Alternative Antriebskonzepte im Ultraleichtflug
unter Berücksichtigung ökonomischer und ökologischer Aspekte
von Helge Berner
Kapitel 7: Vergleich Ultraleichtflugmotoren
Um eine Aussage über alternative Antriebe zu treffen zu können, werden nun in diesem Kapitel die am häufigsten verwendeten Motoren gegenüber gestellt, um bei einer eventuell bestehenden Alternative das Einsparpotential bewerten zu können.
Die Basis für den Vergleich bietet der Rotax Motor 912 UL, mit einer maximalen Leistung von 58,8kW/ 80PS26. Grundlage der Auswahl ist die Tatsache, dass dieser Motor für jedes Flugzeug aus der in Tabelle 6 aufgeführten Top10 zugelassen ist und auch in anderen Ultraleichtmodellen weit verbreitet ist.
Tab. 6: Vergleich Ultraleichtmotoren
(eigene Darstellung auf Basis der Motorendatenblätter)
Zusätzlich befinden sich alle diese Motoren, abgesehen vom Rotax 582, in einer ähnlichen Leistungsklasse. Andere zwar ebenfalls noch verwendete Motoren wie der Rotax 503, mit einer maximalen Leistung von 46PS27 , sollten nicht mit Motoren der doppelten Leistung verglichen werden, da dieser hauptsächlich für leichtere Fluggeräte eingesetzt wird.
Des Weiteren wird als Grundlage für den Vergleich der Motoren, der von Fa. Rotax die für den Reiseflug angegebene Leistung von 75% (bezogen auf die maximale Dauerleistung), als Grundwert angenommen.
Dementsprechend müssen Verbrauchswerte für die anderen Motoren mit Hilfe der über die Drehzahl angegebenen spezifischen Verbrauchswerte berechnet werden. Der Rotax 912UL, sowie auch der stärkere 912ULS werden mit einem spezifischen Verbrauch von 285g/kWh angegeben, was bei einer Dauerleistung von 75% einem Verbrauch von 16,2l/h entspricht. Bei einer Drehzahl von ca. 5000min-1 gibt der Motor eine Leistung von ca. 44kW/ 60PS ab (Tabelle 7).28
Tab. 7: Verbrauchsangaben Rotax 912 aus Betriebshandbuch
Für den etwas stärkeren 912ULS bedeutet dieses, dass die gleiche Leistung bereits ca. 250 Umdrehungen pro Minute früher anliegt. Dieses wird ersichtlich beim Betrachten der im Betriebshandbuch stehenden Leistungsangaben, die eine Leistung von 60PS bereits bei einer Drehzahl von ca. 4.800 aufzeigen (Tabelle 8).29
Tab. 8: Leistungsangaben Rotax 912 ULS aus Betriebshandbuch
Auffällig an dieser Stelle ist, dass die Verbrauchsangaben im Motorenkennblatt, das auf der Homepage der Firma Rotax dargestellt wird, von den Angaben im Betriebshandbuch stark abweichen.
Laut den Angaben aus dem Kurzdatenblatt liegen 75% der Motorleistung, was ca. 60PS/ 44kW entspricht, bei einer Drehzahl von ungefähr 4.200 Umdrehungen pro Minute an. Dieser Wert ist aus Abbildung 1430 zu entnehmen.
Abb. 14: Leistungsdiagramm Rotax 912UL
Werden diese ca. 4.200 Umdrehungen nun auf das Diagramm des Treibstoff- Verbrauchs übertragen, so ergibt sich bei der Leistung von ca. 60PS ein Verbrauch von circa 9,5 Litern pro Stunde31.
Dieses widerspricht somit den Angaben aus dem Betriebshandbuch des Motors. In diesem wird ein Verbrauch von 16,2 Litern pro Stunde bei 75% Leistung angegeben, was einem spezifischen Verbrauch von 285g/ kWh entspricht.
Abb. 15: Verbrauchsdiagramm Rotax 912UL
Um die Plausibilität der Angaben zu überprüfen, wird der Verbrauch an dieser Stelle ermittelt.
Dazu wird der angegebene Verbrauch von 16,2 Litern pro Stunde in Gramm pro Stunde mittels der Dichte (ρ = 0,76g/cm3) von Benzin umgerechnet.
Masse (Verbrauch in g) = Volumen × Dichte → m = 16.200ml × 0,76g/ml = 12.312g
Leistung = Verbrauch/ spezifisch Verbrauch
P = 12.312g / 285g/kWh
P = B / be → Pe= 12.312g / 285g/kWh = 43,2kW
Somit ergibt sich eine Leistung von 43,2kW was ungefähr 59PS entspricht. Diese Leistung kann auch aus dem Leistungsdiagramm bei ca. 4.200 Umdrehungen pro Minute abgelesen werden. Wird der abgelesene Verbrauchswert aus dem Motordatenblatt von ungefähr 9,5L/h bei 75% Leistung angenommen, so ergibt sich daraus folgender spezifischer Verbrauch
m = V × ρ = 9500ml × 0,76g/ ml = 7220g
be = B / P
be = 7220g / h × 44kW = 163g / kWh
Die schriftliche Nachfrage beim Motorenhersteller Rotax, mit der Bitte um Zusendung des Verbrauchsdiagrammes mit den spezifischen Verbräuchen über das gesamte Drehzahlband, blieb leider unbeantwortet.
Der angegebene Verbrauch von 16,2Litern pro Stunde bei 75% Leistung, deckt sich ungefähr mit den persönlichen Erfahrungen des Autors während der Flugausbildung mit einer FK14 Polaris.
Um nun die verschiedenen Motoren miteinander vergleichen zu können, wird der Verbrauch, wie zu Beginn des Kapitels erwähnt, bei einer Leistung von ca. 44kW berechnet.
Helge Berner
26vgl. BRP- Powertrain GmbH&Co KG Kapitel 2.1 Betriebsgrenzen
27 vgl.Rotax GmbH 1999
28vgl. BRP- Powertrain GmbH&Co KG Kapitel 1.10
29 vgl. BRP- Powertrain GmbH&Co KG Seite 5-6
30vgl. BRP- Powertrain GmbH&Co KG 2011