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wahrscheinlich Tragheitsnavigationssysteme befinden, die u. a. die fiir die Startiiberwachung notwendige Horizontalbeschleunigung zwecks Weiterverarbeitung zu Navigationsdaten (Geschwindigkeit, Weg) messen. Das konzipierte dynamische Startiiberwachungssystem kann weiterhin als eine wichtige V orstufe zum automatischen Start angesehen werden. Da in Zukunft neben der automatischen Allwetterlandung auch an eine automatische Durchfiihrung des Startvorganges gedacht werden wird, gewinnt diese Tatsache besonders an Bedeutung. Das Startiiberwachungssystem liefert laufend den fiir die automatische Durchfiihrung des Starts wichtigen voraussichtlichen Entscheidungspunkt, der auch hier das Entscheidungskriterium fiir Startabbruch oder Startfortsetzung darstellt. Die Bedeutung, die den Startiiberwachungssystemen im Hinblick auf die steigende Auslas tung der Flugzeuge (Erreichen der Leistungsgrenzen), den zu erwartenden Einsatz von GroBraumtransportern und Uberschall-VerkehrsRugzeugen sowie hinsichtlich des automatischen Starts zukommt, lieB es gerechtfertigt erscheinen, dies en Problemkreis in der vorliegenden Untersuchung einer eingehenden Betrachtung zu unterziehen.
Verzeichnis der Abkurzungen, Formelzeichen, MaBeinheiten und Fachausdrucke
(Deutsch-Englisch)
Abkiirzungen
CAM Civil Aeronautics Manual (Zi vil-Luftfahrthandbuch)
CAR Civil Air Regulations (Lufttiichtigkeitsvorschriften)
EPR Engine Pressure Ratio (Verhaltnis von Gesamtdruck nach Turbine zu Gesamtdruck vor Verdichter)
FAA Federal Aviation Administration (Abteilung des amerikanischen Verkehrsministeriums)
lAS Indicated Air Speed (vom Fahrtmesser angezeigte Geschwindigkeit)
NACA National Advisory Committee for Aeronautics (Nationales Luftfahrt -Beratungskomitee)
NASA National Aeronautics and Space Administration (Luft- und Raumfahrtbehorde der USA)
OAT Outside Air Temperature (statische Temperatur der freien Luft)
QFE Luftdruck in FlugplatzhOhe
SR Special Regulations (Spezielle Luftfahrtregeln im Zivil-Luftfahrthandbuch)
TWA Trans World Airlines (amerikanische Luftverkehrsgesellschaft)
TCA Trans-Canada Air Lines (kanadische Luftver kehrsgesellschaft)
68
F ormelzeichen
A
1
a
b
C
C1
C2
CA
CAabh
Cw Llcw
Llcws
F
G
g m
n p
p q R 5
50
s
t
to
t*
Auftrieb
Konstante in der Bewegungsgleichung
Beschleunigung
momentane Beschleunigung
Beschleunigung im zukunftigen Zeitpunkt t* SchubverlustkoefEzient
SchubverlustkoefEzient (lineares Glied)
SchubverlustkoefEzient (quadratisches Glied)
Auftriebsbeiwert wah rend des Startanlaufes
Auftriebsbeiwert beim Abheben
Widerstandsbeiwert wah rend des Startanlaufes
zusatzlicher schadlicher Widerstand
zusatzlicher schadlicher Widerstand infolge Seitenruderausschlag
Flugelflache
Startgewicht
Erdbeschleunigung
Masse
Zahl der vorhandenen Triebwerke
Kraft
Konstante in der Bewegungsgleichung
Staudruck
Rollreibung
Nettoschub
Netto-Standschub
vorbestimmter Soll-Rollweg
yom Rechner vorhergesagter Rollweg bis zum Erreichen
der Entscheidungsgeschwindigkeit
vorbestimmter Soll-Rollweg fur zulassiges Startgewicht
vorbestimmter Soll-Rollweg fUr aktuelles Startgewicht
bis zum zukunftigen Zeitpunkt t* zuruckgelegter Rollweg
bis zum Abheben benotigter Rollweg
zuruckgelegter Rollweg
Soll-Rollweg
Rollwegabschnitt
unbestimmter Zeitpunkt
Zeitpunkt des Beginns
zukunftiger Zeitpunkt
gegenwartiger Zeitpunkt
Bezugsspannung
69
u Konstante in der Bewegungsgleichung
v Geschwindigkeit
VI Entscheidungsgeschwindigkeit
VI B ausgeglichene Entscheidungsgeschwindigkeit
Vimax Entscheidungsgeschwindigkeit fur zulassiges Startgewicht
Vimin Entscheidungsgeschwindigkeit fUr aktuelles Startgewicht
V2 sichere Steiggeschwindigkeit
v* Geschwindigkeit im zukunftigen Zeitpunkt t* Vabh Abhebegeschwindigkeit
Ve Eigengeschwindigkeit
veist momentane Eigengeschwindigkeit
Vg ist momentane Grundgeschwindigkeit
Vist momentane Geschwindigkeit
VLOF Abhebegeschwindigkeit (lift off speed)
Vm mittlere Geschwindigkeit
VMCG Mindestgeschwindigkeit fUr Steuerbarkeit am Boden (Minimum control speed-ground)
VR Anstellgeschwindigkeit (Rotation speed)
Vv vorgegebene Geschwindigkeit
Vw Windgeschwindigkeit
L1v Geschwindigkeitsdifferenz
W Widerstand
X AblaufgroBe
x Ableitung des Weges nach der Zeit (Geschwindigkeit)
x zweite Ableitung des Weges nach der Zeit (Beschleunigung)
x MaBstabsfaktor (Maximalwert der Geschwindigkeit)
x MaBstabsfaktor (Maximalwert des Weges)
Y OberwachungsgroBe
Yist Istwert der OberwachungsgroBe
YsOll Sollwert der OberwachungsgroBe
Z Zahl der arbeitenden Triebwerke
(J Widerstandskoeffizient
{} Neigungswinkel
p, Rollreibungsbeiwert
p,* Beiwert
~ effektive Triebwerkszahl
e Dichte
i Zeitdifferenz
i R Rechendauer
q; Startbahnneigung
70
Ma3einheiten
ft Feet (1 FuB = 0,305 m)
kt Knot (1 Knoten = 1 SeemeilejStunde)
N Newton (1 Newton = 1 k~2m), 1 daN = 10 N
in Inch (1 Zoll = 2,54 cm)
Fachausdrticke
(Deutsch-Englisch)
Abbremsstrecke accelerate-stop distance available Abhebegeschwindigkeit lift-off speed angezeigte Geschwindigkeit indicated airspeed (lAS) Aufrichtgeschwindigkeit rotation speed ausgeglichene Entscheidungsgeschwindigkeit balanced decision speed oder
Beschleunigungs-A b brems-Strecke Beschleunigungs-Weiterstart- Strecke Bremsfreigabepunkt effektive Startstrecke effektive Startstrecke flir vier Triebwerke Entscheidungsgeschwindigkeit (VI) Flughafendruckhohe Hindernisfreiflache hochstzulassiges Startgewicht Lufttemperatur
balanced engine failure speed accelerate stop distance accelerate go distance break release point effective take-off distance effective 4-engine take-off distance decision speed airport pressure altitude clearway max. take-off weight outside air temperature
Mindestgeschwindigkeit minimum control speed-ground (VMCG)
flir Steuerbarkeit am Boden sichere Startgeschwindigkeit Startanlauf Startbahnlange Start -Flugweg Start mit Wassereinspritzung Start ohne Wassereinspritzung Startpunkt Steigstrecke Stoppflache Umwandlungsnomogramm verfligbare Startbahnlange Wetterberatung Windkomponente zulassiges Startgewicht
take-off safety speed take-off run runway length available take-off flight path Water ejection (WET)
(DRY) starting point flare-up distance stopway field length conversion runway length available meteorological service reported wind component operational take-off weight
71
Verzeichnis der Abbildungen
Abb.1
Abb.2
Abb.3
Abb.4
Abb.5
Abb.6
Abb.7
Abb.8
Abb.9 Abb.10 Abb. 11 Abb.12
Abb.13
Abb.14
Abb.15
Abb.16
72
Start- und Steigflugsegmente eines Strahlverkehrsflugzeuges nach Unterlagen der Firma Boeing [18] .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11 Erlauterung von Startbegriffen und Startsituationen im Geschwindigkeits-Weg-Diagramm ..................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 13 Bestimmung des zulassigen Startgewichtes unter Berlicksichtigung von Startbahnlange, Windkomponente, Startbahnneigung, Anti-Blockiereinrichtung, Lufttemperatur und Druckhohe - dargestellt am Beispiel des Strahlverkehrsflugzeuges Boeing 707-430 (nach Deutsche Lufthansa AG, Flughandbuch TFV Boeing 707-430, Index 4.2.6) ........................................... 15 Bestimmung der Entscheidungsgeschwindigkeit VI unter Berlicksichtigung von Lufttemperatur, Druckhohe, Enteisungsanlage, Kraftstofftemperatur, zulassigem Startgewicht, Windkomponente und Startbahnneigung - dargestellt am Beispiel des Strahlverkehrsflugzeuges Boeing 707-430 (nach Deutsche Lufthansa AG, Flughandbuch TFV Boeing 707-430, Index 4.2.8) . . . . . . . . . . . . . .. 16 Bestimmung der effektiven Startstrecke (4 Triebwerke) unter Berlicksichtigung von verfligbarer Startbahnlange, Hindernisfreiflache, Startbahnneigung, Windkomponente und Anzahl der arbeitenden Turbokompressoren - dargestellt am Beispiel des Strahlverkehrsflugzeuges Boeing 707-300 B (nach Boeing Airplane Flight Manual, Section IV, Page 49) .................................... 17 Bestimmung der effektiven Startstrecke (3 Triebwerke) unter Berticksichtigung von verftigbarer Startbahnlange, Hindernisfreiflache, Startbahnneigung, Windkomponente, Abbremsstrecke, Anti-Blockiereinrichtung und Anzahl der arbeitenden Turbokompressoren - dargestellt am Beispiel des Strahlverkehrsflugzeuges Boeing 707-300 B (nach Boeing Airplane Flight Manual, Section IV, Page 50) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18 Bestimmung des zulassigen Startgewichtes unter Berlicksichtigung von effektiver Startstrecke, Lufttemperatur und Druckhohe - dargestellt am Beispiel des Strahlverkehrsflugzeuges Boeing 707-300 B (nach Boeing Airplane Flight Manual, Section I, Page 24 [kg]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18 Bestimmung der Entscheidungsgeschwindigkeit VI unter Berlicksichtigung von Lufttemperatur, Druckhohe, zulassigem Startgewicht und Geschwindigkcits-
verhaltnis ~ - dargesteUt am Beispiel des Strahlverkehrsflugzeuges Boeing VI B
707-300 B (nach Boeing Airplane Flight Manual, Section IV, Page 52 [kg]) .. 19 Blockschaltbild eines Momentanwert-Dberwachungssystems ......... 22 Blockschaltbild eines statischen V orhersagerechners ....................... 26 Die am Flugzeug wah rend des Startanlaufes angreifenden Krafte . . . . . . . . . . .. 29 Der Triebwerksschub als Funktion der Eigengeschwindigkeit, der Temperatur und des Druckes ..................................................... 30 Die RoUgeschwindigkeit als Funktion der Rollzeit - dargesteUt am Beispiel des Strahlverkehrsflugzeuges Boeing 707-400 ................................ 34 Die von verschiedenen Flugzeugtypen benotigte StartroUstrecke in Abhangig-keit von der Schneematschhohe (QueUe: H. Hmw, Der Einflul3 von Schneematsch auf die Startstrecken von Flugzeugen. DFL-Bericht Nr. 188, Braun-schweig 1962) ........................................................ 38 Der Beiwert ,u* in Abhangigkeit von der Schneematschhbhe (QueUe: H. HERB, Der Einflul3 von Schneematsch auf die Startstrecken von Flugzeugen. D FL-Bericht Nr. 188, Braunschweig 1962) .................................... 39 Die Abhangigkeit der benotigten Startbahnlange von auf der Startbahn befindlichem Schneematsch (QueUe: Deutsche Lufthansa AG, Technische Flugdienstvorschrift TFV Boeing 727, Index 4.2.9) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40
Abb. 17 Die Rollgeschwindigkeit in Abhangigkeit vom Rollweg bei verschiedenen Startgewichten ....................................................... 42
Abb. 18 Die Rollgeschwindigkeit in Abhangigkeit vom Rollweg bei verschiedenen Startbahnneigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43
Abb. 19 Die Rollgeschwindigkeit in Abhangigkeit vom Rollweg bei verschiedenen Roll-reibungswerten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43
Abb.20 Die Rollgeschwindigkeit in Abhangigkeit vom Rollweg bei verschiedenen Druckhahen ......................................................... 44
Abb. 21 Die Rollgeschwindigkeit in Abhangigkeit vom Rollweg bei verschiedenen Luft-
Abb.22 Abb.23
Abb.24
Abb.25
Abb.26
Abb.27
Abb.28 Abb.29 Abb.30 Abb.31
Abb.32
Abb.33
temperaturen ........................................................ . Funktionsprinzip des dynamischen Startuberwachungssystems ............. . Rollgeschwindigkeit und Rollweg als Entscheidungskriterium fur die vom Startrechner zu wahlenden BezugsgraBen Vlmin und Vlmax ................. .
Arbeitsprinzip des dynamischen Startuberwachungssystems - dargestellt im Geschwindigkeits-Weg-Diagramm (ohne Schubabfall) .................... . Arbeitsprinzip des dynamischen Startuberwachungssystems - dargestellt im Geschwindigkeits-Weg-Diagramm (mit Schubabfall) ...................... . Anzeige der bei einer dynamischen Startuberwachung benatigten InformationsgraBen (Entwurf des Instituts fur Flugfuhrung und Luftverkehr der Techni-schen Universitat Berlin) .............................................. . Die Darstellung verschiedener Startsituationen auf dem konzipierten Anzeige-gerat ............................................................... . Blockschaltbild zur Simulation des Startvorganges und der Startuberwachung Rechenschaltung zur Simulation des aktuellen Flugzeuges ................. . Rechenschaltung zur Simulation des dynamischen Startuberwachungssystems Der Abgleich der Simulationskomponenten Flugzeug und Startrechner - dar-gestellt im Geschwindigkeits-Weg-Diagramm ............................ . Das Verhalten des dynamischen Startrechners bei ungunstigen Startbedingungen - dargestellt im Geschwindigkeits-Weg-Diagramm ....................... . Das Verhalten des dynamischen Startrechners bei gunstigen Startbedingungen -dargestellt im Geschwindigkeits-Weg-Diagramm ......................... .
Verzeichnis der Tabellen
44 52
53
54
54
56
57 57 59 60
61
63
63
Tab. 1 Ablauf- und OberwachungsgraBen von Momentanwert-Oberwachungssystemen 23 Tab. 2 Ablauf-, OberwachungsgraBen und MeBwertgeber der von den Firmen A vien,
Doman, Honeywell, Kollsman und Sperry sowie dem National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) vorgeschlagenen Startuberwachungsgerate . . . .. 25
Tab.3 Der Nettostandschub »50« des Triebwerkes Conway MK 508 (u. a. installiert im Flugzeugtyp Boeing 707-400) in Abhangigkeit von Temperatur und Druckhahe 45
Tab. 4 Der Schubverlustkoeffizient »c« des Triebwerkes Conway MK 508 Cu. a. installiert im Flugzeugtyp Boeing 707-400) in Abhangigkeit von Lufttemperatur und Druckhahe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 45
Tab. 5 Der bis zum Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit benatigte Rollweg in Abhangigkeit von den Startbedingungen .......................... . . . . . . .. 47
Tab. 6 Die Entscheidungsgeschwindigkeit »Vl « und der Soll-Rollweg »Sl « in Abhangig-keit von Druckhahe, Lufttemperatur und Startgewicht - dargestellt am Beispiel des Strahlverkehrsflugzeuges Boeing 707-430 .............................. 66
73
Literaturverzeichnis
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76
Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Westfalen
Herausgegeben im Auftrage des Ministerprasidenten Heinz Kuhn von Staatssekretar Professor Dr. h. c. Dr. E. h. Leo Brandt
Sachgruppenverzeichnis
Acetylen· SchweiBtechnik Acetylene • Welding gracitice Acetylene· Technique du soudage Acetileno . Tecnica de la soldadura AI\eTIIJIen II TeXHIIKa CBapKII
Arbeitswissenschaft Labor science Science du travail Trabajo cientlfico BoupocbI TpYi\OBOro upOI\eCca
Bau . Steine . Erden Constructure • Construction material . Soil research Construction· Materiaux de construction· Recherche souterraine La construcci6n • Materiales de construcci6n Reconocimiento del suelo CTpOIITeJIbCTBO H CTpOHTeJIbHble Ma TepHa;l'"
Bergbau Mining Exploitation des mines Mineda ropnoe i\eJIO
Biologie Biology Biologie Biologia BlIoJIorlIJl
Chemie Chemistry Chimi. Quimica XIIMIIJl
Druck· Farbe . Papier . Photographie Printing· Color· Paper· Photography Imprimerie . Couleur . Papier· Photographie Artes graficas . Color· Papel . Fotografia TIIIIOrpaq,IIH • KpaClm • BYMara • <t>oTorpaq,IlH
Eisenverarbeitende Industrie Metal working industry Industrie du fer Industria del hierro MeTaJIJIOotipaooTblBalOll(aH UpOMbllllJIeUlIOCTh
Elektrotechnik . Optik E1ectrotechnology • Optics Electrotechnique . Optique Electrotecnica . Optica 3JIeKTpOTexlllIKa II OUTIIKa
Energiewirtschaft Power economy Energie Energia 3HepreTHQeCKOe X03JlHCTBO
Fahrzeugbau . Gasmotoren Vehicle construction • Engines Construction de vehicules • Moteurs Construcci6n de vehiculos • Motores IIpoH3Boi\CTBO TpanCllopTHbiX • Cpei\CTB
Fertigung Fabrication Fabrication Fabricaci6n IIPOII3BOi\CTBO
Funktechnik . Astronomie Radio engineering· Astronomy Radiotechnique Astronomie Radiotecnica • Astronomia Pai\IIOTeXHHKa II aCTpOHOMHJl
Gaswirtschaft Gas economy Gaz Gas ra30Boe XO:-JJIl1CTBO
Holzbearbeitung Wood working Travail du bois Trabajo de la madera ,L\epeBoo6pa6oTKa
Hiittenwesen . Werkstoffkunde Metallurgy· Materials research Metallurgic· Matcriaux Metalurgia . Materiales MeTaJIJIyprHflll MaTepHa.TIOBe,lJ;eHlle
Kunststoffe Plastics Plastiques Plasticos I iJIaCTMaCChI
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Luftreinhaltung Air-cleaning Purification de l' air Purificaci6n del aire o 411l1reHlIe B031\yxa
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