Frage zu V speeds

Hallo
Es gibt tausende threads zu V speeds, aber ich muss doch noch mal nachfragen um eines zu verstehen.
Zu V2 gibt es ja so viele unterschiedliche Meinungen wie Artikel im Netz. Z.B.
"V2 is the minimum speed that needs to be maintained up to acceleration altitude, in the event of an engine failure after V1" oder
"Best climb gradient speed (i.e., best altitude increase per mile with the most critical engine inop)."

In jedem Fall wird V2 also für ein critical engine failure berchnet ?
Ein kritischer engine failure kann doch als worst case genau bei V1 passieren. Davor (Reaktionszeit aussen vor) würde rejected.

Daraus folgt doch dass alle V speeds für eine Notsituation berechnet sein müssen und nicht für den normalen Takeoff? Auch V1 muss sich ja danach richten ob ich genau danach mit nur einem Triebwerk noch so weit beschleunigen kann dass ich VR, V2 letztlich erreiche?

Bis zu V1 geht es also mit vollem Schub, bekanntermassen je nach Rechnung etwas reduziert (N1, Flex).
Da ich im Notfall aber mit nur einem Triebwerk langsamer beschleunige nach V1, werde ich VR später auf der Runway erreichen als im Normalfall. Oder umgekehrt: Ich könnte doch die Runway besser im Normalfall ausnutzen, mehr Weg nutzen, um eine höhere lift off Geschwindigkeit zu erzielen.

Wieso gibt es also nur ein VR, wenn es doch vermutlich effizienter wäre im Normalfall weiter bei geringem Auftrieb auf der Runway zu beschleunigen und näher an "green dot" die Nase hochzuziehen? Müsste VR nicht umschalten wenn ein Triebwerksfehler erkannt wird, müsste es nicht 2 VR geben?

Gruß
Stefan

 

Ich habe keine Multi und keine Jet Ausbildung aber denke kann dir sagen warum man mit Vr rotiert und nicht mit Vy (beste Steigrate-verstehe das ist ja hier mit einem V2 gleichzusetzen):
1) wenn möglich möchte ich in der Luft beschleunigen, und nicht auf der Runway, da der Widerstand natürlich geringer ist
2) das Flugzeug „möchte bei Vr fliegen“, d.h. man müsste es auf die Runway drücken. Das könnte dem Fahrwerk nicht gut bekommen und ist generell (auch beim Landen) nicht ratsam

 

Durch den induzierten Widerstand ist garantiert in der Luft der Widerstand bei niedrigen Geschwindigkeiten höher. Bekanntermaßen haben Flugzeuge ja bei einer gewissen Geschwindigkeit in der Luft ihr Widerstands Minimum. Weil sie eben Auftrieb erzeugen müssen.
Ich muss es nur soviel auf die rwy drücken wie Auftrieb produziert wird. Ein Flugzeug rollt bei 0- -1 Grad schätze ich. Das reicht sicher nicht zum Abheben. Deswegen wird ja rotiert, und es passierten ja schon tail strikes bei über 9grad ca.

 

Es gibt nicht "nur ein Vr", genauso wie es nicht "nur ein V1" und "nur ein V2" gibt.
Es gibt immer eine ganze Range an Speeds, aus denen dann eine ausgewählt wird.
Wenn die Piste lang genug ist liegt die V1min meist bei Vmcg, also irgendwo umdie 90kt für die 737. V1max hingegen ist Vr.
V2min ist leicht über Vmca und V2max liegt auch nochmal weit darüber.
Am Ende liegt es am Operator eine Policy festzulegen, nach der dann die exakten Speeds aus den Ranges ausgewählt werden.

Da ja weiter oben vorgeschlagen wurde die Speeds je nach Engine Failure Case zu ändern:
Das ist nicht praktikabel, was sollen wir Piloten uns denn noch so alles merken müssen?
Wenn man nicht will, dass es irgendwann schief geht, hält man sowas so gering wie möglich.

 

Da müsste man sich doch nichts merken. Wenn vrmin ausgerufen werden würde, wüsste der Pilot dass wenn es ein Problem gibt er sofort rotieren muss. Ansonsten wird rotate halt später gerufen

Ich dachte der Hersteller veröffentlicht v Tabellen, und nicht der Operator?

 

Durch den induzierten Widerstand ist garantiert in der Luft der Widerstand bei niedrigen Geschwindigkeiten höher. Bekanntermaßen haben Flugzeuge ja bei einer gewissen Geschwindigkeit in der Luft ihr Widerstands Minimum. Weil sie eben Auftrieb erzeugen müssen.
Ich muss es nur soviel auf die rwy drücken wie Auftrieb produziert wird. Ein Flugzeug rollt bei 0- -1 Grad schätze ich. Das reicht sicher nicht zum Abheben. Deswegen wird ja rotiert, und es passierten ja schon tail strikes bei über 9grad ca.

Das musst du mir bitte erklären. Wo hast du das denn her? Wenn ich Rolle habe ich den Luftwiederstand des Flugzeugs plus die Reibung des Fahrwerks. Wenn ich in 1cm über die Bahn fliege fällt weiteres Weg.

Nach deiner Aussage würde es keine Bodeneffektfahrzeuge geben und man würde bei Kurzstartverfahren nicht in Bodennähe beschleunigen.

 

Groundeffect cars ala Lotus 78 u.va, letzlich Diffusors, sind doch was völlig anderes.
Wenn ich möglichst schnell in die Luft kommen muss ist das was anderes als die Normalsituation am Flughafen.

Ich weiss nicht ob Dir die einfachsten Grundlagen der Flugmechanik geläufig sind , aber es gibt ganz vereinfacht 2 Widerstände, den Nullwiderstand den wir vom Auto oder Rad her kennen und quadratisch mit v zunimmt, und der auftriebsabhängige induzierte der quadratisch mit v abnimmt. Weil Auftrieb quadratisch mit v zunimmt kann ich den Flügel ja immer flacher stellen, AoA. Deswegen nimmt der induzierte Widerstand ab mit mehr v.
Diese Funktionen überlagert ergeben ein Minimum, und das ist bei Airbus afaik green dot. Und deswegen fliegst Du bei minimum clean green dot oder leicht darüber weil Du darunter ohne Regelung instabil bist: langsamer mehr Widerstand >> noch langsamer >> noch mehr Widerstand...

Green dot (ohne flaps) ist gut über 200kt afaik

Einer von tausend links dazu

3.08 – Luftwiderstand in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit – Mathematical Engineering – LRT

 

Ich weiss nicht ob Dir die einfachsten Grundlagen der Flugmechanik geläufig sind

Gut dass du's ansprichst.
Im Bodeneffekt ist der induzierte Widerstand deutlich reduziert. Und selbst ohne zu rotieren, existiert bereits ein induzierter Widerstand, auch wenn dieser natürlich durch den beim rotieren bewirkten Anstellwinkel stark zunimmt.

insofern. Was war noch gleich die Frage?

 

V2 ist in 35ft...und thrust reduction noch bisserl höher. Die Frage galt ja der Effizienz

 

Da müsste man sich doch nichts merken. Wenn vrmin ausgerufen werden würde, wüsste der Pilot dass wenn es ein Problem gibt er sofort rotieren muss. Ansonsten wird rotate halt später gerufen

Ich dachte der Hersteller veröffentlicht v Tabellen, und nicht der Operator?

Und was machst Du wenn in der Zwischenzeit irgendwas passiert? Go? No Go?
Der Crash ist vorprogrammiert, wenn so eindeutige Zeichen auf einmal aufgeweicht werden.

 

Wieso gibt es also nur ein VR, wenn es doch vermutlich effizienter wäre im Normalfall weiter bei geringem Auftrieb auf der Runway zu beschleunigen und näher an "green dot" die Nase hochzuziehen? Müsste VR nicht umschalten wenn ein Triebwerksfehler erkannt wird, müsste es nicht 2 VR geben?

Es geht beim Engine Failure vorwiegend nicht um die Effizienz, sondern um die Sicherheit. Die Flieger sind so zertifiziert, dass ich mit einem abgestellten Topf eine gewisse Hindernisfreiheit erreiche. Punkt. Mehr interessiert mich nicht. Was glaubst Du, was das für einen Rattenschwanz nach sich zieht? Du lässt z.B den Zustand der Bahn völlig außer Acht: ist die Bahn trocken, nass, hat eventuell sogar Slush oder Standing Water auf ihr, Downslope, Upslope, die Obstacles im Abflug (klar steigt man besser, aber wenn du nahe Obstacles hast, passierst du die evtl. trotzdem nicht in ausreichender Höhe) usw usf. Die EFB brauchen jetzt zum Teil schon ewig, um eine T/O performance zu rechnen. Wenn dieser Case auch noch gerechnet werden müsste, kannste dem Tower beim Runway Change (oder Wetterwechsel) schonmal sagen, dass du erst in 5min ready bist.

Man muss es nicht komplizierter machen als notwendig für einen eher marginalen Zugewinn an Effizienz.

 

Ich weiss nicht ob Dir die einfachsten Grundlagen der Flugmechanik geläufig sind , aber

Die einfachsten sind mir geläufig - waren in der Theorie des Flugscheins dabei

Wenn ich dich richtig verstehe schlägst du vor bei V2 statt mit Vr zu rotieren. Ich habe wirklich Probleme (ohne die entsprechenden Berechnungen) mir vorzustellen, dass der Unterschied im induzierten Widerstand geringer ist als die Reibung des Fahrwerks.

 

Puh, die Büchse der Pandora geht schon wieder auf hier

Performance ist ein unfassbar diverses Thema, das in der Ausbildung in der ATPL Theorie relativ theoretisch und wenig praxisbezogen behandelt wird. Als Pilot beschäftigt man sich einmal im Jahr ausführlich mit dem Thema in einer Art "Auffrischungskurs". Hier mal ein mehr oder weniger kompakter Erklärungsversuch:

Prinzipiell stehen, wie du schon richtig gesagt hast, immer zwei Dinge gegenüber: auf der einen Seite soll es für den Operator so wirtschaftlich wie möglich sein, dennoch muss aber alles innerhalb der Limits ablaufen und für den critical case berechnet sein.

Letzteres zuerst, weil einfacher: Im Falle von V Speeds ist der critical case beim 2-Mot üblicherweise der V1 Cut, also ein engine failure an einem bestimmten Punkt X. Vor dem muss es möglich sein, das Flugzeug auf der von dort zur Verfügung stehenden Pistenlänge zum stehen zu bringen. Nach dem muss es möglich sein, das Flugzeug innerhalb einer maximalen Deflection am Pistenende mit einer bestimmten Höhe in der Luft zu haben und alle minimum climb gradients in den verschiedenen Segmenten des Steigfluges einzuhalten.
Kurz die Basics im Fachterminus zusammengefasst: Wir haben also eine Limitierung, dass sowohl die Engine Out Go Distance (unter zusätzlicher Einhaltung aller Climb Gradients inkl. Obstacle Clearance) als auch die Accelerate-Stop Distance die TODA respektive ASDA nicht überschreiten dürfen.

Dem gegenüber steht jetzt der wirtschaftliche Faktor. Der ist relativ komplex und ändert sich auch je nach field condition, aber um es aufs Prinzip runterzubrechen: dein performance tool versucht, die höchstmögliche thrust reduction zu erreichen, was letztendlich maintenance cost und engine life spart.
Hier kommt jetzt das performance tool ins Spiel: ich könnte natürlich die Tabellen aus dem Handbuch benutzen und würde dort auch V-Speeds herausbekommen, die für die jeweilige Situation alle kritischen Parameter berücksichtigen. Nichts anderes macht übrigens auch das FMC, das ja eine eigene performance Berechnung durchführt und V-Speeds vorschlägt. Der größte Unterschied zwischen FMC/Handbuch und EFB ist aber, dass im EFB viel mehr Dinge berücksichtigt werden können, die dort in der database gespeichert sind. Das FMC rechnet beispielsweise immer balanced field, also konkret ohne oder jeweils gleich lange stop & clearways sowie ohne improved climb.

Letzteres ist das Stichwort, das deine Frage beantwortet: improved climb vergleicht das field limit weight und das climb limit weight, und errechnet daraus die beste ratio. Ziel ist es, die überschüssige runway zu nutzen, in dem man durch erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit näher an die optimale Steigfluggeschwindigkeit im zweiten Climb Segment kommt. Limitierender Faktor hierbei sind auf der einen Seite natürlich immer noch der V1 Cut (auch die erhöhte Vr muss natürlich mit einem engine ab V1 erreicht werden) sowie auf der anderen Seite die Länge der Runway und insbesondere die max tyre speed (die als Groundspeed angegeben wird und durch den TAS Effekt von der IAS abweicht).

Wie Emanuel schon gesagt hat, mit eben solchen Optimierungen errechnet das EFB nicht nur eine, sondern eine minmale und eine maximale Speed. Jede company kann dann eine policy festlegen, ob und welcher Mittelwert aus min und max verwendet wird. Richtig ist, dass ich am Ende immer auf jeweils eine einzige V1, Vr & V2 komme, die am ende mehr oder weniger optimiert ist, aber immer den critical case berücksichtigt. Ausnahme ist die windshear precaution calculation, die zwei Vr berechnet, aber das ist ein anderes Thema

Du siehst also, viel Text dafür, dass wir noch nicht oder nicht ausführlich über Dinge wie hidden margins, quick lineup, TAS Effekt, balanced field und insbesondere verschiedene runway conditions gesprochen haben. Umso wichtiger also was meine Vorredner schon gesagt haben: keep it simple, jeweils eine Speed die für alles passt und man hat den kleinstmöglichen Spielraum für Fehler.

 

Groundeffect cars ala Lotus 78 u.va, letzlich Diffusors, sind doch was völlig anderes.

Bodeneffektfahrzeuge sind eher sowas hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Bodeneffektfahrzeug
Das sind also Fluggeräte und keine Autos.

Zu den restlichen Falschaussagen dazu schreibe ich für den Moment erstmal nichts - das wird sonst wieder ein seitenlanger Text und dafür habe ich gerade keine Zeit. Aber einiges wurde ja inzwischen auch von den anderen schon erklärt.

 

@Florian Venus Danke für Deinen ausführlichen Beitrag, ich zitiere ihn jetzt nicht hier.
Improved climb ist natürlich das Stichwort.
Und klar, ohne ein 4. V speed könnte es nicht funktionieren. Mal die ganzen Praxis Probleme wie Umprogrammierung aller Systeme, Piloten Schulungen usw aussen vor, die in diesem trägen System Luftfahrt vermutlich wirklich schon das k.o. bedeuten: improved climb kann 10- 20kt höher sein als vr jetzt, genug Zeit als vr1 ein minimum zu rufen und bei vr unter vollem Schub ein rotate. Sobald Minimum (aktuelles vr) gerufen wird zieht man im Problemfall. Damit wäre man 100% sicher. Machbar wär es.

Allerdings gibt es auch Nachteile. Naheliegende Wohngebiete würden trotz steilerem Gradient wohl niedriger überflogen werden.

Wind, wetness u.a betreffen failure wie normalo.

Gruß

 

improved climb kann 10- 20kt höher sein als vr jetzt

Um solche Größenordnungen geht es bei improved climb nicht. Nochmal: man ist durch die runway length und die max tyre speed limitiert. Es geht nur darum, die speed im second climb segment zu optimieren, also ab dem Punkt ab dem das Fahrwerk eingefahren ist.

Wind, wetness u.a betreffen failure wie normalo.

Das ist schlicht und ergreifend falsch, wie oben angedeutet. Besonders die runway condition hat einen deutlichen Effekt auf die performance berechnung.

 

Um solche Größenordnungen geht es bei improved climb nicht. Nochmal: man ist durch die runway length und die max tyre speed limitiert. Es geht nur darum, die speed im second climb segment zu optimieren, also ab dem Punkt ab dem das Fahrwerk eingefahren ist.




Das ist schlicht und ergreifend falsch, wie oben angedeutet. Besonders die runway condition hat einen deutlichen Effekt auf die performance berechnung.

Die rwy len ist bei neuen Flughafen 3, eher 4km ??? Das es nicht bei jedem traditionellen Provinzflughafen geht der nicht mehr erweitert werden kann ist doch klar.
Tyre speeds sind 195kt - 225kt, das zu knacken bedarf schon spezieller Umstände. Hoch und heiss.
Und Ich habe nie gesagt dass rwy condition keinen Einfluss hat.

 

Stefan, irgendwie ist das schade, Du stellst eine Frage und jede Menge Profis versuchen Dir zu helfen, mit viel Fachwissen und detaillierten Beiträgen. Aber am Ende weißt Du es doch besser. Da musst Du Dich nicht wundern, wenn Du irgendwann keine Antworten mehr bekommst.