Was ist der Unterschied zwischen Auto- (oder Motorrad-) Motoren und Flugzeugmotoren? Es ist eine immerwährende Frage mit einer Reihe von Standardantworten, von denen keine ausreichend ist.
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Es ist so offensichtlich wie die Frage nach dem Unterschied zwischen Autos und Flugzeugen, aber es ist so technisch wie die Erklärung der Unterschiede zwischen Autokolben und Flugzeugkolben. Die kurze Antwort lautet: „Sie machen unterschiedliche Dinge.“ Die längere Antwort ist interessanter, also kommen wir gleich zur Sache.
Die Anforderungen sind unterschiedlich. Ein Kleinwagen braucht 12 bis 15 Pferde, um mit 60 bis 70 Meilen pro Stunde (Reisegeschwindigkeit) zu fahren, und die Spitzenleistung des Autos beträgt das Zehnfache davon. Autos laufen nie länger als ein paar Sekunden mit voller Leistung; Flugzeuge können bis zur Reiseflughöhe 100 % nutzen. Ein Auto verbringt einen Großteil seiner Lebensdauer mit einer Leistungseinstellung von 10 %, ein Flugzeug mit 70 bis 80 %. Außerdem ist ein Teil des Luftwiderstands, den ein Flugzeugmotor überwindet, darauf zurückzuführen, dass ein Flügel Auftrieb erzeugen muss (die Reifen erzeugen den gesamten Auftrieb, den ein Auto benötigt), so dass der Motor das Flugzeug nicht nur durch die Luft bewegt, sondern es auch in der Luft hält. Bei einem Hubschrauber, der außerhalb des Bodeneffekts (OGE) schwebt, ist dies offensichtlicher, obwohl das Prinzip das gleiche ist wie bei einem Flugzeug.
Die Betriebszyklen sind unterschiedlich. Zweitausend Autostunden entsprechen in der Regel zwischen 70.000 und 100.000 Meilen, also etwa der Hälfte der erwarteten Lebensdauer des Autos. Bei einem Kolbenflugzeugmotor sind 2.000 Stunden ungefähr alles, was wir erwarten. Andererseits hat ein Auto diese Laufleistung in fünf bis sieben Jahren erreicht, ein Flugzeug der allgemeinen Luftfahrt in 40 Jahren. Flugzeugtriebwerke werden selten, hart und relativ kurz eingesetzt, was zu zusätzlicher Belastung und Abnutzung führt.
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Die Betriebsbedingungen sind unterschiedlich. Während es unter der Motorhaube eines Autos kein Zuckerschlecken ist, ist es in einer Motorhaube noch schlimmer. Besonders bei luftgekühlten Flugzeugtriebwerken können die Temperaturbelastungen und -schwankungen enorm sein. An einem Tag mit 100 Grad am Boden kann es in der Höhe innerhalb weniger Minuten unter Null Grad werden. Regen kann ungeschützte luftgekühlte Zylinder und Köpfe erschüttern. Die manuelle Bedienung von Flugzeugkühlsystemen (z. B. Motorhaubenklappen) bedeutet, dass diese Systeme im besten Fall suboptimal und im schlimmsten Fall falsch bedient werden, was zu zusätzlichen Belastungen führt.
Bediener sind anders. Endlich gibt es einen Faktor, der für das Triebwerk spricht! Im Allgemeinen sind Piloten besser auf ihre Motoren eingestellt als Autofahrer. Dieser Vorteil wird jedoch durch die Tatsache aufgehoben, dass Piloten mehr Anforderungen an ihre Motoren stellen, die mehr Aufmerksamkeit erfordern und pingeliger sind, was Kraftstoffart und -sorte, Drossel- und Gemischeinstellungen (ganz zu schweigen von den Propellereinstellungen!) und Temperaturmanagement angeht – alles Dinge, die in modernen Autos irrelevant oder automatisch sind.
Wartung ist anders. Moderne Autos brauchen keine „Tune ups“. Bleifreies Benzin, moderne Elektronik, verbesserte Metallurgie und ständige Konstruktions- und Materialverbesserungen haben zu den heutigen modernen Motoren geführt, die nur einen regelmäßigen Flüssigkeitswechsel benötigen, um über 100.000 Meilen gesund zu bleiben. Flugzeugmotoren haben nur wenige dieser Vorteile, aber sie erhalten mindestens einmal im Jahr einen professionellen Blick – etwas, das Automotoren nicht bekommen (und normalerweise auch nicht brauchen).
Ein 301-Kubikzoll-V10 mit 500 PS (oben) in einem BMW M5, wassergekühlt mit einer Drehzahl von 8.250 U/min. Ein Continental IO-550N (unten) in einer Cirrus SR22. Bei einem Hubraum von 550 Kubikzoll leistet er 310 PS bei 2.700 U/min.
Die Folgen eines Ausfalls sind unterschiedlich. Wenn der Motor eines Autos ausfällt, kann man einfach anhalten; wenn der Motor eines Flugzeugs ausfällt, muss man landen. An einem ungeplanten Ort anzuhalten ist viel einfacher als an einem ungeplanten Ort zu landen (vor allem, wenn es dunkel ist). Bei Flugzeugen werden zusätzliche Sicherheitsmargen erwartet und gefordert.
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Warum also? Viele der Unterschiede haben mit der Tatsache zu tun, dass es wirtschaftlich nicht machbar ist, Änderungen an bestehenden Flugzeugtriebwerken vorzunehmen. Während sich die Kosten für eine Neukonstruktion eines Automotors in relativ kurzer Zeit über viele Hunderttausende (oder sogar Millionen) von Einheiten amortisieren, werden Flugzeugtriebwerke dutzendweise verkauft. Jede Änderung wirkt sich stärker auf die Durchschnittskosten aus.
Auch die Kosten für Änderungen sind unterschiedlich. Wenn man davon ausgeht, dass alle Änderungen Verbesserungen sind (eine sehr weitreichende und nicht ganz zuverlässige Annahme), ist eine Verbesserung eines Automotors weitgehend eine interne Angelegenheit. Der Hersteller führt seine eigene Bewertung, Konstruktion, Prüfung und Beurteilung durch. Das ist sicherlich teuer, aber das ist der Preis des Fortschritts. Ein Hersteller von Flugzeugtriebwerken hat all diese Kosten zu tragen und muss darüber hinaus weitere wichtige Überlegungen anstellen.
Ein Hersteller von Flugzeugtriebwerken muss seine Änderungen im Rahmen des „Zertifizierungsverfahrens“ bei der FAA und den verschiedenen CAAs erklären und rechtfertigen. Die Verfahren, Tests und Dokumentationen sind nicht nur teuer, sondern auch der Zeitaufwand kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Diese Regulierungsbehörden sind Bürokratien, die im Grunde niemandem Rechenschaft ablegen müssen und daher nach ihrem eigenen Zeitplan arbeiten.
Hinzu kommt, dass die derzeitigen Konstruktionen funktionieren. Sie haben sich in den letzten 70 Jahren bewährt. Wir wissen, wie sie zu bedienen und zu warten sind; wir wissen, auf welche Schwachstellen wir achten müssen. Sie mögen nicht perfekt sein (und das sind sie auch nicht), aber wir können mit ihren Bedürfnissen leben, ähnlich wie ein alter Ehepartner.
Warum also ändern? Wir ändern uns, weil wir es müssen und weil wir es wollen. Wenn sich die Brennstoffe ändern, müssen wir uns anpassen. Wenn die Energiekosten steigen, wollen wir wirtschaftlicher arbeiten. Da sich die Metallurgie verbessert, können wir durch den Einsatz besserer Werkstoffe Gewicht, Reparaturzeit und Geld sparen.
Was können wir vom Auto lernen? Vor hundert Jahren, sogar vor 60 Jahren, bedeutete „Flugzeugtechnologie“ „überlegen“. Der Tucker, das fortschrittlichste „Serienauto“ seiner Zeit, hatte gleich nach dem Zweiten Weltkrieg einen wassergekühlten Franklin-Flugmotor mit 300 PS. In der jüngeren Geschichte hat sich die Technologie jedoch in die andere Richtung entwickelt, hin zu einer Metallurgie im Stil des Automobils, zu Motoren und Getrieben mit höheren Drehzahlen, zu elektronischen Motorsteuerungen im Stil des Automobils, zu einer Kraftstoffeinspritzung im Stil des Automobils und zur Verwendung von Autokraftstoffen, einschließlich bleifreiem Benzin und Diesel.
Vor anderthalb Jahrzehnten hat Bob Pond die Rennfahrer in Reno mit seinen hochdrehenden Rennwagenmotoren und einer leichten Flugzeugzelle (in seinem Pond Racer der Unlimited Class) aufgerüttelt. Frank Thielert hat vor kurzem die Automobiltechnologie in die Luftfahrt gebracht, und zwar in Form seiner relativ winzigen (121 Kubikzoll, zwei Liter) Dieselmotoren, die jetzt in der Diamond DA42 und mehreren anderen Flugzeugen unter STC eingesetzt werden. Rotax bietet seit fast 20 Jahren einen 1,1-Liter-Getriebemotor mit Autogasverbrennung (aber immer noch mit Vergaser) an, der viele der neuen LSAs antreibt. Lycoming und Teledyne Continental Motors (TCM) haben Modelle mit Kraftstoffeinspritzung, modernisierter Zündung und Einhebelbetrieb.
Was müssen wir tun, und was wollen wir tun? Es wird nicht mehr lange dauern, bis 100LL verschwindet. (Das hören wir seit 30 Jahren, also muss es wahr sein.) Blei ist Gift; wir wollen es nicht verwenden, wenn wir es nicht müssen. Wir müssen es trotzdem verwenden, weil es die einzige praktische Möglichkeit ist, die Oktanzahl zu erhöhen (die für Benzinmotoren mit hoher Verdichtung erforderlich ist), und weil die meisten Flugzeugkolbenmotoren diese Oktanzahl benötigen, um weiter zu laufen. Obwohl 80/87 für viele Erbsenschützen funktionierte, war das Verkaufsvolumen zu gering, um die Produktion fortzusetzen, so dass wir in den 1970er Jahren zu „Low-Lead“ übergingen. (Man beachte, dass Avgas mit 100 Oktan zwei Gramm Tetraethylblei pro US-Gallone enthält, halb so viel wie 80/87 und 100/130 in der Luftfahrt, aber etwa das 18-fache des Premiumöls für Automobile in den 1970er Jahren.)
Eric Tucker, der die Rotax-Motoren in- und auswendig kennt, sagte, dass Autobenzin (das für die Rotax-Motoren spezifiziert ist) und Öle im Stil von Automobilen (eigentlich Motorrädern) gut zusammenpassen, weil alle Komponenten – Motor, Kraftstoff, Getriebe und Öl – so konzipiert sind, dass sie zusammenarbeiten. Als die Gesetzgeber (die in der Regel Juristen und keine Ingenieure sind) die Entfernung von Blei aus Kraftstoffen vorschrieben, hatten sie keine Ahnung von den Sekundäreffekten, die sie damit in Gang setzten (oder sie haben nicht darauf geachtet). Zusätzlich zu den oktansteigernden Effekten von Blei sagte Tucker: „Der Konstrukteur verließ sich auf das Blei im Kraftstoff, um den Verschleiß von Ventilsitzen und Ventilen zu verringern, aber jetzt sitzt die alte Flotte fest, weil sie das Blei haben muss oder teure Änderungen vornehmen muss. Automotorenöl hat Verschleißhemmer, um den Verschleiß zu verringern, aber es hat zu Verschleißproblemen anderer Art geführt, wie z. B. Probleme mit Nockenwellen und Stößeln.“
Tucker gab den Nutzern von verbleitem Gas einige Ratschläge: „Blei bildet in Verbindung mit Feuchtigkeit eine chemische Säure, die die Lager verbrennen und Lochfraß in Aluminiumoberflächen hinterlassen kann. Lange Zeiten der Nichtbenutzung, wie sie für Flugzeuge typisch sind, verursachen viele Probleme mit Bleiverunreinigungen, eines davon sind die chemischen Vorgänge, die stattfinden. Am besten ist es, das Öl vor der Lagerung zu wechseln (und die Säuren mit dem alten Öl abzulassen). Wenn die Leute das nicht tun, halten sie die Überholer auf Trab.“
Im Interesse der Treibstoffeffizienz müssen wir effizientere Motoren haben. Das bedeutet nicht nur kraftstoffsparende Verbesserungen (elektronische Motorsteuerung, Kraftstoffeinspritzung, engere Toleranzen, bessere Kühlung, verbesserte Schmiermittel), sondern auch kleinere und leichtere Motoren. Die Metallurgie wird viele der Durchbrüche ermöglichen – leichtere Kolben und Stangen ermöglichen z.B. leichtere Kurbeln und Gehäuse -, aber es sind noch weitere Verbesserungen bei der Kraftstoffzufuhr, der Verbrennung und der Auspuffkonstruktion erforderlich.
Wir brauchen auch leichtere Propeller, die mit kleineren Durchmessern einen guten Schub erzeugen können (Verringerung des Kreisel-, Geradlinigkeits- und Drehimpulses, Verringerung der Amplituden von Oberwellen und leiserer Betrieb bei jeder Drehzahl bei ausreichender Bodenfreiheit, was wiederum das Gewicht der Flugzeugzelle verringert). Kleinere Triebwerke können die Stirnfläche oder den Luftwiderstand verringern; flüssigkeitsgekühlte Triebwerke bieten oft eine Konstruktionsflexibilität zur Verringerung des inneren Luftwiderstands, die nur manchmal durch das Gewicht der Komponenten und die Komplexität des Systems aufgehoben wird. Kleinere Motoren tragen auch zur Gewichtsreduzierung der Zelle bei: Befestigungspunkte und Hardware, Triebwerksaufhängungen usw. können alle kleiner und leichter sein.
Was wird jetzt getan? Die bestehende Motorentechnologie wird ständig verbessert: Aftermarket- und OEM-Direktanbieter wie Unison und K&N bieten über ihre STCs schrittweise Verbesserungen an. Neue Schmier- und Kühlmittel, einschließlich Halb- und Vollsynthetik, verbessern die Leistung und die Lebensdauer der Komponenten. Detailverbesserungen (z. B. Zylinder mit verbesserter Metallurgie, neue Ventil- und Zylinderkopfkonstruktionen, Rollenstößel, Kunststoffplenum) verringern Gewicht und Verschleiß. Weiter auf der Evolutionsskala trägt der verstärkte Einsatz von Turboladern dazu bei, mehr Leistung aus einem gegebenen Paket herauszuholen; FADEC-Systeme (Full-Authority Digital Engine Control) übertreffen selbst die erfahrensten und aufmerksamsten Piloten. Zusätzliche Bewegung versprechen Getriebemotoren, Diesel und die Compound-Turbo-Supercharged-Technologie.
Ian Walsh, VP und General Manager bei Lycoming (ebenfalls ein Six Sigma-Schwarzgurt), stellte fest, dass die offensichtlichen Kosten gesenkt werden können, und zwar nicht nur durch höhere Produktionszahlen. „Die Automobilhersteller sind die Klassenbesten, wenn es um Lean- und Cost-Out-Bemühungen geht“, sagt Walsh, „weil sie Pionierarbeit bei der Implementierung von Lean, Kaizen (kontinuierliche Verbesserung), Six-Sigma-Methoden und der Rationalisierung und Umgestaltung der Lieferbasis geleistet haben. Die Luftfahrt lernt dieselben Techniken und Prozessverbesserungen, um Innovationen erschwinglicher zu machen.“
Den Kolbenmotor wird es in seiner jetzigen Konfiguration noch lange geben, und zwar aus keinem anderen Grund als dem, dass die installierte Basis so groß und die Kosten für den Ersatz so hoch sind. Verbesserungen bei der Ansaugung, der Motorsteuerung und dem Strömungsmanagement (sowohl bei der internen als auch bei der externen Verbrennung und Kühlung) der neuen Generation werden wirtschaftlicher und weiter verbreitet sein. Die weltweit (und in den USA zähneknirschend) akzeptierte Dieseltechnologie wird immer beliebter werden, da Avgas immer teurer wird. Kleinere Motoren, Getriebemotoren, Motoren mit geringerer Leistung – all das wird es in naher Zukunft geben. Mit anderen Worten, wir werden an allen Fronten Fortschritte sehen … außer in der Bürokratie.
Walsh schloss: „Wir sollten uns darüber freuen, dass Flugmotoren technologisch fortschrittlicher und sparsamer werden und zweifellos erschwinglicher werden, da der Automobilgedanke eine größere Rolle spielt. Der Wettbewerb ist schließlich der beste Schöpfer von allen!“
Go, Speed Racer
Hochleistungsfahren hat mehr Parallelen zum Fliegen, als man sich vorstellen kann
Von Jeff Berlin
Das Head-up-Display in meiner peripheren Sicht zeigt 127 mph an. Wow, ich fliege wirklich. Piloten, die eine solche Aussage hören, könnten denken: „Head-up-Display? Das muss ein Jet sein“, und in den meisten Fällen hätten sie recht, aber nicht in diesem Fall. Eigentlich sitze ich gar nicht in einem Flugzeug. Ich befinde mich auf dem zweitägigen BMW M School Performance Driving Course auf dem California Motor Speedway und gebe in einem 100.000 Dollar teuren BMW M6 so viel Gas, wie ich kann, um die 500 Pferde seines knurrenden V10 zu entfesseln. Von dort aus, wo ich sitze und eine kurvenreiche Asphaltstrecke hinunterfahre, während ich mich darauf vorbereite, mit aller Kraft auf die Bremse zu treten, um für die erste Kurve zu verlangsamen, befinde ich mich in einem Zwiespalt aus purem Luxus und ungezügelter Leistung – Autobahn am Sonntagnachmittag trifft Le Mans.
In der Tat scheint der BMW M6 mit sich selbst uneins zu sein. Er ist sowohl ein zivilisierter Alltagsautofahrer als auch ein knurrendes, teutonisches Muscle Car – eine verstohlene Wölfin im Schafspelz. Einen BMW M nicht bis an seine Grenzen auszureizen, das heiße Profil seiner griffigen Continental-Reifen nach ein paar Runden auf dem Straßenkurs des Speedway nicht zu riechen und keine Extrarunde bei bloßem Autobahntempo drehen zu müssen, um die Bremsen zu kühlen, ist so, als besäße und fliege man ein Kunstflugzeug vom Typ Extra 300L (zufälligerweise ebenfalls aus deutscher Produktion) und würde nie eine Snaproll oder einen Hammerhead machen – beides ist definitiv verboten.
BMW definiert Performance Driving (per-for-mance dri-ving; Verb, transitiv) als „Der Akt, unter allen Umständen das höchste Leistungsniveau aus einem Automobil herauszuholen“, und an diesen beiden Tagen habe ich nicht nur verdammt viel darüber gelernt, wie man ein Auto an den rasiermesserscharfen Rändern seiner Grenzen kontrolliert, sondern auch, wie ähnlich Performance Driving und Fliegen wirklich sind.
Diese Ähnlichkeit war leicht zu erkennen, bevor meine Klassenkameraden und ich unsere M6, M5 und Z4 M Coupes starteten. Nachdem wir alle eine lange Verzichtserklärung mit viel Kleingedrucktem unterschrieben hatten und unsere Helme im 50er-Jahre-Retro-Stil aufgesetzt bekamen, um Ricky Bobby nachzueifern, versammelten wir uns im Fahrerbesprechungsraum des Speedway, um einen Vortrag von Jim Millard, einem Instruktor des BMW Performance Centers, über die Dynamik des Hochleistungsfahrens zu hören, in dem es um einen der wichtigsten Punkte für jeden aktiven Piloten ging – die Entscheidungsfindung. Millard erklärte: „Einer der Hauptschwerpunkte der Schule ist es, gute Entscheidungen am Steuer zu fördern und gleichzeitig das Selbstvertrauen zu stärken und den Spaß zu maximieren. Wir wollen, dass die Fahrer ein gutes Urteilsvermögen haben, während sie ihr Bewusstsein für die Beziehung zwischen Fahrer und Auto schärfen und lernen, das Fahrverhalten des Autos zu verstehen – also das, was das Auto ihnen mitteilt.“
Neben dem richtigen Urteilsvermögen, wenn man mit halsbrecherischer Geschwindigkeit von einer Geraden in eine Serpentine rast, oder einem ähnlichen Ermessensspielraum wie ein Pilot, um ein Höchstmaß an Flugsicherheit zu gewährleisten, gibt es noch ein weiteres Element, das sich direkt vom Fliegen auf das Fahren und wieder zurück übertragen lässt – die Physik. Die kinetischen und dynamischen Kräfte, die auf ein Auto einwirken, insbesondere wenn es an seine Grenzen gebracht wird, sind denen, die Piloten in Flugzeugen erfahren, sehr ähnlich.
Während seiner Präsentation erwähnte Millard, dass wir diese Autos in ihren drei Achsen trainieren werden: vertikal, längs und in der Querachse, oder für Piloten: Gieren. (Moment, Sie meinen, dass Autos auch drei Achsen haben? Wer hätte das gedacht?) Während des Trainings wird jeder von uns lernen, das Auto besser zu spüren und zu verstehen, was es uns sagt. Dann werden wir diese einzelnen Elemente, die wir in den Übungen verstärkt haben, auf dem Straßenkurs zusammenführen.
Millard beschrieb dann, wie der Schwerpunkt eines Autos seine Leistung auf der Strecke direkt beeinflusst. Der Schwerpunkt bezieht sich direkt auf die vertikale Achse eines Autos, wenn es beschleunigt und bremst. BMW M Fahrzeuge haben eine Gewichtsverteilung von 50/50 zwischen Vorder- und Hinterachse, um ein optimales Handling zu gewährleisten. Durch den Einsatz von Drosseleingaben zur sanften Manipulation dieser vertikalen Achse kann der Fahrer die Reifentraktion maximieren und das Gewicht nach vorne oder hinten auf die Reifen verlagern, die zu einem bestimmten Zeitpunkt mehr Arbeit leisten müssen.
In einem Flugzeug ist der Schwerpunkt viel kritischer, und wie bei einem Auto während der Beschleunigung ermöglicht ein nach hinten verlagertes Zentrum des Schwerpunkts etwas mehr Geschwindigkeit, da das Höhenleitwerk weniger negativen Auftrieb erzeugen muss.
Die Längsachse des Autos, das, was wir Piloten als Wanken bezeichnen, korreliert etwas weniger direkt mit dem Fliegen, da Autos und Flugzeuge unterschiedlich auf Kurven wirken, wobei die seitlichen Drehkräfte jeweils anders wirken.
In der Querachse gibt es jedoch eine direkte Korrelation, die bei einem Auto durch Übersteuern in einer Kurve demonstriert werden kann, was zu dem führt, was die meisten als Fischschwanz bezeichnen. Bei einem Flugzeug ist das Übersteuern in der Kurve von der Grundlinie bis zum Endanflug und der Versuch, das Flugzeug umzudrehen, ein gutes Beispiel für ein Übersteuern.
Aber es gibt noch andere, intuitivere Lektionen, die ich während meines Hochgeschwindigkeits-Wochenendes auf der Rennstrecke gelernt habe. Eine der wichtigsten ist, sich anzugewöhnen, so gleichmäßig wie möglich zu fahren. Millard erwähnte, dass die besten Rennfahrer immer die geschmeidigsten sind, und obwohl ich kein Rennfahrer werden möchte (obwohl ich nichts dagegen hätte, als Nächstes die Advanced M School von BMW zu besuchen), werden unsere Passagiere und die Ausrüstung, egal ob Auto oder Flugzeug, es zu schätzen wissen, so geschmeidig wie möglich zu fahren oder zu fliegen. Und wie im Autorennsport zahlt sich Laufruhe auch in der Sportfliegerei auf höchstem Niveau aus. Der Airshow-Star und dreimalige nationale Kunstflugmeisterin Patty Wagstaff hat festgestellt, dass sie mit ihrer 350 PS starken Extra 300S mehr Leistung und weniger Energie verbraucht, wenn sie ihre Airshow-Routine sanft durchführt und das Flugzeug koordiniert und, wie sie sagt, glücklich hält, als wenn sie zu aggressiv mit den Steuereingaben umgehen würde. Und da sie in jeder Flugshow-Saison vor Millionen von Zuschauern fliegt, sorgt ein reibungsloser Ablauf auch dafür, dass ihre Show bei den Zuschauern gut ankommt. „Schauen Sie sich an, wie geschmeidig Bob Hoover geflogen ist“, sagte sie. In der Tat
Eine weitere Parität zwischen dem Hochleistungsfahren und dem Fliegen, die Millard und seine Ausbilder uns von Anfang an eingebläut haben: Halte deine Augen oben. Wie oft haben wir von Fluglehrern gehört, dass wir unsere Augen nach draußen richten sollen, vor allem, da immer mehr Piloten auf potenziell faszinierende Glascockpits umsteigen. Millard hat uns an diesem Wochenende nicht nur beigebracht, den Blick nach oben zu richten, sondern auch weit nach unten zu schauen, unsere Wendepunkte so früh wie möglich zu finden und unsere Linien auf der Strecke zu visualisieren. Was für eine großartige Gewohnheit, die man sich beim Fliegen aneignen sollte, besonders in der Flughafenumgebung. Wann will ich auf der Basis oder im Endanflug wenden? Wo ist mein anderer Verkehr? Wo möchte ich aufsetzen? Im Auto schauen Sie dorthin, wohin Ihre Hände das Auto lenken werden. Der Blick weit in eine Kurve oder weit die Straße hinunter, auch abseits der Rennstrecke und auf Landstraßen oder der Autobahn, zahlt sich in erhöhter Sicherheit und Reaktionszeit aus.
Apropos Reaktion: Zu Beginn der Schulung war ich etwas zögerlich und zaghaft bei der Eingabe der Steuerelemente und beim richtigen Bremsen. Aber nach ein paar Tagen auf der Strecke habe ich das Zögern überwunden, indem ich mehrmals von 130 auf 35 abgebremst habe, um die Kurve zu kriegen und nicht auf das Infield zu fahren, was auch immer nötig sein mag, um das Auto durch den Kurs zu lenken. Die Parität hier: Viele Piloten scheuen sich auch, in Flugzeugen die volle Kontrolle auszuüben.
Als ich an jenem ersten Morgen im Fahrerbesprechungsraum saß, ahnte ich, dass sich Fliegen und Sportfahren an der einen oder anderen Stelle kreuzen würden, aber ich hätte nie erwartet, dass sie so eng miteinander verbunden sein würden, wie sie es sind. Nach meinem Aufenthalt in der BMW M School bin ich nicht nur ein besserer Fahrer, sondern auch ein besserer Pilot geworden. Mehr dazu unter www.bmwusa.com.
Lycoming To The Max!
Fliegen mit Bill Stein
Der Betrieb eines Triebwerks während eines normalen Fluges mag einfach sein, aber was passiert, wenn ein Triebwerk bis an seine Grenzen belastet wird? Wir haben den Airshow-Piloten Bill Stein (www.billsteinairshows.com) gebeten, die Leistung des Lycoming IO-540 seiner Zivko Edge 540 zu analysieren, während er sich durch seine hochenergetische Kunstflugsequenz dreht und stürzt.
Sobald mich der Airboss in die Showbox ruft, drehe ich den Propellerregler nach vorne, bis ich 2.900 U/min anzeige. Rauch steigt auf und ich beginne einen Sturzflug aus 2.000 Fuß AGL, wobei ich so nah wie möglich an 300 mph herankomme. Als ich mich dem Deck nähere, beträgt mein erster Zug etwa 10 G, und nach acht vertikalen Rollen und einer Aufwärtsstrecke von 3.000 Fuß bin ich gestoppt und bereit für einen Hammerhead-Einstieg in eine messerscharfe Drehung. Ich stoße das Seitenruder an und schiebe den Steuerknüppel nach vorne. Damit beginnt das für mich und meinen aufgepumpten Lycoming AEIO-540 D4A5 unangenehmste Manöver der Sequenz. Ich kann meinen Kopf nicht sehr weit drehen, denn wenn ich das tue und mein Kopf am Körper bleibt, kann ich ihn nicht zurückdrehen, um das Cockpit zu sehen, bis ich mich vom Trudeln erholt habe. Stattdessen konzentriere ich mich auf den Höhenmesser und die Öldruckanzeige (ich kann gerade noch einen seitlichen Blick auf den heranrasenden Boden werfen). Fast sofort fällt der Öldruck von 70 auf 35 psi, und dann geht es langsam abwärts. Wenn ich mich auf 1.700 Fuß über Grund befinde oder der Öldruck unter 20 psi fällt, erhole ich mich von diesem Wahnsinn mit vollem rechten Seitenruder, neutralem Höhenruder und etwas linkem Querruder – plötzlich ist meine Edge 540 heftig herumgepeitscht und ich befinde mich in einer schönen, rollenden vertikalen Abwärtslinie, die wieder auf 250 mph beschleunigt. Wieder zurück auf dem Deck, ziehe ich geradeaus und werfe einen schnellen Blick auf die Motorinstrumente. Die Öltemperatur liegt bei etwa 210 Grad; die CHT-Werte haben 400 Grad überschritten (wegen des reduzierten Luftstroms bei dem vorherigen Manöver); der Öldruck liegt wieder in den hohen 60 psi; und ich verbrauche 100 LL bei etwa 38 gph. Es sind 45 Sekunden und eine Figur in meiner Show-Sequenz, also nehme ich mir einen Moment Zeit, um mich zu entspannen… 10 Minuten und 26 Figuren noch!
Im weiteren Verlauf der Sequenz stößt mein Motor auf eine Reihe von vorhersehbaren Herausforderungen. Ein flaches Trudeln verlangsamt den Motor auf 2.400 Umdrehungen pro Minute, und Öltemperatur und CHT steigen aufgrund des fehlenden Luftstroms durch die Motorhaube an. Meine Turmspirale endet mit einer aufrechten flachen Drehung, und der Motor wird wieder langsamer, aber der Öldruck fällt nicht ab. Viele Leute nehmen an, dass die End-zu-End-Tumbles die heftigsten Figuren sind, die ich fliege, aber im Cockpit ist es relativ ruhig und ich überschreite selten -2 G. Allerdings üben Tumbles eine enorme seitliche Belastung auf den Propeller und die Zelle aus, und der Motor bewegt sich erheblich. (Ich musste einmal eine Schraube zur Befestigung der Motorhaube versetzen, nachdem der Motor so weit nach links geschoben worden war, dass die Zähne des Anlasserrings nicht nur die Schraube zerfressen hatten, sondern auch nahe genug an die Motorhaube herangekommen waren, um auch die Mutterplatte zu zerstören.)
Von allen Figuren wird mir gesagt, dass die Kurbel bei Snap Rolls am stärksten belastet wird, und zwar durch die schnelle, gleichzeitige Änderung der Steigung und die Gierbewegung. Wenn der Steuerknüppel nach hinten gezogen und das Seitenruder betätigt wird, widersetzt sich der sich drehende Propeller (der an der Motorkurbel befestigt ist) gyroskopisch diesen Positionsänderungen. Snap Rolls sind immer ein Teil meiner Sequenz, aber sie sind auch großartige Füller, besonders auf vertikalen Linien, so dass ich normalerweise ein Dutzend oder so innere und äußere Snaps während einer Show einstreue.
Die meisten Piloten sorgen sich um die Schockkühlung; ich bin einer von ihnen, außer wenn ich auf einer Show fliege. Gegen Ende meiner Sequenz fliege ich einen inversen Tiefpass, mache einen äußeren halben Looping mit ein paar Umdrehungen einer Zentrifuge und parke dann das Flugzeug in der Luft für einen Harrier. Dabei habe ich meine bisher höchsten CHT-Werte erzielt. Beim Harrier hängt das Flugzeug in einem sehr hohen Winkel am Propeller, und es fühlt sich an, als würde ich versuchen, das Gleichgewicht zu halten, während ich auf einem Basketball stehe. Mit einem guten Setup kann das Flugzeug lange an einer Stelle geparkt bleiben – so lange, dass ich den größten Teil meiner Aufmerksamkeit der CHT widme und die Harrier verlasse, wenn die Temperaturen 430 bis 450 Grad erreichen.
Nur zwei Zahlen bleiben in meiner Sequenz nach der Harrier übrig, so dass ich oft mit einem sehr heißen Motor lande. Während des Trainings habe ich den Luxus, die Motortemperaturen langsam abkühlen zu lassen, bevor ich in die Platzrunde einfliege, aber Flugshows bedeuten Unterhaltung, also muss ich vor den Zuschauern so schnell wie möglich auf den Boden kommen, damit die Show weitergeht. Diese Art von Motormissbrauch erklärt meinen Plan, den Motor alle 500 bis 700 Stunden zu erneuern und zu überholen.
Während eines Auftritts werden mein Flugzeug und ich stark beansprucht. Aber das ist nur die Spitze des Eisbergs – weil ich jede Übung wie eine Flugshow behandle, wiederholt sich dieses Szenario mindestens 300 Mal pro Jahr. Ich bin froh, dass ich das beste Kunstflugzeug fliege, das gebaut wurde, ausgestattet mit dem besten Kunstflugmotor von Lycoming und dem besten Zündsystem von Unison. Ich werde oft gefragt, was das Riskanteste ist, was ich mit der Edge mache, und meine Antwort ist, dass ich von Ausstellung zu Ausstellung querfeldein fliege. Jedes Mal, wenn ich auf die Sierra Nevada oder die Rockies hinunterschaue und nur Bäume und Klippen ohne Landemöglichkeit sehe, denke ich an das Vertrauen und die Zuversicht, die ich in mein Flugzeug und vor allem in meinen Motor habe.