Vorlesung Flugplanung VW-VI642 Flugplanung und Flugbetrieb

Vorlesung Flugplanung VW-VI642 Flugplanung und Flugbetrieb

Einordnung der LV in das Studium (1) Bestandteil des Moduls VW-VI642 Flugplanung und Flugbetrieb Umfang von 1 SWS: 1 SWS Vorlesung, Mittwoch 09:20 Uhr im POT 151 1 SWS Übung, Mittwoch 11:10 Uhr im POT 151 Termine der Vorlesung & Übung 2016: 19. April 2017 14. Juni 2017 21. Juni 2017 12. Juli 2017 Folie 2

Einordnung der LV in das Studium (2) Webseite zur Vorlesung: http://www.ifl.tu-dresden.de/?dir=studium/vorlesungen/flugplanung Folien der Vorlesung dort als Download bereitgestellt Benutzer: Passwort: Bitte aktuelle Hinweise auf der Institutsseite beachten! Folie 3

Einordnung der LV in das Studium (3) Flugplanung baut auf den Inhalten der folgenden Lehrveranstaltungen auf: Flugmeteorologie (Modul 642-1) Flugleistung (Modul 644-2) Flugsicherung (Modul 641-1) Prüfung: Schriftlich zusammen mit Flugmeteorologie 90 Minuten Hilfsmittel: Zirkel & Taschenrechner Folie 4

Inhalt der Lehrveranstaltung 1. Grundlagen der Flugplanung (Großkreisberechnung, Höhenprofil, Minimum Time Track) 2. Flugsicherung 3. Operational Flight Plan 4. Beladung und Kräfte Folie 5

Vorlesung Flugplanung Ziele: Ablauf: Verständnis der wesentlichen Schritte des operationellen Flugplanungsprozesses einer Fluggesellschaft Anwendung des Basiswissens aus Flugleistungen/-eigenschaften, ATM und Flugmeteorologie Kurze Einführung in den jeweiligen Aufgabenteil, ggf. als Rekapitulation Selbstständiges Erarbeiten der Lösung zum Anwendungsbeispiel Folie 6

Grundlagen Flugplanung Folie 7

Übung (1) Daten & Hinweise zur Übung - Startflughafen: EDDF (Airport: Frankfurt) Koordinaten: N 50 01 59.90 E 8 34 13.64, Höhe: 111 m MSL - Zielflughafen: KJFK (Airport: New York, John F. Kennedy/US) Koordinaten: N 40 38 23.10 W 73 46 44.13, Höhe: 4 m MSL - Alternate: KEWR (Airport: New York, Newark/US) Koordinaten: N 40 41 33 W 74 10 7, Höhe: 6 m MSL - Entfernung von KJFK: 88 NM (gemäß ATS-Streckennetz) - Luftfahrzeugtyp: Boeing 747-400 Folie 8

Übung (2) Daten & Hinweise zur Übung - Geplante zu erwartende Nutzmasse: 30 t - Final Reserve (Holding): 3,55 t - Für Aspekte der Vorplanung (Auswahl der Altitude/FL) und der Alternate Flugplanung: - Average Fuel Flow (AVGE FF): 8,7 t/h (all engines) - Average Wind Component (AVGE WC): -21 kts (Headwind) Folie 9

Flugwegeplanung - Planung der Flugroute geht navigatorischem Flugplan voraus - Ziel: Weg des geringsten Zeitaufwandes zu finden - Kürzeste Distanz zwischen zwei Punkten auf der Erdoberfläche Orthodrome Großkreis - Umsetzung in der Praxis unrealistisch, aufgrund von: - Flugsicherungsbestimmung - Vorherrschende Wetterverhältnisse Besser: Weg des geringsten Zeitbedarfs Minimum Time Track (MTT) Folie 10

Aufgabenteil 1- Prüfung der Einsatzfähigkeit des A/C - Berechnen sie die Entfernung des Städtepaars (EDDF KJFK) basierend auf der Großkreisberechnung! - Konstruieren sie das Masse-Reichweiten-Diagramm für das Luftfahrzeug B744 und prüfen sie näherungsweise die Konformität mit den Missionsparametern (Entfernung Großkreis/ geschätzte Nutzmasse)! Folie 11

Aufgabenteil 1 Zur Erinnerung Navigatorisch wichtige Linien auf der Erdoberfläche: - Orthodrome (Großkreis): Kürzeste Entfernung zwischen zwei Punkten auf der Erdoberfläche, Linie der geringsten Krümmung und damit kürzester Flugweg, Großkreisebene schneidet immer den Erdmittelpunkt. Quelle: Navigation in der Zivilluftfahrt, W. Richter Folie 12

Aufgabenteil 1 Zur Erinnerung Navigatorisch wichtige Linien auf der Erdoberfläche: Vergleich zu Kleinkreis (blau): Kreise auf der Kugeloberfläche, die den Kugelmittelpunkt nicht schneiden Warum stellen diese nicht die kürzeste Verbindung dar? Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ac/small_ and_great_circles_3d.png Folie 13

Masse [t] Aufgabenteil 1 Zur Erinnerung nutzbar für additional fuel (bis MTOM) contigency fuel Nutzmasse dry operating mass take off mass (TOM) trip fuel (inkl. alternate, extra, finale reserve, additional fuel) A/C Parameter B744 MTOM: 394,6 t, DOM: 184,9 t MZFM: 246,1 t MLM: 285,8 t Max. Nutzmasse: 61,2 t, Nutzmasse: 30 t MFC: 173,4 t Max. RW mit MTOM und max. Nutzmasse: 5.800 NM Max. RW mit MTOM und MFC: 7.200 NM Max. RW (Überführungsflüge): 8.200 NM max. RW mit max. max. RW mit Über- TOM and max. max. TOM, max. führungs- Nutzmasse Fuel Capacity flüge und reduzierter 1 2 3 4 Nutzmasse Lehrveranstaltung Flugplanung, Sommersemester 2016 Reichweite (RW) [NM] Folie 14

Aufgabenteil 1 Lösung (1) Großkreisberechnung: Folie 15

400 350 Fakultät Verkehrswissenschaften, Institut für Luftfahrt und Logistik, Professur Technologie und Logistik des Luftverkehrs Nutzmasse Reichweiten Diagramm: 300 250 Mass [to] 200 150 100 50 1 2 3 4 Lehrveranstaltung 0 Flugplanung, Sommersemester 2016 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 Folie 16 Range [NM]

Aufgabenteil 2 Überschlägiges Vertikalprofil - Berechnen sie überschlägig (unter Nutzung der gegebenen Preplanning Charts) die folgenden Werte: - Alternate Fuel - Estimated Landing Mass am Zielflughafen (Final Reserve Fuel ist geg.) - Estimated Trip Fuel - Estimated Take off Mass! - Wählen sie die geeigneten Flugflächen (FL) und leiten sie den/die erforderlichen Step climbs (S/C) (in Masse (Gross Weight) und Flugzeit) ab! - Der Flug unterliegt dem LRC Verfahren. Folie 17

Aufgabenteil 2 Lösung (1) Alternate Fuel (aus Estimate Alternate Fuel Chart): Estimated Landing Mass am Zielflughafen: Folie 18

Aufgabenteil 2 Lösung (2) Estimated Trip Fuel (aus Estimate Flighttime and Trip Fuel Chart): Estimated Take off Mass (aus Estimate Flighttime and Trip Fuel Chart): Contingency Fuel: Flugzeit zum Alternate: Flugzeit zum Zielflughafen: Folie 19

Aufgabenteil 2 Lösung (3) Gewählte Flugflächen (aus Optimum and Maximum Altitude Chart): Step Climb(s) (aus Optimum and Maximum Altitude Chart): Folie 20

Aufgabenteil 3 Minimum Time Track (MTT) Konstruieren Sie den MTT! Nutzen Sie die entsprechenden Upper Wind and Temperature Charts (UWTC) für das passende Flight Level! C True Air Speed (TAS) A B Folie 21

Aufgabenteil 3 - MTT Allgemein - Ziel: Bei möglichst genauer vierdimensionaler Windvorhersage die Flugroute speziell für Langstreckenflüge mit der günstigsten Windkomponente berechnen - Bedeutet also, bei Flügen von Europa nach Amerika werden die Jet-Stream- Zonen umflogen, im umgekehrten Fall verkürzten sie die Flugzeit wesentlich, Vermeidung von Turbolenzzonen. - MTT wird in einer Wetterkarte zeichnerisch konstruiert oder mittels PC bestimmt - Praxis: Da Flugrouten meist über vorgegebene Wegpunkte verlaufen, wird diejenige Strecke gewählt, welche MTT am nächsten kommt Folie 22

Aufgabenteil 3 - Konstruktion des MTT (1) 1. Um Abflugsort einen Halbkreis schlagen mit dem Radius der Eigengeschwindigkeit (True Airspeed TAS) für die erste Flugstunde. Air Isochrone In erster Stunde ist der Steigflug einbegriffen, sodass TAS gemittelte TAS geringer ist als für die weiteren Flugstunden. 2. Um Windeinfluss zu berücksichtigen, auf dem Kreisbogen Windvektoren antragen, welche für den Flug von Startpunkt bis zu diesem Punkt zu erwarten sind. Verbinden der Endpunkte der Wegvektoren durch eine Kurve, erhält man die Standlinie für die erste Flugstunde = Ground Isochrone. Folie 23

Aufgabenteil 3 - Konstruktion des MTT (2) 3. Bestimmen der Ground Isochrone für die weiteren Flugstunden: (1) Senkrechte, welche neuen TAS entspricht, auf Ground Isochrone abtragen und Endpunkte miteinander verbinden. (2) An ausreichenden Punkten auf der vorherigen Ground Isochrone in Flugrichtung Kreisbögen mit der Eigengeschwindigkeit als Radius schlagen und um die Kreisbögen eine umhüllende Kurve legen. Standlinie für alle LFZ, die bei Windstille mit gleicher TAS von Ground Isochrone aus, senkrecht abfliegen Folie 24

Aufgabenteil 3 - Konstruktion des MTT (3) 4. Windvektoren für entsprechende Flugstrecke für die nächste Stunde bestimmen siehe 2. 5. Die Konstruktion dieser Ground Isochronen über den Zielflughafen hinaus, um auch die Ground Speed und die Flugzeit für den letzten Flugabschnitt bestimmen zu können. 6. Vom Bestimmungsflughafen trägt man Windvektor luvwärts, der der gemittelten Ground Isochrone zum Zielort entspricht = Air Position 7. Von Air Position Lot auf letzte Ground Isochrone fällen Verbinden des Lotfußpunktes auf Ground Isochrone mit Zielflughafen = Letzter Abschnitt MTT Folie 25

Aufgabenteil 3 - Konstruktion des MTT (4) 8. Von dem aus 7. ermittelten Punkt auf letzter Ground Isochrone wird in gleicher Weise der Abschnitt des zeitlich kürzesten Flugweges zwischen letzter und vorletzter Ground Isochrone Durchführung bis zum Erreichen der ersten Ground Isochrone. 9. Punkt auf erster Ground Isochrone mit Abflughafen. Folie 26

Aufgabenteil 3 - Lösung TAS für die erste Flugstunde: 478 kt TAS ab 2. Flugstunde: 507 kt MTT-Konstruktion in entsprechenden Karten!!! Folie 27