungsweise) konstant.

Der Drag D hingegen nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit erst ab und dann wieder zu.

=> vL/D hat sein Maximum, wenn 1% Erhöhung von v genau 1% Erhöhung von D bewirkt.

Irgendwie verstehe ich nicht, warum dieser Punkt erstrebenswert ist...

ich versuche mal weiterzudenken: D ist ja (Kraft=Gegenkraft) auch (näherungsweise) die benötigte Schubkraft des Propellers und damit (bei festem Wirkungsgrad) näherungsweise proportional zum Verbrauch pro NM (ohne Wind). Deshalb ist maximales L/D der Punkt maximaler Reichweite.

vD ist (näherungsweise) die benötigte Schubleistung des Propellers, also (bei festem Wirkungsgrad) proportional zum Verbrauch pro h.

Aber was ist v/D (prop. Geschwindigkeit/Schub) ? und warum will man das maximieren?

https://www.openclip.net/Benchmark/AOALog2012SummerSweetSpot.pdf

https://www.openclip.net/Benchmark/IntroducingVz.pdf

Page 81/82 gibt Antwort darauf, warum Vyx1,32 effizienter als Vy ist

und warum "TGT-EGT" climbing auch die Effizienz steigert.