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Mit der Cessna über San Francisco, Kalifornien/USA

Motorflugzeuge fliegen, wie jedes andere Flugzeug auch, durch Luft, die das Tragflügelprofil umströmt und dadurch Auftrieb erzeugt. Diese Luftströmung kommt duch die Vorwärtsbewegung des Flugzeugs zustande ("Fahrtwind"). Die Vorwärtsbewegung wird durch den Motor und den Propeller erzeugt, ähnlich wie bei einem Schiff. Um beim Start genug Vorwärtsgeschwindigkeit aufzubauen (und damit genug Auftrieb), muss das Flugzeug auf einer Startbahn Anlauf nehmen. Bei der Landung muss die Vorwärtsgeschwindigkeit auf der Landebahn wieder abgebremst werden. Flugzeuge haben also eine Mindestgeschwindigkeit, unterhalb derer sie nicht mehr flugfähig sind. Die nötige Länge der Start- und Landebahn hängt vom Gewicht des Flugzeugs, von der Motorleistung, vom Bahnbelag (Gras/Asphalt), vom Wind und von einigen anderen Faktoren ab. Große Flugzeuge brauchen im allgemeinen eine längere Start- und Landebahn als Kleine.

Wie weit kann man fliegen?

Eine Boeing 747 im Anflug auf Los Angeles, Kalifornien/USA

Das hängt von mehreren Faktoren ab. Natürlich ist die Kraftstoffmenge an Bord wichtig. Da in größeren Höhen die Luftdichte geringer ist, hat ein Flugzeug hier einen geringeren Luftwiderstand. Daraus ergibt sich ein geringerer Kraftstoffverbrauch und eine höhere Geschwindigkeit als in niedrigen Höhen. Außerdem hängt der Kraftstoffverbrauch noch von der Fluggeschwindigkeit, dem Gewicht des Flugzeugs, und einigen anderen Dingen ab.

Eine viersitzige Cessna 172 zum Beispiel, kann mit einer Tankfüllung über 1000 km weit fliegen und eine Reisegeschwidigkeit von bis zu 225 km/h erreichen. Hat sie einen verstellbaren Propeller und ein einziehbares Fahrwerk, kann es noch mehr sein. Natürlich gibt es auch Flugzeuge, die noch größere Entfernungen und Geschwindigkeiten erreichen.

Wie hoch kann man fliegen?

14.500 ft/4400 m mit der Cessna in der kalifornischen Thermik

Die Höhe, die ein Motorflugzeug aus eigener Kraft erreichen kann ist durch die Luftdichte und die Motorleistung begrenzt. Je höher man fliegt, desto geringer wird die Luftdichte und desto weniger Sauerstoff steht dem Motor zur Verbrennung zur Verfügung. Irgendwann geht ihm einfach die Luft aus. Durch Turbolader kann man diesen Effekt etwas hinauszögern, sehr große Höhen erreichen aber nur Flugzeuge mit Düsentriebwerken.

Die Cessna 172 unseres Vereins fliegt aus eigener Kraft etwa 13.000 ft/3950 m hoch. Unter Zuhilfenahme der Thermik (wenn sie denn so hoch geht) und mit etwas Geschick geht es jedoch auch noch etwas höher.

Wo darf man fliegen?

Mit der Cessna 172 über dem Los Angeles International Airport, Kalifornien/USA

Prinzipiell darf überall geflogen werden. Der Luftraum ist allerdings in verschiedene Kategorien eingeteilt, von denen einige nur unter bestimmten Bedingungen oder mit einer Freigabe durchflogen werden dürfen. Auch Landesgrenzen sind normalerweise kein Hindernis bei einem Streckenflug, sofern man die Berechtigung zum Funken in Englisch hat (BZF I oder AZF).

Was passiert, wenn der Motor ausfällt?

Jedes Flugzeug, sogar ein Hubschrauber, fliegt auch ohne Motor. Es wird dann sozusagen zu einem Segelflugzeug. Der Unterschied zu einem richtigen Segelflugzeug ist dann allerdings die Gleitzahl und die Geschwindigkeit. Segelflugzeuge gleiten aus 1000 m Höhe etwa 30 km weit, Motorflugzeuge (wie unsere Cessna) nur etwa 10 km. Man sinkt schneller und muss schneller ein geeignetes Landefeld finden. Solche Notlandungen nach Motorausfällen werden in der Ausbildung geübt und müssen in der praktischen Prüfung dem Prüfer vorgeführt werden.

Woraus besteht ein Motorflugzeug?

Wie Segelflugzeuge auch, können Motorflugzeuge in Holzbauweise, Gemischtbauweise, Kunststoff- oder Metallbauweise hergestellt sein.

Das Cockpit der DR-400

In Holzbauweise hergestellte Flugzeuge haben einen Rumpf sowie Tragflächen aus Holz. Dabei sind Rumpf und Tragflächen meist nur ein Holzgerippe, das mit Stoff bespannt wird, um Gewicht zu sparen. Unsere Schleppmaschine, eine DR-400, ist in dieser Art gebaut.

Flugzeuge in Gemischtbauweise haben meistens einen Stahlrohrrumpf und Tragflächen aus Holz. Auch hier sind Rumpf und Tragflächen üblicherweise mit Stoff bespannt.

Die meisten Motorflugzeuge werden in Metallbauweise hergestellt. Sie Bestehen aus einem Metallgerippe, welches mit dünnem Aluminiumblech beplankt ist. Die verschiedenen Metallteile werden meist durch Nieten zusammengehalten. Ein solches Flugzeug ist zum Beispiel unsere Cessna 172.

Kleinere, meist zweisitzige Motorflugzeuge werden heute auch oft aus Kunststoffen wie Kohlefaser- und Glasfaserverbundwerkstoffen hergestellt. Der Rumpf und die Tragflächen eines Kuststoffflugzeugs werden nicht mehr mit Stoff bespannt oder beplankt, sondern bestehen vollständig aus GfK oder KfK.

Was für ein Motor ist in einem Motorflugzeug?

Motoren von Flugzeugen sind auf hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit ausgelegt. Außerdem müssen Flugmotoren unter speziellen Bedingungen (unterschiedlichen Luftdichten, Vereisungsgefahr, hoher Dauerleistung) zuverlässig laufen. Im Vergleich zu Motoren in Autos sind deshalb einige Unterschiede festzustellen.

Mit der Cessna 172 über Las Vegas, Nevada/USA

Die Zündanlage ist keine Batteriezündung, sondern eine Magnetzündung. Die elektrische Spannung zum Erzeugen des Zündfunken wird durch elektrische Magnete durch die Motordrehung erzeugt. Somit ist die Zündung vollständig unabhängig von der Bordelektrik des Flugzeugs. Die dazu notwendigen Zündmagnete sind doppelt ausgeführt. Jeder Zylinder hat außerdem zwei Zündkerzen, die jeweils von einem Magneten angesteuert werden. Das Zündsystem ist dadurch vollständig redundant.

Der Kraftstoff für Kolbenmotoren in Flugzeugen ist nicht Kerosin (das wird nur für Jettriebwerke verwendet), sondern ähnlich wie Super-Kraftstoff für Autos. Er besitzt einige Zusätze, die für eine saubere Verbrennung unter den erforderlichen Bedingungen sorgen. Entgegen der landläufigen Meinung ist Flugbenzin übrigens nicht steuerfrei. Steuerfreiheit gibt es nur für den Jet-Kraftstoff (Kerosin) in der gewerblichen Luftfahrt. Ein Liter Flugbenzin (AVGAS, Aviation Gasoline) kostet zur Zeit über 2,40 €!

Auf dem Las Vegas International Airport, Nevada/USA

Da die Luftdichte mit der Höhe abnimmt, muss mit zunehmender Höhe auch die Kraftstoffzufuhr entsprechend reduziert werden, um das Mischungsverhältnis zwischen Kraftstoff und Luft zu halten. Ansonsten würde das Gemisch verfetten, was zu reduzierter Motorleistung und erhöhtem Kraftstoffverbrauch führte.

Um ein Vereisen des Vergasers bei geringen Motorleistungen zu verhindern, gibt es eine Vergaservorwärmung. Mit ihr leitet man an der Auspuffanlage vorgewärmte Luft in den Vergaser, die eventuelles Eis verdunstet oder garnicht erst entstehen lässt. Flugzeuge mit Kraftstoffeinspritzung brauchen das natürlich nicht.

Um die Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen, sind an der Flugzeugzelle wie auch am Motor in festgelegten Zeitintervallen (meist alle 50 Flugstunden) Kontrollen vorgeschrieben. Je nach Kontrolle wird das Flugzeug dabei Teilweise zerlegt und bestimmte Teile überprüft und/oder ausgewechselt. Der Motor und der Propeller müssen nach Ablauf einer bestimmten Flugzeit Komplett gewechselt oder überholt werden.

Welche Arten von Motorflugzeugen gibt es?

Im Anflug auf den Van Nuys Airport, Kalifornien/USA

Die Lizenz für Privatpiloten (Flugzeug) nach JAR-FCL (siehe auch unter Ausbildung) berechtigt zum Führen von Flugzeugen, für die man eine Musterberechtigung hat. Normalerweise erwirbt man die Musterberechtigung für einmotorige, kolbenmotorgetriebene Landflugzeuge mit einem maximalen Fluggewicht von bis zu zwei Tonnen. Von Vereinen betriebene Flugzeuge wie eine Cessna 172 oder Piper 28 wiegen ungefähr eine Tonne und sind normalerweise mit allem ausgerüstet, was der Streckenflieger benötigt. Sprechfunkgeräte, Funknavigationsgeräte und Sekundärradarantwortgerät (Transponder) sind Standard. Viele Vereine betreiben auch Flugzeuge, die neben dem Reiseflug auch zum Schleppen von Segelflugzeugen verwendet werden können. Wie Autos, Surfbretter oder Schuhe kann man aber auch Flugzeuge für verschiedene Zwecke optimieren.

Das einsitzige Kunstflugzeug Zlin 50

Flugzeuge die für einen schnellen Reiseflug optimiert sind haben meist ein einziehbares Fahrwerk und einen verstellbaren Propeller. Vergleichbar mit der Schaltung eines Autos stellt man bei einem Verstellpropeller den Anstellwinkel der Propellerblätter während des Fluges entsprechend der Fluggeschwindigkeit ein. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch gesenkt und die Geschwindigkeit gesteigert werden. Soll ein Flugzeug auch bei Flügen in schlechtem Wetter und ohne Sicht benutzt werden, so ist zusätzliche Ausrüstung, insbesondere Navigationsausrüstung, erforderlich. Für solche Flüge nach Instrumentenflugregeln muß der Pilot außerdem eine Instrumentenflugberechtigung haben. Auch Autopiloten, Enteisungsanlagen und elektronische Navigationsgeräte ähnlich denen in Verkehrsflugzeugen findet man in Reiseflugzeugen der Oberklasse.

Flugzeuge für den Kunstflug müssen speziell hierfür zugelassen sein. Sie sind meist leicht und mit einem starken Motor und kurzen, stabilen Tragfächen ausgestattet. Auf Funknavigationsgeräte und beim Kustflug überflüssige Ausrüstungsteile verzichtet man oft. Kunstflugzeuge müssen mit einem Beschläunigungsmesser ausgerüstet sein, der die Lastvielfachen im Flug anzeigt. Sie können für Belastungen von bis zu +9/-9 g und mehr ausgelegt sein.

Der Flugbetrieb in der Praxis

Besitzt man kein eigenes Flugzeug (was meistens der Fall ist), so chartert man eins bei einer Flugschule oder bei einem Verein. Üblicherweise trägt man sich dazu mit Terminwunsch und Uhrzeit in eine Charterliste (bei meinem Verein im Internet) ein. Die Abrechnung erfolgt meist pro geflogener Minute.

Zum gecharterten Termin nimmt man das Flugzeug in Empfang und unterzieht es einer gründlichen Außenkontrolle anhand einer Checkliste. Kurz vor dem Start werden Instrumente, Motor, Ruder und alle anderen wichtigen Elemente auf ihre Funktionstüchtigkeit überprüft. Bei Landung auf einem Flugplatz muss meistens eine Landegebühr von ein paar Euro gezahlt werden, und eventuell fallen auch Kosten für die Unterstellung des Flugzeugs über Nacht an. Nach Beendigung des Fluges werden die Flugdaten in das Bordbuch des Flugzeugs und in das persönliche Flugbuch des Piloten eingetragen. Zum Schluss muss das Flugzeug noch gewaschen und in die Halle eingeräumt oder angeleint werden, bevor man wieder nach Hause geht.

Die Motorflugausbildung

Seit dem 10.05.2003 sind die Lizenzverfahren in der Luftfahrt den europäischen Richtlinien angepasst worden, es gibt nun verschiedene Motorfluglizenzen.

Privatpilotenlizenz nach JAR-FCL

Die Nationale Lizenz berechtigt zum Führen von Motorflugzeugen in Deutschland, die JAR-FCL Lizenz ist international gültig und in der Ausbildung umfangreicher. Für beide Lizenzen braucht man eine Musterberechtigung, um einen Flugzeugtypen fliegen zu dürfen. Mit der nationalen Lizenz bekommt man die Musterberechtigung für Luftfahrzeuge bis 750kg, mit der JAR-FCL Lizenz für Flugzeuge bis 2000kg. Zusätzliche Berechtigungen (z.B. Kunstflug, Nachtflug, Schleppberechtigung, Instrumentenflugberechtigung, Lehrberechtigung usw.) werden in den Anhang zur Lizenz eingetragen.

Der erste Ausbildungsabschnitt in der praktischen Motorflugflugausbildung endet, je nach Begabung und Engagement, nach ca. 40 bis 80 Flügen mit Fluglehrer mit den ersten drei Alleinflügen. Insgesamt sind während der praktischen Ausbildung mindestens 35 Flugstunden zu absolvieren, davon mindestens 15 Stunden im Alleinflug (JAR-FCL, für die nationale Lizen 10 Stunden weniger).

Die theoretische Ausbildung umfasst mindestens 80 Unterrichtsstunden, verteilt auf die Fächer Luftrecht und ATC Verfahren, Navigation, Flugleistung und Flugplanung, menschliches Leistungsvermögen, Meteorologie, Aerodynamik, Allgemeine Luftfahrzeugkunde, betriebliche Verfahren und Verhalten in besonderen Fällen. Für die Flugfunkausbildung sind keine Mindeststunden vorgeschrieben.

Die Ausbildung kann im Alter von 16 Jahren begonnen werden, auch Alleinflüge sind in diesem Alter schon möglich. Die Lizenz für Privatpiloten (Flugzeug), die zum eigenverantwortlichen Fliegen und zum Mitnehmen von Fluggästen erforderlich ist, wird frühestens im Alter von 18 Jahren ausgehändigt. Sie berechtigt zum Führen von Flugzeugen entsprechend der Musterberechtigung am Tage.

Die Lizenz für Privatpiloten (Flugzeug) wird für fünf Jahre ausgestellt, die Musterberechtigung ist zwei Jahre gültig. Sie muß duch den Nachweis von mindestens 12 Flugstunden auf Motorflugzeugen, einem Checkflug sowie einem aktuellen Fliegertauglichkeitszeugnis, verlängert werden. Die Nachweise erfolgen durch die Eintragungen im Flugbuch, das laut Gesetzt jeder Pilot führen muß.

Wettbewerbe und Meisterschaften

Auch im Motorflugsport werden Wettbewerbe und Meisterschaften, bis hin zu Weltmeisterschaften, abgehalten. Am weitesten verbreitet sind dabei die Wettbewerbsarten Präzisionsflug (auch Rallyeflug genannt) und Kunstflug.

Präzisionsfliegen/Rallyefliegen

Ziellandung einer Morane

Beim Präzisionsflug geht es darum, mit dem Flugzeug besonders exakt zu fliegen. Nur das, was jeder Pilot sowieso schon können sollte, wird hier verlangt. Allerdings viel präziser.

Ein Teil eines Präzisionsflugwettbewerbs ist die Ziellandung. Die Landebahn hat eine Querlinie, auf der gelandet werden muss. Für jeden Meter Abweichung gibt es Strafpunkte. Ein weiterer Teil ist so etwas wie ein Orientierungslauf in der Luft. Unter Zeitdruck müssen sich die Piloten auf einen Flug vorbereiten und diesen auf den Meter und die Sekunde genau abfliegen. Während des Fluges müssen sie dabei ausgelegte Bodenzeichen identifizieren, sowie anhand von Fotos bestimmte Bodenmerkmale erkennen. Hilfsmittel wie GPS sind dabei nicht zugelassen.

Für den Präzisionsflug braucht man kein spezielles Flugzeug. Meist werden gängige Typen wie die Cessna 152 geflogen, da sie sehr einfach zu handhaben und preiswert sind.

Kunstflugwettbewerbe und Meisterschaften

Beim Kunstflug mit einer Zlin 142

Bevor man Kunstflug machen darf, muss erst die Kunstflugberechtigung erworben werden. Dazu besucht man einen Lehrgang, der mit einer Prüfung abschließt. Die Kunstflugberechtigung wird dann in den Anhang zur Privatpilotenlizenz eingetragen. Außerdem muss das Flugzeug für Kunstflug zugelassen sein. Einige Flugzeuge eignen sich besser, andere weniger gut zum Kunstflug. Moderne Kunstflugzeuge haben eine relativ geringe Spannweite und große Ruder, damit sie wendig sind. Außerdem besitzen sie eine besonders hohe Festigkeit, sind leicht und haben einen starken Motor.

Prüfungsprogramm für die praktische Kunstflugprüfung

Auf Kunstflugwettbewerben wird das Kunstflugprogramm in einer sogenannten Kunstflugbox geflogen. Die Box ist ein Luftraum von 1000 m Länge und Breite, und 1000 m Höhe. Das Programm besteht aus mehreren, aufeinanderfolgenden Kunstflugfiguren und darf nur in dieser Box geflogen werden. Verläßt man die Box, so bedeutet das Punktabzug. Für jede Figur gibt es eine maximale Punktzahl, und je nachdem wie gut eine Figur geflogen wurde, verteilt eine Jury die Punkte.

Die Kunstflugbox

Auf einem Wettbewerb müssen verschiedene Programme in mehreren Durchgängen geflogen werden. In der "Bekannten Pflicht" wird ein Programm geflogen, das von den Piloten ausgiebig trainiert werden konnte. Weiterhin gibt es einige "unbekannte Pflichten", die erst während des Wettbewerbs bekanntgegeben werden, und die vorher nicht geübt werden dürfen. Die unbekannten Pflichten wechseln sich ab mit Durchgängen, in denen die Piloten jeweils die von ihnen selbst zusammengestellte und entsprechend geübte "Kür" fliegen. Die Punkte der verschiedenen Durchgänge werden aufsummiert und entscheiden am Ende des Wettbewerbs über die Rangliste.