Alternative Antriebskonzepte im Ultraleichtflug
unter Berücksichtigung ökonomischer und ökologischer Aspekte
von Helge Berner
Kapitel 1: Allgemeine Grundlagen
In diesem Kapitel wird zunächst der Begriff Ultraleichtflugzeug erläutert und ein kurzer Überblick über die Einteilung in die Luftfahrzeugklassen geben. Des Weiteren gibt es einige gesetzliche Vorgaben und Verordnungen, die zum Betreiben von Luftsportgeräten einzuhalten sind.
1.1 Definition Ultraleichtflugzeug
Bei Ultraleichtflugzeugen handelt es sich genau genommen um Luftsportgeräte, die wiederum in verschiedene Klassen unterteilt werden. Diese gliedern sich wiederum in die Art der Steuerung, sowie das maximale Abfluggewicht (MTOW).
Abb. 1: Einteilung der Luftsportgeräte
In dieser Arbeit werden aus persönlichem Interesse des Autors, hauptsächlich die aerodynamisch gesteuerten 3-Achser betrachtet, wobei eine Adaption der Ergebnisse teilweise auch auf schwerkraftgesteuerte Fluggeräte und TragSchrauber übertragbar ist.
Der Begriff Dreiachser kommt durch die Steuerung des Fluggerätes zu Stande, bei der die Steuerung des Flugzeuges aerodynamisch über die Hoch-, Quer-, und Längsachse erfolgt.
Bei schwerkraftgesteuerten Fluggeräten, wie z.B. Trikes oder Drachen, verlagert der Pilot während des Fluges seinen Schwerpunkt, um dadurch die gewünschte Richtungsänderung des Fluggerätes herbeizuführen
Die Ausführung, sowie das Aussehen der unterschiedlichen Ultraleichtflugzeuge, kann teilweise stark variieren und reicht vom sehr schnellen Hightech Flugzeug, mit bis zu 300 km/h Reisegeschwindigkeit, bis zum einfachen Doppeldecker, der gemütliches Fliegen bei 80 km/h ohne Windschutzscheibe zulässt.
Abb. 2: Schulungsflugzeug FK-14 Polaris
1.2 Gesetzliche Vorgaben
Obwohl die Klasse der Ultraleichtfluggeräte in Deutschland, im Vergleich zu größeren Flugzeugen, deutlich weniger Vorschriften in Bezug auf Wartung und Flugausausbildung erfüllen muss, so unterliegen alle Ultraleichtflugzeuge ebenfalls gesetzlichen Vorgaben und Verordnungen, um in Deutschland zugelassen bzw. betrieben werden zu können.
Diese werden unter anderem durch das Luftverkehrsgesetz (LuftVG), die Verordnung zur Prüfung von Luftfahrtgerät, sowie die "Lufttüchtigkeitsforderungen für aerodynamisch gesteuerte Ultraleichtflugzeuge" (LTF- UL) vorgeschrieben.
Die wichtigsten zu erfüllenden Kriterien aus den Lufttüchtigkeitsforderungen, die von allen Ultraleichtflugzeugen eingehalten werden müssen sind:
- Begrenzung der Abflugmasse (MTOW), einsitzig nicht mehr als 300kg, zweisitzig nicht mehr als 450 kg (max. zwei Sitzplätze)1
- Gesamtrettungsgerät (Fallschirm für das Flugzeug) ist vorgeschrieben (pauschal 22,5 kg, dadurch Erhöhung des MTOW auf 472,5 kg)
- Mindestgeschwindigkeit VS0 nicht größer als 65 km/h2
- sichere Lastvielfache +4g/ -2g (Belastung ohne bleibende Verformung)3
- Lärmemission von 60 dB(A) darf nicht überschritten werden4
Neben diesen Vorgaben sind noch diverse weitere Vorgaben bezüglich der Stabilität, der maximalen Flächenbelastungen, Lastverteilungen und auch der Ausstattung sowie Sicherheitseinrichtungen in dieser Vorschrift definiert. So sind beispielsweise noch weitere Sicherheitseinrichtungen, wie ein Brandschott und Benzinabsperrhahn vorgeschrieben die hier exemplarisch erwähnt werden
1.3 Zulassungsvoraussetzungen
Um ein Ultraleichtflugzeug in Deutschland zulassen zu dürfen, müssen neben den in Punkt 1.2 aufgeführten gesetzlichen Vorgaben, viele Einzelnachweise erbracht werden. Letztendlich zuständig für die Musterzulassung und somit die Abnahme der Flugzeuge, sind die vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) beauftragten Behörden und Organisationen.
Hierzu zählen in Deutschland der "Deutscher Aero Club e.V." (DAeC) sowie der "Deutscher Ultraleichtflugverband e.V." (DULV).
Diese beiden Verbände besitzen das Recht, Musterprüfungen durchführen zu lassen. Hierbei werden Musterprüfungen unabhängig durchgeführt. Die Richtlinien für die Zulassung sind dabei in den Lufttüchtigkeitsforderungen dokumentiert.
Als überwachendes Organ für die Verbände wurde durch das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, das Luftfahrtbundesamt benannt, welches auch die Lufttüchtigkeitsforderungen ausstellt.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass zwar die gesetzlichen Vorschriften durch das Luftfahrt- Bundesamt definiert werden, zur Durchführung von Musterzulassungen aber Verbände zuständig sind.
Vergleichbar ist dieses Vorgehen mit einer technischen Abnahme im Automobilbereich, bei der die Straßenverkehrs- Zulassungs- Ordnung (StVZO) vorschreibt, dass Untersuchungen durchgeführt werden müssen. Die Durchführung erfolgt aber durch geeignete Verbände wie TÜV, GTÜ oder Dekra.
Ein Ultraleichtflugzeug mit einer Musterzulassung darf, ähnlich wie bei einem Kraftfahrzeug, nur in bestimmten Grenzen verändert werden. Während beispielsweise Änderungen an Farbe, Ausstattung oder kleine Modifikationen, die keinen Einfluss auf die aerodynamischen Eigenschaften, Sicherheit oder Lärmemissionen haben, nicht abgenommen werden müssen, sind größere Änderungen einer Einzelabnahme zu unterziehen.
Bei dieser Einzelabnahme wird dann durch den DAeC oder DULV überprüft, ob noch alle Vorschriften der LTF-UL eingehalten werden.
Sollen bei einem musterzugelassenen Ultraleichtflugzeug Änderungen im Antriebskonzept durchgeführt werden, so müssen diese erneut abgenommen werden. Hierbei sind bilden der Motor, das Getriebe, die Luftschraube, sowie die Abgasanlage eine Einheit.
Diese wird per Definition als Triebwerksanlage beschrieben und umfasst alle Teile, die für den Vortrieb notwendig sind.5
Besteht noch keine Musterzulassung für eine gewünschte Kombination, so muss der Einzelfall geprüft und neu abgenommen werden.
Prinzipiell kann im Bereich des Ultraleichtfluges jeder Motor als Antrieb eingesetzt werden, solange die in den Lufttüchtigkeitsforderungen beschriebenen Grenzwerte eingehalten werden.
Bei der Zulassung eines neuen Ultraleichtfluggeräte, oder bei zulassungspflichtigen Änderungen, wird durch den DAeC oder DULV ein neues Datenblatt erstellt, oder die vorhandenen entsprechend geändert.
Ähnlich der Zulassungsbescheinigung I im Bereich der Kraftfahrzeuge, werden dort alle relevanten Daten des Flugzeuges, sowie die möglichen Kombinationen für Antrieb, oder zusätzliche Anbauteile im Datenblatt vermerkt.
Die im Datenblatt aufgeführten Kennzahlen (Bsp. siehe Abbildung 36) stellen auch die Grundlage für die jährlich durchzuführende Jahresnachprüfung7 dar, bei der ein durch die Luftsportverbände beauftragter Prüfer, die verkehrszugelassenen Ultraleichtflugzeuge überprüft.
Abb. 3: Auszug Datenblatt FK-14 Polaris
Helge Berner
1 vgl. DFS Deutsche Flugsicherung 2003 LTF- UL 1
2 vgl. DFS Deutsche Flugsicherung 2003 LTF- UL 49
3 vgl. DFS Deutsche Flugsicherung 2003 LTF- UL 307
4 vgl. DFS Deutsche Flugsicherung 2004 S.1073, Pkt. 4.4
5 vgl. DFS Deutsche Flugsicherung 2003 LTF- UL 901 8
6 vgl. DAeC Luftsportgeräte Büro Gerätekennblatt 61177.1
7 vgl. Deutscher Aero Club e.V. 2007 S.8