Leistungsvergleich von Schleppflugzeugen

Die Frage welches Motorflugzeug wie gut als Schleppflugzeug geeignet ist, hat in der Vergangenheit wohl schon jeden Segelflugverein beschäftigt. Unter Pilotenkreisen existieren zudem viele verschiedene Meinungen zu den Schleppleistungen und -Eigenschaften der unterschiedlichen Motorflugzeuge. Bei den Flugleistungen und Flugeigenschaften der Segelflugzeuge hat die Idaflieg mit der Flugleistungsvermessung und dem Zachern bereits gute und erprobte Messverfahren im Einsatz. Dieses Sondermessprojekt hat nun das Ziel ein Verfahren für die Flugleistungsvermessung von F-Schlepps zu untersuchen.

F-Schlepps bei aufgehender Sonne in ruhiger Luft mit der G109B der TU Darmstadt und dem Discus 2c DLR .

Um den Aufwand möglichst gering zu halten, wird zunächst versucht ohne Einrüstung von Messtechnik in die Motorflugzeuge auszukommen. Als Messplattform dient hierbei der Discus2c des DLR. Die in das Segelflugzeug integrierte Messtechnik wird unter anderem zur Flugleistungsvermessung der Segelflugzeuge genutzt und schreibt die wesentlichen aerodynamischen relevanten Drücke, Temperatur, Feuchte, GPS-Positionen und Beschleunigungen mit. Der Motorflugzeugpilot dokumentiert während des Fluges die Motoreinstellungen, sodass nachher mithilfe der Motorenhandbücher die Motorleistung abgeschätzt werden kann. Zudem werden beide Flugzeuge vor dem Start gewogen, das Motorflugzeug zusätzlich noch einmal nach der Landung, so werden die Flugmassen, Schwerpunktlagen und der Treibstoffverbrauch aufgenommen.

Die offenen Fragen des Sondermessprojektes sind nun inwieweit sich die beiden Flugzeuge in der Luft gegenseitig beeinflussen und wie genau die Handbuchwerte für Motor und Propeller mit der Realität übereinstimmen. Für die Beantwortung der ersten Frage war auf dem Sommertreffen 2019 eine  Grob G109B der Universität Darmstadt in Stendal. Diese G109B verfügt neben einer Schleppkupplung über eine Messanlage mit der aerodynamische Daten aufgenommen werden. Somit können die ungestörte Anströmung der G109B mit den Messdaten der gestörten Anströmung des Discus2c verglichen werden und eventuell unter Zuhilfenahme von Simulationen die Abweichung der Messdaten des Discus2c bestimmt werden. 

Messonden an der G109b. Die aufgenommenen Daten lassen sich mit denen aus dem Discus vergleichen.

Die Messungen wurden in den morgendlichen Flugbetrieb zur Flugleistungsvermessung integriert. Da das zu vermessende Motorflugzeug direkt nach dem Schlepp absteigen muss, um gewogen zu werden, musste die Reihenfolge der Motorflugzeuge vertauscht werden. So startet das zu vermessende Segelflugzeug hinter dem Verbandsleiter als erster Schleppzug und das zu vermessende Motorflugzeug folgt mit dem Discus2c DLR an zweiter Stelle. Während des Schlepps muss der Pilot des zu vermessenden Motorflugzeuges nun für 60 Sekunden lange Messabschnitte eine vorher festgelegte Geschwindigkeit möglichst präzise fliegen. Dabei wird sich auch an die im Flughandbuch definierten Grenzen herangetastet. Zudem darf der Messverband sich nicht zu weit voneinander und vom Flugplatz entfernen. Hierbei und bei der Luftraumbeobachtung hilft der Verbandsleiter im Motorflugzeug des vorderen Schleppzuges. So wurden dieses Jahr Messflüge mit der G109B, der DR300 und der DR400 durchgeführt. Ein Messflug mit der Mü30 „Schlacro“ kam aufgrund eines Fehlers in der Messanlage nicht mehr zustande.

Zur Auswertung der Flüge wird ein Leistungsgleichgewicht erstellt. Die Steigleistung des Schleppverbandes ist gleich der Vortriebsleistung des Propellers minus der aerodynamischen Verlustleistung des Segelflugzeuges und des Motorflugzeuges. Bestimmt werden soll die aerodynamische Verlustleistung des Motorflugzeuges in Form einer Sinken-über-Fluggeschwindigkeit-Polare wie sie bei Segelflugzeugen üblicherweise im Flughandbuch zu finden ist. 

Die Steigwerte des Messverbands, aufgetragen über verschiedenen Schleppgeschwindigkeiten. Durch die Auswertung können F-Schlepps und Umlaufzeiten optimiert werden.

Sollte das Verfahren funktionieren, könnten nicht nur verschiedene Motorflugzeuge in ihren Schleppleistungen miteinander verglichen werden. Es könnte auch versucht werden die Sinkpolare eines Motorflugzeuges mit der Sinkpolare eines Segelflugzeuges zu kombinieren, um die Geschwindigkeit des geringsten Sinkens des Schleppverbandes zu finden. So könnte jeder einzelne F-Schlepp im Breitensport optimiert werden, um schneller bessere Schlepphöhen zu generien. Es würden Treibstoff und Kosten gespart sowie die Umwelt des Flugplatzes durch weniger Lärm und Abgase belastet.