7.1  Überprüfung von Masse und Schwerpunkt

Im Flughandbuch, das in jedem Luftfahrzeug vorhanden ist, ist das Mindest- und Höchstgewicht für den/die Piloten angegeben. Überprüfe vor jedem Start die Zuladung und den Schwerpunkt deines Segelflugzeuges, damit dein Flugzeug tatsächlich lufttüchtig ist. Da du bereits die Borddokumente, besonders das ARC (siehe Fach Luftrecht 1.2.2) auf Gültigkeit geprüft hast, kannst du davon ausgehen, dass die Leer-gewichtsschwerpunktlage deines Segelflugzeugs stimmt. Der Schwerpunkt im Flug ist abhängig von der Zuladung, daher musst du die auf dem Hinweisschild für Betriebsgrenzen (Datenschild und Trimmplan) stehende Angaben immer beachten, sie dürfen nie über- oder unterschritten werden.

Beladung web

Abb. 7.1.1  die Last des Flugschülers
(mit freundlicher Genehmigung von Tommy Brückelt)

Dieses Kapitel verdeutlicht, welche Bedeutung die Flugmasse und der Schwerpunkt für einen sicheren Betrieb eines Segelflugzeugs haben und was bei der Beladung zu beachten ist.

Entsprechend ist dieses Kapitel unterteilt in die Abschnitte:

  • 1.1 Ziel der Berücksichtigung von Masse und Schwerpunkt
  • 1.2 Beladung
  • Zusammenfassung

7.1.1  Ziel der Berücksichtigung von Masse und Schwerpunkt

In diesem Kapitel geht es um Masse, Schwerpunkt und Beladung des Segelflugzeugs. Für das bessere Verständnis des nachfolgenden Texts werden zunächst die wichtigsten Begriffe näher erläutert.

  • Leermasse: Masse des Segelflugzeugs inkl. der Instrumente und Ausrüstungsteile, die fest eingebaut sind. Bei Motorseglern zählen Motor, Schmieröl und nicht ausfliegbarer Restkraftstoff im Tank ebenfalls zur Leermasse.
  • Flugmasse: Die Gesamtmasse des Luftfahrzeugs inkl. Besatzung und sonstiger Zuladung
  • Masse der nichttragenden Teile: Dabei wird von der oben beschriebenen Leermasse die Masse der beiden Tragflächen abgezogen.
    Enthalten sind in der Masse der nichttragenden Teile also:
    • Rumpf und Leitwerke
    • Fest eingebaute Ausrüstung im Rumpf, bei Motorseglern inkl. Treibwerk mit Schmierstoff und nicht ausfliegbarem Kraftstoffrest im Tank.
    • Dazu kommt dann noch die Zuladung im Rumpf, also Besatzung inkl. Fallschirme, Gepäck und weitere Ausrüstung sowie gegebenenfalls Kraftstoff
    • Für die Masse der nichttragenden Teile gibt es eine Obergrenze, die nicht überschritten werden und die damit die Zuladung begrenzt, die im Rumpf mitgeführt werden darf.

Das Flughandbuch sowie das Hinweisschild für Betriebsgrenzen, die in jedem Flugzeug vorhanden sind, geben an, welche minimale und maximale Zuladung für den / die Sitze im Cockpit sowie für die weitere Beladung gelten.

7.1.1 Beladeplan

Abb. 7.1.2  Hinweisschild für Betriebsgrenzen in der ASK 21 B

Unter den Begriff „Zuladung“ fällt nicht nur die Besatzung, sondern auch die mitgeführte Ausrüstung inkl. Fallschirm(en) und Trimmgewichten, zusätzlichen Instrumenten, Gepäck usw.. Bei motorgetriebenen Luft-fahrzeugen müssen auch Kraftstoff und Öl mitberücksichtigt werden.
Vor jedem Start sind Beladung und Schwerpunktlage des Flugzeugs zu überprüfen. 

 

Massebeschränkungen

Massebegrenzungen ergeben sich in der Luftfahrt durch strukturelle sowie Leistungsgrenzen eines Luftfahrzeugs.

Massebegrenzungen durch strukturelle Grenzen

Luftfahrzeuge unterliegen Massebeschränkungen, die sich durch die nicht grenzenlos belastbare Flugzeug-struktur vorgegeben sind.

Sie sind abhängig von

  • der Biegebelastung des Flügels
  • der Fahrwerksbelastbarkeit
  • Belastbarkeit des Materials bzgl. Temperaturschwankungen.

Daraus ergeben sich Maximale strukturelle Massen („Maximum Structural Weights“) wie Höchstzulässige Startmasse, Höchstzulässige Landemasse, Höchstmasse aller nichttragenden Teile, Höchstmasse im Gepäckraum usw.. Auch hierzu findet man Informationen im Flughandbuch.

Massebegrenzungen durch Leistungsbeschränkungen:

Luftfahrzeuge unterliegen Massebeschränkungen, die durch die begrenzte

  • Start- und Steigleistung
  • Eigenstabilität
  • Manövrierfähigkeit vorgegeben sind.

Die Start- und Steigleistung eines motorgetriebenen Luftfahrzeugs hängen im Wesentlichen ab von der Triebwerksleistung, der Luftfahrzeugmasse, den äußeren Bedingungen wie Luftdichte (wiederum abhängig vom Luftdruck / von der Höhe und der Temperatur) und weiteren Faktoren wie Startbahnbelag und Profilver-schmutzung. Mit zunehmender Flughöhe nimmt die Steigleistung aufgrund sinkender Triebwerksleistung und geringerer Luftdichte kontinuierlich ab (Gipfelhöhe).

Bei der Eigenstabilität eines Luftfahrzeugs betrachtet man die Eigenschaft des Flugzeugs, nach kleinen Störungen wieder in seine ursprüngliche Fluglage zurückzukehren. Wäre ein Flugzeug nicht eigenstabil genug, so würde jede kleinste Störung einen dementsprechenden Steuerimpuls des Piloten erfordern. Das Segelflugzeug wäre nur sehr schwer bis gar nicht steuerbar.

Die Manövrierfähigkeit ist die Eigenschaft eines Flugzeugs, seine Position im Raum (Richtung, Geschwindigkeit und Höhe) mit einer vorgegebenen Rate zu ändern. Die Manövrierfähigkeit ist von mehreren Faktoren abhängig: den aerodynamischen und Festigkeitsgrenzen, dem Fluggewicht, sowie das Ansprechverhalten von Motor und Rudern.

Die Angaben im Flughandbuch zur Leermasse, Schwerpunkt und Zuladung gelten für den Zeitpunkt der Auslieferung des Flugzeugs, also für den Neuzustand. Da sich diese Werte im Lauf der Zeit verändern können, z.B. durch Reparaturen oder den Einbau weiterer Instrumente, gibt es jeweils einen aktuellen Wägebericht, in dem diese Veränderungen berücksichtigt sind. Im gültigen Wägebericht kann nachgelesen werden, wie groß das Mindest- und Maximalgewicht des Piloten (umgangssprachlich wird bei Personen von „Gewicht“ anstelle des physikalisch korrekten Begriffs „Masse“ gesprochen) sein muss und wie groß die Flugmasse des Flugzeugs einschließlich der gesamten Zuladung höchstens sein darf, um das Flugzeug innerhalb der zulässigen Grenzen von Masse und Schwerpunkt zu betreiben. Diese aktuellen Informationen sind auch auf dem Hinweisschild für Betriebsgrenzen im Cockpit zu finden.

Schwerpunktbeschränkungen

Ein Segelflugzeug ist nur dann lufttüchtig, wenn es innerhalb der zulässigen Grenzen der Masse und Schwerpunktlage betrieben wird. Wenn der Schwerpunkt vor der vorderen Grenze liegt (zu kopflastig), reicht ggf. der Höhenruderausschlag nach oben nicht aus, um das Flugzeug in der Luft zu halten. Eine zu große Schwerpunktrücklage (zu schwanzlastig) macht das Segelflugzeug instabil um die Querachse und erhöht vor allem die Trudelneigung. Außerdem werden aufbäumende Momente z.B. beim Windenstart noch verstärkt.

Wo liegt der Schwerpunkt?

7.1.2 Gleichgewicht LöffelAbb. 7.1.3  Schwerpunkt eines Körpers, hier – als Beispiel – die eines Löffels

Wenn du einen Löffel auf dem Rand eines Tellers so, wie im Bild zu sehen ist, ausbalancierst, dass er in der Schwebe bleibt, dann liegt der Löffel exakt mit seinem Schwerpunkt auf dem Tellerrand. Legst du nun ein Stück Würfelzucker vorne in den Löffel, musst du den Löffel in Richtung b verschieben, um ihn wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Der Pfeil a wird also kürzer und der Pfeil b länger, d.h. durch die zusätzliche Masse des Würfelzuckers hat sich der Schwerpunkt nach vorne (in Richtung a) verschoben.

Anstatt den Löffel selbst zu verschieben, könntest du auch etwas auf das Stielende des Löffels legen, um die Balance wieder herzustellen. Dabei kann die Zusatzmasse, die du auf den Löffelstiel legst, wesentlich geringer sein als die Masse des Würfelzuckers, da die Zusatzmasse am Ende des Löffelstiels einen längeren Hebelarm (= Länge des Pfeils b) hat, als der Würfelzucker vorne im Löffel (= Länge des Pfeils a). 


Im Gleichgewicht gilt:

                                 Masse1 x Hebelarm 1 = Masse 2 x Hebelarm 2

 

7.1.3 SchwerpunktlageAbb. 7.1.4  Schwerpunktlage und seine Grenzen

Wenn ein Doppelsitzer mit Bugrad ohne Zuladung im vorderen Sitz auf dem Boden steht, steht er auf dem Hauptrad und dem Spornrad. Der Schwerpunkt liegt dann direkt hinter dem Hauptrad. Sobald sich der vordere Pilot hinsetzt, senkt sich das Flugzeug nach vorne auf das Bugrad und das Spornrad kommt vom Boden frei. Der Schwerpunkt liegt nun etwas vor dem Hauptrad. Je schwerer der Pilot ist, desto weiter wandert der Schwerpunkt nach vorne. Bei einem Doppelsitzer sitzt der Segelfluglehrer auf dem hinteren Sitz ungefähr im Schwerpunkt. Sein Gewicht ist für die Schwerpunktlage und damit die Steuerbarkeit weniger ausschlaggebend, zumindest so lange die maximal zulässige Beladung des Flugzeugs nicht überschritten wird.

7.1.4 Einsitzer Schwerpunktlage neu
Abb. 7.1.5  das Hauptrad dieses Einsitzers liegt deutlich vor dem Schwerpunkt 

Bei dem Einsitzer im Bild oben liegt das Hauptrad soweit vor dem Schwerpunkt, dass sich das Heck nicht anhebt, wenn der Pilot sich in das Flugzeug setzt.

Im Flug sollte sich der Schwerpunkt eines Flugzeugs von der Tragflügelvorderkante aus gemessen innerhalb bestimmter Grenzen im vorderen Bereich des Tragflügels befinden. Daher gibt es für den Piloten (im Doppelsitzer für den vorne sitzenden Piloten) ein erforderliches Mindestgewicht und ein zulässiges Maximalgewicht. Wenn du zu leicht bist, musst du Trimmgewichte mitnehmen, um das fehlende Gewicht auszugleichen und die Mindestzuladung zu erreichen. Wenn du zu schwer bist, gibt es keine andere Möglichkeit, als zunächst abzunehmen.
Die Werte für die Mindest-und Maximalzuladung sind für jedes Segelflugzeug verschieden und müssen dem aktuellen Wägebericht oder dem Aufkleber im Cockpit mit den gültigen Betriebsgrenzen entnommen werden.

 

7.1.5 Twin

Abb. 7.1.6  der Schwerpunkt bei einem Grob TWIN II-Doppelsitzer 

Bei einem Schulungsdoppelsitzer wie einer ASK 21 oder einem Grob TWIN II wird die Schwerpunktlage durch den vorne sitzenden Piloten bestimmt. Der hintere Sitzplatz (für Segelfluglehrer oder Passagier) befindet sich ungefähr im Schwerpunkt. Daher macht es für die Lage des Schwerpunkts fast keinen Unterschied, ob der hintere Sitz besetzt ist oder nicht. Es ist auch für die Steuerbarkeit weniger ausschlaggebend, zumindest so lange die maximal zulässige Beladung des Flugzeugs nicht überschritten wird.
Mit Hilfe von Trimmgewichten in der Flugzeugnase kannst du bei Bedarf, d.h. wenn du als vorne sitzender Pilot zu leicht bist, die Schwerpunktlage in den zulässigen Bereich bringen.

Es gibt jedoch Doppelsitzer, z.B. die DG-1001, da sitzt der Segelfluglehrer oder Passagier auf dem hinteren Sitz soweit vor dem Schwerpunkt, dass bei der Schwerpunktberechnung 40% seines Gewichts zu dem des vorne sitzenden Piloten dazu addiert werden muss.

7.1.6 DG 1001 Schwerpunkt

Abb. 7.1.7  der Schwerpunkt bei einem DG1001-Doppelsitzer 

 

 

7.1.2  Beladung

Massen- und Schwerpunktbestimmung

Nach jeder Änderung der Flugzeugmasse, beispielsweise durch eine Reparatur oder Änderung der Ausrüstung, muss das Segelflugzeug erneut gewogen werden, um den Leermassenschwerpunkt und die min. und max. zulässige Zuladung zu bestimmen. Die Ausführung der Wägung ist im Wartungshandbuch des Flugzeugs beschrieben. Typischerweise erfolgt die Wägung mit einer Längsneigung des Rumpfs, die einer normalen Fluglage entspricht. Dabei befindet sich jeweils eine Waage unter dem Hauptrad und eine unter dem Spornrad. Bei einer ASW 28 muss beispielsweise zum Einstellen der korrekten Längsneigung ein Keil bzw. eine keilförmige Schablone mit einem Seitenverhältnis von 1000:49 oben auf der Rumpfröhre direkt vor dem Seitenleitwerk platziert werden. Der Sporn des Segelflugzeugs wird dann durch Unterbauen der hinteren Waage  so weit angehoben, bis die Oberseite des Keils waagrecht ist, was mit einer Wasserwaage überprüft wird.

 Wägung einer ASK 28 neu 1Abb. 7.1.8  Wägung einer ASW28

Es werden dann die Masse m1 am Hauptrad und die Masse m2 am Sporn ermittelt. Die Leermasse des Segelflugzeugs ergibt sich damit aus:

                                              mL = m1 +m2

7.1.8 Schwerpunktberechnung

Abb. 7.1.9  Schwerpunktberechnung 

Zur Bestimmung des Leermassenschwerpunkts  XL werden noch folgende weitere Angaben benötigt:

  • Ein leicht zu definierender Bezugspunkt, von dem aus man die Position des Schwerpunkts als Abstandsmaß angeben kann. Die Lage des zu verwendenden Bezugspunkts wird dem Wartungshandbuch entnommen, üblicherweise wird – wie im obigen Beispiel eingezeichnet - die Vorderkante des Tragflügels an der Wurzelrippe als Bezugspunkt genommen.
  • Der Abstand a vom Hauptrad zum Bezugspunkt sowie der Abstand b zwischen Hauptrad und Sporn. Die Maße a und b können ebenfalls dem Wartungshandbuch entnommen werden oder müssen ggf. vor der Wägung gemessen werden.

Unten ist ein Beispiel für einen Wägebericht für eine ASW 28 gezeigt.

Die Bestimmungsgleichung für den Abstand XL des Schwerpunkts vom Bezugpunkt erhälst du aus dem Momentengleichgewicht um das Hauptrad:

                                                                   mL * (XL-a) = m2 * b

woraus du die Berechnungsformel im abgebildeten Beispiel bekommst.

7.1.9 Schw Berechnung 

Abb. 7.1.10  Schwerpunktberechnung am Beispiel einer ASW28 

Der Leermassenschwerpunkt dieser speziellen ASW 28 liegt also 602,3 mm hinter dem Bezugspunkt (Tragflügelvorderkante). Gemäß Wartungshandbuch der ASW 28 muss der Schwerpunkt bei einer Leermasse von 257 kg zwischen 570 und 690 mm hinter BP liegen. Mit 602,3 mm liegt der Schwerpunkt im zulässigen Bereich.

Mit Pilot verlagert sich der Schwerpunkt nach vorne, d. h. der Flugmassenschwerpunkt liegt näher am Bezugspunkt als der Leermassenschwerpunkt. Im Wartungshandbuch sind auch die vordere und hintere Grenze für den Flugmassenschwerpunkt angegeben. Aus diesen Angaben kannst du die Mindestzuladung errechnen.

7.1.10 13 Schwerpunktlagen

Abb.7.1.11  Diagramm über zulässige Flugmasse - Schwerpunktlagen am Beispiel einer ASW28 

Das Flughandbuch der ASW 28 gibt auch den zulässigen Bereich für den Flugmassenschwerpunkt an. Dieser muss bei jeder Zuladung zwischen 222 und 345 mm hinter dem Bezugspunkt (Tragflügelvorderkante an der Wurzelrippe) liegen.
Das Segelflugzeug im Beispiel hat bei einer Zuladung von 74 kg im Pilotensitz eine Flugmasse von 331 kg. Um den Flugmassenschwerpunkt für diesen Beladezustand auszurechnen, musst du den Hebelarm für die Zuladung im Pilotensitz kennen. Diese Angabe findest du ebenso wie die Werte für die Hebelarme für andere Ausrüstungsteile (Batterie, Gepäck, Wasser im Hecktank usw.) im Flughandbuch. Je nach Körperbau und Sitzposition variiert dieser Hebelarm für den Piloten zwischen 508 und 594 mm vor dem Bezugspunkt.
Für das obige Beispiel wird ein Hebelarm von 550 mm vor Bezugspunkt angenommen. Wenn außer dem Piloten keine weitere Zuladung berücksichtigt werden muss, erhältst du für den Abstand XS des Flugmassenschwerpunkts vom Bezugspunkt:

Formel 1

Dabei sind

  • XL : Abstand des Leermassenschwerpunkts vom Bezugspunkt
  • mL : Leermasse
  • XP : Hebelarm für den Pilotensitz
  • mP : Pilotenmasse

Zu beachten ist, dass XP mit negativem Vorzeichen in die Gleichung eingesetzt werden muss, da sich der Pilotensitz vor dem Bezugspunkt befindet.
Allgemein gilt für die Bestimmung des Abstands Xs zwischen Flugmassenschwerpunkt und Bezugspunkt:

Formel 2

Dabei muss darauf geachtet werden, dass für die einzelnen Hebelarme jeweils das richtige Vorzeichen eingesetzt wird.

Dem Ergebnis kannst du entnehmen, dass bei diesem Segelflugzeug und einem Pilotengewicht von 74 kg der Flugmassenschwerpunkt auf der hinteren Grenze liegt. Wie schon im Beispiel des Wägeberichts weiter oben gezeigt, entsprechen die 74 kg in diesem Fall also der Mindestzuladung im Pilotensitz.
Wird nun für den Piloten 110 kg eingesetzt, ergeben sich eine Flugmasse von 367 kg und ein Flugmassenschwerpunkt von 257 mm hinter dem Bezugspunkt.

7.1.11 Berechnung PilotensitzFormel 3

Abb. 7.1.12  Berechnung der Mindestzuladung im Pilotensitz

Die Mindestzuladung im Sitz kann man auch aus der Bedingung, dass der Flugmassenschwerpunkt nicht weiter als 345xmm hinter dem Bezugspunkt liegen darf, ausrechnen. Dazu wird die Bestim-mungsgleichung für den Flugmassen-schwerpunkt nach mP umgestellt und für XS der Wert 345xmm für die hinterste zulässige Schwerpunktlage eingesetzt:

Auch hier musst du wieder beachten, dass Hebelarme für Massen, die vor dem Bezugspunkt liegen und solche für Massen, die hinter dem Bezugspunkt liegen, jeweils unterschiedliche Vor-zeichen haben.

Wägung und Schwerpunktbestimmung werden von dem Prüfer durchgeführt, der das Flugzeug auf Lufttüchtigkeit prüft. Für den Piloten ist es aber wichtig, dass er zum einen versteht, wie sich die Schwerpunktlage eines Segelflugzeugs durch eine Änderung der Zuladung ändert und dass er die Vorgaben im Handbuch bezügliche maximaler und minimaler Zuladung inkl. Wasserballast und Gepäck strikt einhält. Ein Segelflugzeug, bei dem die maximal erlaubte Zuladung überschritten wird oder bei dem sich der Schwerpunkt ausserhalb des zulässigen Bereichs befindet, ist nicht lufttüchtig.

Einfluss der Sitzposition

Wägung einer ASK 28 neu 1

Abb. 7.1.13  Einfluss der Sitzposition auf den Schwerpunkt   

Wie schon weiter oben erläutert, hat die Sitzposition einen erheblichen Einfluss auf den Hebelarm, der für den Piloten in der Schwer-punktberechnung einzusetzen ist. Ein Pilot, der infolge der Stellung der Rückenlehne weiter vorne sitzt, hat einen längeren Hebelarm als ein Pilot, der mit einer weit nach hinten gestellten Rückenlehne fliegt oder diese ganz ausgebaut hat.

Das Flughandbuch enthält Angabe dazu, welchen Hebelarm man für welche Sitzposition einsetzen muss. Man kann aber im Zweifelsfall auch das Segelflugzeug zusammen mit Pilot und Fallschirm wiegen und daraus den Hebelarm bestimmen.

Kopflastigkeit und Schwanzlastigkeit

Die Lage des Schwerpunkts hat einen massiven Einfluss auf die statische Längsstabilität des Flugzeugs, d.h. die Stabilität um die Querachse.

 7.1.10 13 Schwerpunktlagen
  • Flugzeuge mit Schwerpunktlagen im vorderen Bereich sind sehr längsstabil. Wenn sich das Flugzeug z.B. unter dem Einfluss einer Böe aufbäumt, stellt sich ein Moment um die Querachse ein, das diesem Aufbäumen entgegenwirkt.
  • Je weiter hinten der Schwerpunkt liegt, desto geringer wird die Längsstabilität, d.h. bei einer Störung der Längsneigung (z.B. durch eine Böe) wird das rückstellende Moment mit zunehmender Schwerpunktrücklage immer geringer. Flugzeuge mit weit hinten liegendem Schwerpunkt reagieren zudem empfindlicher auf einen Strömungsabriss und sind trudelfreudiger als solche mit vorderen Schwerpunktlagen. Es ist daher nicht empfehlenswert, mit einer Schwerpunktlage nahe an der hinteren Grenze zu fliegen.

Abb.7.1.14  Diagramm über zulässige Flugmasse - Schwerpunktlagen

Bei einem Schwerpunkt hinter der zulässigen hinteren Begrenzung ist ein Segelflugzeug praktisch nicht mehr steuerbar. Dies ist im Beispiel der ASW 28 der Fall, wenn der Flugmassenschwerpunkt weiter als 345 mm hinter dem Bezugspunkt liegt, wie man dem untenstehenden Diagramm entnehmen kann. Eine solche unzulässige Schwerpunktrücklage ergibt sich aus unserem Beispiel weiter oben, wenn der Pilot weniger als 74 kg wiegt. In dem Fall muss das fehlende Pilotengewicht durch entsprechende Trimmgewichte in der Flugzeugnase ausgeglichen werden.  

Optimale Schwerpunktlage

Je weiter vorne der Schwerpunkt liegt, desto mehr Abtrieb muss das Höhenruder liefern, um eine ausgetrimmte Fluglage mit konstanter Längsneigung herzustellen. Der dabei erzeugte zusätzliche Widerstand ist hinsichtlich einer optimalen Flugleistung ungünstig. Es gibt eine optimale Schwerpunktlage, bei der das Segelflugzeug sowohl ausreichend Längsstabilität besitzt als auch in einem leistungstechnisch günstigen Bereich fliegt.
Im obigen Diagramm für die ASW 28 ist dieser optimale Schwerpunktbereich durch eine dunkelgrüne Schraffierung gekennzeichnet. Während der zulässige Bereich für den Flugmassenschwerpunkt zwischen 222xmm und 345xmm hinter dem Bezugspunkt liegt, siehst du, dass der optimale Bereich mit 300xmm bis 310xmm hinter dem Bezugspunkt relativ klein ist. 
Liegt der Schwerpunkt weit vor diesem optimalen Bereich, kannst du ihn z.B. durch die Mitnahme von Wasserballast im Hecktank in den optimalen Bereich bringen.

Fliegen mit Wasserballast in den Tragflächen

Wie in den folgenden beiden Kapiteln 7.2.1 und 7.2.2 gezeigt werden wird, gibt es bei Wetterlagen mit guter Thermik durchaus Vorteile, wenn man mit einem schwereren Flugzeug fliegt. Dazu haben moderne Segelflugzeuge die Möglichkeiten, Wasserballast mitzuführen. Dabei müssen aber die Vorgaben des Beladeplans aus dem Flughandbuch des Segelflugzeugs eingehalten werden.

Anhand des Beispiels der ASW 28 wird erklärt, was bei Fliegen mit Wasserballast in Bezug auf Massen und Schwerpunktgrenzen zu beachten ist.

Die Tabelle unten gibt an, wie viel Wasserballast bei einer ASW 28 in Abhängigkeit von der Leermasse und der Zuladung im Cockpit (Pilot + Fallschirm + Gepäck) maximal mitgeführt werden darf.  Die Zahlen ergeben sich aus der maximal zulässige Flugmasse von 525xkg, die nicht überschritten werden darf.

7.1.14 WasserAbb. 7.1.15 Beispiel einer Zuladungstabelle für Wasserballast   In der rechten unteren Ecke der Tabelle sieht man einige Kombinationen aus Leermasse und Zuladung, die mit XXX schraffiert sind. Hier wird die maximal zulässige Masse der nichttragenden Teile, die bei einer ASW 28 260xkg beträgt, bereits ohne Wasserballast überschritten. Das bedeutet, dass z.B. bei einem Flugzeug mit einer Leermasse von 270xkg die Masse der nichttragenden Teile schon so hoch ist, dass eine Zuladung im Cockpit von 115 kg oder mehr gar nicht mehr zulässig ist. Mit dieser Beladung darf also auch ohne Wasserballast nicht geflogen werden, selbst wenn die maximale Flugmasse von 525xkg eingehalten würde.

 

Eine ASW 28 hat Wassertanks in den Flügeln, die insgesamt 210 l Fassungsvermögen haben. Die Tabelle oben gibt an, wie viel Wasser in Abhängigkeit von der Leermasse und der Zuladung im Cockpit tatsächlich mitgeführt werden darf, um die maximale Flugmasse von 525 kg nicht zu überschreiten.
Beträgt die Leermasse z.B. 250 kg und die Zuladung im Cockpit - bestehend aus Pilot plus Fallschirm sowie Gepäck - 85 kg, so dürfen höchstens noch 190 l Wasserballast mitgeführt werden.

Überladung

Vom Hersteller werden die Luftfahrzeuge auf bestimmte Belastungen ausgelegt, die in den entsprechenden Bauvorschriften vorgegeben sind.
Die Belastungen, die ein Segelflugzeug im Flug ertragen können muss, ergeben sich aus der Flugzeugmasse multipliziert mit der Beschleunigung, die auf ein Segelflugzeug in dem jeweils nachzuweisenden Flugmanöver einwirkt, siehe dazu Abschnitt 8.2 (Bauarten, Belastung und Beanspruchung der Struktur) im Kapitel 8 (Allgemeine Luftfahrzeugkunde in Bezug auf Segelflugzeuge).

Je grösser die Flugmasse ist, desto grösser werden die Kräfte, die auf die Luftfahzeugstruktur z.B. bei einem Abfangbogen wirken. Für die Musterzulassung eines Flugzeugtyps hat der Hersteller sowohl durch Berechnungen als auch durch Bruchversuche den Nachweis erbracht, dass die Struktur die geforderten Lasten bis zur maximal zulässigen Flugmasse ohne Schäden ertragen kann. 
Bei einem Überschreiten der maximal zulässigen Flugmasse durch Überladung besteht dagegen die Gefahr, dass die Struktur überlastet wird, selbst wenn man ein an und für sich zulässiges Flugmanöver ausführt.

Zusätzlich hat eine Überladung negative Eigenschaften auf die Flugleistung, Start -und Landestrecke werden länger und die Steigleistung verschlechtert sich.

Wenn die zulässige Flugmasse eingehalten wird, sich aber durch Nichteinhalten des Beladeplans der Schwerpunkt vor der vorderen Grenze befindet, wird die Steuerbarkeit des Flugzeugs eingeschränkt. Das vom Höhenruder erzeugte Moment kann dann unter Umständen nicht mehr ausreichen, um eine bestimmte Geschwindigkeit zu halten, oder bei der Landung einen sauberen Abfangbogen zu fliegen.

Unterschreiten der Mindestzuladung

Bei Unterschreiten der Mindestzuladung im Pilotensitz, d.h. wenn der Pilot fehlende Masse nicht durch Trimmgewichte ausgleicht, gerät der Schwerpunkt hinter die zulässige hintere Grenze. Das Flugzeug ist dann kaum noch längsstabil und reagiert auf einen Strömungsabriss sehr empfindlich, inkl. einer verstärkten Trudelneigung. Bei zu weit hinten liegendem Schwerpunkt kann es dann schwer bis unmöglich werden, das Trudeln wieder auszuleiten.

 

Zusammenfassung

  • Die vom Flughandbuch vorgegebenen Grenzen für Beladung und Schwerpunktlage sind zwingend einzuhalten. Es ist daher wichtig, sich bei jedem Flugzeug mit dem Beladeplan im Flughandbuch vertraut zu machen.
  • Je nach Lage des Schwerpunkts ändern sich die Flugeigenschaften. Wenn du dich mit einem neuen Segelflugzeugtyp vertraut machst, ist es daher sinnvoll, wenn du dabei durch geeignete Maßnahmen (z.B. Mitnahme von Trimmgewichten) eine Schwerpunktlage im mittleren bis vorderen Bereich einstellst.
    Für Leistungsflüge ist es empfehlenswert, die Schwerpunktlage so einzustellen, dass sie in dem vom Hersteller empfohlenen optimalen Bereich liegt.